[發(fā)明專利]采空區(qū)覆巖滲流能力計算與修復方法、裝置及電子設備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211113009.4
• 申請日: 2022-09-14
• 公開（公告）號: CN115510776B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發(fā)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(yè)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(chǎn)權代理有限公司 51302
• 代理人: 秦華云

本發(fā)明公開了采空區(qū)覆巖滲流能力計算與修復方法、裝置及電子設備，其方法包括：首先得到研究礦區(qū)覆巖的三帶結構，其次利用超聲波測試法對研究礦區(qū)覆巖的三帶結構進行測量并得到修復前的滲水能力，最后對研究礦區(qū)覆巖進行修復并計算滲水能力，評估修復后研究礦區(qū)覆巖滲透改善情況。本發(fā)明結合覆巖巖性硬度與超聲波測試法進行裂隙測量并能計算得到覆巖滲流能力，利用高壓水射流對主要豎向裂隙通道進行水力化碎脹處理，實現(xiàn)覆巖結構裂隙帶人工修復與治理，為煤炭安全生產(chǎn)、含水層保護以及環(huán)境保護提供技術保障。

技術領域

本發(fā)明涉及采空區(qū)覆巖結構滲流能力修復與治理領域，尤其涉及一種采空區(qū)覆巖滲流能力計算與修復方法、裝置及電子設備。

背景技術

85％以上的煤礦采用井工開采，煤炭地下開采后工作面后方采空區(qū)上覆巖層由下向上依次發(fā)育形成“三帶”結構，包含冒落帶、裂隙帶和彎曲下沉帶。其中彎曲下沉帶由于沒有形成連通的裂隙或僅僅存在一些因離層產(chǎn)生的橫向分布裂隙，對水體的流動影響不大，但冒落帶和裂隙帶中裂隙發(fā)育縱橫交錯，尤其是裂隙帶中貫穿巖層的豎向裂隙，為地下水的躍層流動提供了主要通道，不僅對煤礦安全生產(chǎn)帶來嚴重的安全隱患，同時造成地下水系統(tǒng)的破壞，對礦區(qū)生態(tài)環(huán)境和水土保持具有重要影響。特別是，一些礦區(qū)(比如中國西部礦區(qū))處于干旱氣候地區(qū)，礦區(qū)煤礦上覆巖的弱膠結特征顯著，巖層多為砂巖、砂質(zhì)泥巖等水理效應顯著的巖性，例如，經(jīng)研究表明，布爾臺礦上覆巖層中砂質(zhì)泥巖吸水飽和后抗壓強度和抗拉強度下降60％以上，巖石塑性增大30％以上，裂隙發(fā)育所需消耗的能量增大50％以上，生態(tài)環(huán)境極其脆弱，煤炭資源開采與生態(tài)、水環(huán)境保護的協(xié)調(diào)發(fā)展問題十分突出。采空區(qū)覆巖結構中冒落帶、裂隙帶的豎向裂隙滲流能力對采空區(qū)覆巖穩(wěn)定性具有重大影響，對采空區(qū)覆巖滲流能力計算及修復治理是亟需解決的技術難點，也對煤炭安全生產(chǎn)、含水層保護以及環(huán)境保護具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

針對背景技術所指出的技術問題，本發(fā)明的目的在于提供一種采空區(qū)覆巖滲流能力計算與修復方法、裝置及電子設備，結合覆巖巖性硬度分類計算三帶結構高度，通過超聲波測試法進行裂隙測量并能計算得到覆巖滲流能力，利用高壓水射流對主要豎向裂隙通道進行水力化碎脹處理，實現(xiàn)覆巖結構裂隙帶人工修復與治理，為煤炭安全生產(chǎn)、含水層保護以及環(huán)境保護提供技術保障。

本發(fā)明的目的通過下述技術方案實現(xiàn)：

采空區(qū)覆巖滲流能力計算與修復方法，其方法包括：

A、根據(jù)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(qū)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(jù)研究礦區(qū)的地質(zhì)參數(shù)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(qū)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(shù)據(jù)，裂隙帶豎向裂隙通道的分布位置數(shù)據(jù)包括豎向裂隙通道位置數(shù)據(jù)與尺寸數(shù)據(jù)，彎曲下沉帶的分布位置數(shù)據(jù)包括彎曲下沉帶的位置、高度數(shù)據(jù)；從裂隙帶豎向裂隙通道的分布位置數(shù)據(jù)中篩選出主要的豎向裂隙通道；

C、按照如下公式計算研究礦區(qū)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，將目標裂隙通道的大裂隙通道打碎成為n個開度更小的裂縫；

E、計算修復后研究礦區(qū)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；