[发明专利]五图-三带-两分区保水采煤方法

说明书

本发明公开了一种“五图‑三带‑两分区”保水采煤方法，通过分析矿区工程与水文地质资料中的数据指标，确定出覆岩类型分区图、基岩厚度等值线图、含水层富水性分区图、隔水层厚度等值线图和煤层厚度等值线图(简称“五图”)，依据“五图”计算出不同覆岩类型分区煤层全采条件下垮落带、导水裂隙带和保护带高度的高度(简称“三带”)，同时结合基岩厚度、隔水层厚度与含水层富水性，确定采煤对地下水影响程度分区以及保水采煤技术适用性分区(简称“两分区”)。本方法为保水采煤提供了一套全新、全面和系统的研究方法，该方法使保水采煤研究流程更加规范，实用性强，且操作简便，易于理解和推广。

技术领域

本发明涉及煤炭开采技术领域，具体涉及一种煤层保水开采方法。

背景技术

西北地区是中国煤炭资源的主要产区。然而，西北地区气候干旱，水资源短缺，仅占全国水资源的3.9％，土壤结构疏松，植被覆盖度低，风沙活动强烈，土地荒漠化严重。浅层地下水作为西北地区植被的重要水源，容易因煤炭开采而渗漏，使当地脆弱的生态环境进一步恶化。因此，在采煤的同时必须注重环境的保护，尤其是对水资源的保护。

保水采煤理念由上世纪末形成，经过多年的研究，保水采煤取得了一定的成效，初步形成了以保护生态水位为目标的保水采煤技术体系。然而，由于研究保水采煤的专家学者出身于采矿、力学与环境生态等不同专业领域，其研究方法与侧重点不同，最终对地下水受采动影响程度的评价标准与保水采煤方法的选择原则不同，因此，目前在保水采煤研究领域并没有一套全面、系统、规范的研究方法。

发明内容

针对当前保水采煤研究领域中研究方法各异，侧重点不同的问题，本发明提供一种行之有效的“五图-三带-两分区”保水采煤方法，其资料收集更加具有目的性，计算流程更加科学，对地下水受采动影响程度的判定更加系统，对保水采煤方法适用性分析更加可信，整套方法流程更加规范。

“五图-三带-两分区”保水采煤方法，包括如下步骤：

步骤一：分析矿区工程与水文地质资料中的数据指标，数据指标包括覆岩岩性(泥岩、砂岩、砾岩等)、地层组合(基岩、隔水层和含水层的不同组合)、基岩厚度钻孔数据、含水层厚度钻孔数据、含水层渗透率、含水层钻孔单位涌水量、隔水层厚度钻孔数据、隔水能力(以隔水性评价系数判定，隔水性最好的黏土为1，其他岩性隔水性评价系数小于1)，煤层厚度钻孔数据；

步骤二：根据步骤一中的数据指标，确定覆岩类型分区图、基岩厚度等值线图、含水层富水性分区图、隔水层厚度等值线图、煤层厚度等值线图；

步骤三：根据覆岩类型分区图各分区覆岩岩性与地层组合关系，结合对于不同覆岩岩性和地层组合条件下垮落带、导水裂隙带发育规律，以及保护带留设原则，综合矿区垮落带和导水裂隙带发育高度钻孔实测数据，确定各分区垮落带高度导水裂隙带高度和保护带高度其中，M为采高，H_g为隔水层厚度，μ_g和μ_j分别为隔水层和基岩的隔水性评价系数，k_k、b_k、k_d、b_d和k_b为与矿区地质条件和煤层赋存情况有关的系数；

步骤四：结合各分区煤层全采条件下垮落带、导水裂隙带、保护带与基岩厚度、隔水层厚度的相对关系，将采煤对水资源的影响程度分为极严重影响区、严重影响区、中等影响区、微弱影响区和无影响区，具体步骤包括：

a.根据煤层厚度等值线图，将煤层厚度H_m作为采高M代入步骤三中所述的计算公式，得到煤层全采条件下垮落带高度导水裂隙带高度以及保护带高度

b.根据基岩厚度等值线图与隔水层厚度等值线图确定煤层与含水层之间的基岩厚度H_j和隔水层厚度H_g；