[發明專利]采空區覆巖滲流能力計算與修復方法、裝置及電子設備

有效

• 申請號: 202211113009.4
• 申請日: 2022-09-14
• 公開（公告）號: CN115510776B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 李全生;郭俊廷;賀安民;滕騰;朱艷照;李鵬;李軍;張村;閻躍觀;李召龍
• 申請（專利權）人: 國家能源投資集團有限責任公司;北京低碳清潔能源研究院;中國礦業大學（北京）
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;E21F17/00;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 成都華辰智合知識產權代理有限公司 51302
• 代理人: 秦華云

1.一種采空區覆巖滲流能力計算與修復方法，其特征在于：其方法包括：

A、根據覆巖巖性硬度依次劃分堅硬、中硬、軟弱、極軟四個等級，將研究礦區覆巖從下至上依次劃分為冒落帶、裂隙帶和彎曲下沉帶的三帶結構，根據研究礦區的地質參數得出工作面覆巖的冒落帶高度、裂隙帶高度、彎曲下沉帶高度；

B、利用超聲波測試法對研究礦區覆巖的三帶結構進行測量，得到裂隙帶豎向裂隙通道、彎曲下沉帶的分布位置數據，裂隙帶豎向裂隙通道的分布位置數據包括豎向裂隙通道位置數據與尺寸數據，彎曲下沉帶的分布位置數據包括彎曲下沉帶的位置、高度數據；從裂隙帶豎向裂隙通道的分布位置數據中篩選出主要豎向裂隙通道；

C、按照如下公式計算研究礦區覆巖的滲水能力K_原：

K_原＝βD³/12，其中β為裂隙長度，D為主要豎向裂隙通道開度；

D、對篩選出的主要豎向裂隙通道按照如下方法進行修復：

D1、以篩選出的主要豎向裂隙通道作為目標裂隙通道，由地面向位于目標裂隙通道上方的彎曲下沉帶、目標裂隙通道豎向鉆孔，在孔中布設高壓水管，高壓水管位于目標裂隙通道的部分開有出水噴頭；

D2、利用高壓水管進行水壓控制在目標裂隙通道中進行高壓水射流處理，將目標裂隙通道的人裂隙通道打碎成為n個開度更小的裂縫；

E、計算修復后研究礦區覆巖的滲水能力K_修，1≤i≤n，其中D_i表示裂縫i的開度，β_i為裂隙i的長度；

F、評估修復后研究礦區覆巖滲透改善情況，滲透改善情況采用包括滲流能力降低量K_降、滲流能力降低倍率B_降兩個指標，K_降＝K_原-K_修，

2.按照權利要求1所述的采空區覆巖滲流能力計算與修復方法，其特征在于：步驟E采用如下步驟計算修復后研究礦區覆巖的滲水能力K_修：

E1、目標裂隙通道兩壁巖土的吸水膨脹變形公式表示為Δv＝αΔx/(x_l+x)，Δv表示巖體體積變化量，α表示吸水膨脹系數，x_l表示吸水膨脹的含水率修正參數，x表示總的含水率，Δx表示吸水量，

E2、巖土體材料近似看成為各向同性材料，其某一方向的線應變約為體應變的三分之一，具體的層狀裂隙通道的開度減小系數定義為

E3、計算修復后研究礦區覆巖的滲水能力計算公式為：考慮到巖體碎裂吸水膨脹，修復后研究礦區覆巖的滲水能力K_修，其中D_i表示裂縫i的開度，β_i為裂隙i的長度。

3.按照權利要求1所述的采空區覆巖滲流能力計算與修復方法，其特征在于：

覆巖巖性為軟弱的冒落帶高度公式如下：

H_m＝100∑M/(6.2∑M+32)±1.5，其中M表示采高，單位m；

覆巖巖性為軟弱的裂隙帶高度公式如下：

H_l＝100∑M/(3.1∑M+5)±4.0，其中M表示采高，單位m；

覆巖巖性為軟弱的彎曲下沉帶高度等于采深減去裂隙帶高度。

4.按照權利要求1所述的采空區覆巖滲流能力計算與修復方法，其特征在于：步驟B步驟包括：

向研究礦區覆巖發出超聲波，根據超聲波在研究礦區覆巖的三帶結構中傳播速度、振幅的區別識別三帶結構的具體帶層及帶層的高度；若超聲波在研究礦區覆巖三帶結構某個帶層具有明顯波速變化，則判斷該帶層為裂隙帶，同時根據超聲波的波速變化記錄情況得出裂隙帶豎向裂隙通道的分布位置數據。

5.按照權利要求1所述的采空區覆巖滲流能力計算與修復方法，其特征在于：步驟D1中鉆孔包括豎直孔和L型孔，豎直孔中布設的高壓水管配合為豎直形狀的高壓水管，L型孔中布設的高壓水管配合為L型高壓水管。