[發明專利]西部礦區開采擾動下礦井水來源判別方法

在審

• 申請號: 202011179309.3
• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112508330A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 楊建;王強民;王皓;張溪彧;董興玲;王甜甜
• 申請（專利權）人: 中煤科工集團西安研究院有限公司
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06F17/11;G01N33/18;G01F23/00
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司 11340
• 代理人: 李振文

1.一種西部礦區開采擾動下礦井水來源判別方法，其根據研究區煤層頂板地層結構特征，并建立開采擾動下礦井水來源比例計算公式，實現對煤炭開采擾動條件下礦井水來源和比例的準確判斷；其特征在于包括如下步驟：

步驟1：確定煤層及頂板地層結構特征；

收集整理研究區的地質勘探資料，確定研究區中煤層及其頂板的各層段的地層厚度、巖性巖相的特征，以明確各層段的含水層的分布和發育規律；

步驟2：確定研究區各含水層水位和水質特征；

開展各含水層的水位監測和水質取樣分析，確定研究區各含水層在未受到開采擾動條件下的水位和水質特征，從而確定研究區的水質指標標準值；

步驟3：根據各含水層水位變化確定礦井水來源；

利用研究區的水位自動監測系統，監測整個煤炭開采過程中各含水層的水位變化情況，并開展工作面頂板覆巖破壞實測，確定煤炭開采過程中導水裂縫帶發育高度，確定煤炭開采擾動下導水裂縫帶溝通的含水層情況，確定井下礦井水的來源；

步驟4：確定井下礦井水水質特征和來源比例；

取樣檢測礦井水中常規水化學指標和環境同位素指標，綜合步驟2中含水層水質指標標準值，建立礦井水來源比例計算公式(1)，計算出礦井水中各含水層地下水的比例；

其中：S—含水層1和含水層2的混合比例；MW—礦井水的濃度值；Q₁—含水層1的濃度值；Q₂—含水層2的濃度值；α—水巖作用調整系數，取值在1.0～1.1之間。

2.如權利要求1所述的西部礦區開采擾動下礦井水來源判別方法，其特征在于：步驟1中確定煤層頂板地層中砂巖、粗砂巖和松散沙層為含水層，泥巖、砂質泥巖、粉砂巖和土層為隔水層。

3.如權利要求1所述的西部礦區開采擾動下礦井水來源判別方法，其特征在于：在步驟3中，如果煤炭開采過程中某一含水層的水位出現下降，但導水裂縫帶的實測結果并未發育至該含水層，則以水位數據為準。

4.如權利要求1所述的西部礦區開采擾動下礦井水來源判別方法，其特征在于：在步驟4中，如果礦井水水源判別過程中，常規水化學指標判別結果與環境同位素判別結果沖突，則以環境同位素判別結果為準。

5.如權利要求1所述的西部礦區開采擾動下礦井水來源判別方法，其特征在于：步驟一中，確定研究區均為厚度為5.0～12.0m的厚煤層，在煤層頂板發育有第四系松散孔隙含水層和侏羅系基巖裂隙含水層，其中第四系松散孔隙段的厚度為10～30m，侏羅系基巖裂隙段的直羅組厚度為75.26～175.12m，煤層頂板延安組四段平均厚度75.1m，兩段含水層之間為離石組黃土和保德組紅土，其中保德組紅土厚度為0～49.56m。

6.如權利要求5所述的西部礦區開采擾動下礦井水來源判別方法，其特征在于：研究區第四系松散層的原始水位為1225.9m，侏羅系基巖裂隙的含水層原始水位為1219.75m。

7.如權利要求6所述的西部礦區開采擾動下礦井水來源判別方法，其特征在于：通過取樣檢測的常規水化學指標確定第四系的含水層地下水礦化度為250～450mg/L，陽離子Ca²⁺濃度平均為51mg/L；陰離子HCO₃^-平均濃度為183mg/L，水化學類型為HCO₃-Ca型。

8.如權利要求6所述的西部礦區開采擾動下礦井水來源判別方法，其特征在于：基巖的含水層地下水礦化度為328.5mg/L，陽離子Ca⁺濃度平均為35mg/L；陰離子HCO₃^-平均濃度為209mg/L，水化學類型為HCO₃-Na，進一步進行取樣檢測的環境同位素指標能得以確定，第四系的含水層地下水中δD同位素值為-63.0‰，中-深埋區δD同位素值為-83.3‰。