[发明专利]一种煤矿断层渗透性能定量评价方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤矿水文地质工程技术领域，特别是涉及一种在煤层开采中所揭露的断层带的渗透性能的快速定量评价方法。

背景技术

我国煤矿大多地质条件复杂，地质灾害频繁，而地下水害尤为严重，在开采时时有突水事故发生。目前，煤矿突水灾害预测与防治仍是煤矿开采中的一个难题。据统计，煤矿有80%的突水事故都发生在断裂构造带附近，煤田经历多次构造运动，煤田中存在有多条大中型断层，由于这些大中型断层的存在使得煤田的岩层渗透性能具有不均匀性，并且同一断层，在断层带不同部位渗透性能也不一样，导致了煤矿突水灾害预测与防治的复杂性。

煤矿在实际开采过程中，当碰到断层时，煤矿地质人员含糊地用断层落差、断层的力学性质（即是否张性断层、压性断层或者压扭性断层）、是否和含水层沟通等特性来定性评价断层的渗透性能，简单的划分为导水断层和阻水断层，以此作为开采时是否直接通过断层或者保留防水煤柱的依据，没有具体的数据来评价断层的渗透性能。在煤矿水文地质中，一般在煤矿开采前，在地质钻孔勘探时期，做抽水实验确定煤矿中各个含水层的水文地质参数，比如渗透系数K、压力传导系数a 及单位释（储）水系数S 等，很少专门针对断层做抽水实验以确定断层的水文地质参数。并且断层带各向异性特征明显，断层带的浅部和深部透水性能差异大，而抽水实验在本质上是把含水层作为均质体来处理的，抽水试验资料不能反映岩体渗透特性空间分布的不均匀性，无法指导煤矿开采工程处理。并且抽水实验耗费时间长，设备和人工费用高。而煤矿在某一工作面开采或者巷道掘进时往往工期短，时间紧，并且当开采或者掘进工程中直接过断层时，要求马上进行断层注浆作业，所以从机理和经济角度上来说，要想确定煤矿开采中所揭露的断层的水文地质参数，选用耗费时间少，人工和设备费用低的压水试验比较合适。

目前我国的生产单位特别是水利水电部门执行的吕荣法压水试验，是以稳定井流理论为基础，而压水试验历时短，是非稳定井流，因而吕荣法压水试验计算出的渗透系数误差必然大。并且地下水稳定流理论不能评价各向异性的断层带的渗透强度和渗透、渗压损伤或渗透、渗压稳定性的时空变化。而且，一般煤矿开采中能直接通过的断层，是渗透性能低的断层，而吕荣法压水试验没法测定渗透性差的岩体的水的注入量，吕荣数为0，也就没法进行渗透性的定量评价，所以吕荣法压水试验不适合渗透性差的煤矿断层的渗透性能评价。煤矿开采时，通过断层后，为了预防断层在承压含水层的水压影响下滞后透水，要求马上对断层进行注浆作业。而只有得出确定的渗透系数后，才能确定合适的注入方法、注入量以及注入材料等等。所以，为了解决以上问题，提出一种能够在短时间内快速确定现场煤矿断层带的透渗系数的定量评价方法，对于煤炭开采作业的安全、高效进行是十分有必要的。

发明内容

本发明针对现有技术不足，从压水试验原理和煤矿断层的含水特征出发，提出一种对煤矿开采中所揭露断层带渗透性能的快速定量评价方法。

本发明所采用的技术方案：

一种煤矿断层渗透性能定量评价方法，通过供水系统对封闭的评价区间进行压水实验，供水系统采用注浆装置的水泵和管道，对评价区间分阶段定压力注入水，并分阶段提高注入压力，当达到各阶段设定的注入水压力时，通过流量计记录每次的注入水量，当注水压力达到和断层连通的承压水含水层的水压一致时，获得最大压力值，停止供水，同时封闭评价区间，测定封闭区间的压力从最大压力值下降到某一设定的压力值所需要的时间Tt，观测压力P下降随时间T变化的规律，然后根据压力P下降随时间T变化的规律计算煤矿断层的水文地质参数。

所述的煤矿断层渗透性能定量评价方法，设定的分阶段注入压力和最大压力值根据和断层连通的承压水含水层的水压设定，分阶段注入水时，在评价区间内的压力稳定下来的同时，通过流量计测定每阶段的注入水量；当评价区间内的压力在一定压力状态水的注入量无法测定的情况下，即达到最大注入压力，此时停止供水，封闭评价区间。

所述的煤矿断层渗透性能定量评价方法，封闭区间的压力从最大压力下降到某一设定的压力值的大小，根据现场条件设定为最大压力值的80%～90%。