[发明专利]基于水文地质探测的奥灰水治理方法

说明书

本发明属于水文地质领域，具体涉及一种基于水文地质探测的奥灰水治理方法。本发明基于水文地质探测对底板裂隙带深度计算结果进行了修正，综合考虑了岩层的岩性与层状特性，使得修正后的底板裂隙带深度计算结果更加准确，工程实际应用意义更强，解决了现有技术通过公式计算后没有依据地任意增加一定厚度作为安全厚度，进而本发明可以更精确的确定隔水层厚度。本发明针对承压含水层—奥灰水的治理，采取了探测与预加固一体、超前卸压、拦水与排水一体的综合治理方案，且各步治理方案都是基于实际的水文地质探测情况而施工，提高了奥灰水的治理效果，保证工作面安全生产。

技术领域

本发明属于水文地质领域，具体涉及一种基于水文地质探测的奥灰水治理方法。

背景技术

矿井突水是煤矿生产过程中最具威胁的地质灾害之一，煤层开采以后，其开采位置形成采空区，随着开采范围的增加，采空区不断增加，上覆的顶板岩层会不断的垮落形成自下而上的冒落带、导水裂隙带，若导水裂隙带内具有含水岩层，则其中富含的水会自导水裂隙带内的裂隙进入采煤工作面，形成突水，这是最常见的突水灾害现象，也是突水防治研究的重点。

还有一种突水灾害源自煤层底板的奥灰水，奥灰水为奥陶纪形成的灰岩中所含的水，这种含水的灰岩层一般赋存于煤层下部，为承压含水层，煤层开采后，受采动应力以及开采活动影响，煤层的底板岩层也会产生裂隙，形成底板采动裂隙带，若该底板采动裂隙直达奥灰水，由于奥灰水为承压含水层，当该压力足以克服奥灰水距离煤层的高度时，奥灰水会涌向采煤工作面，产生突水灾害。

针对底板承压含水层—奥灰水这一灾害，现有技术给出了计算底板采动裂隙最大深度的方法，然后据此确定是否存在隔水层以及隔水层的厚度，从而为煤层开采提供水文地质资料，但是确定底板采动裂隙的力学方法存在过多的简化，经验回归公式受基础数据的水文地质条件、开采条件差异实际很难应用于工程实践。此外针对底板裂隙或者底板隔水层现有技术给出了注浆加固的方法，但是注浆加固方案不够细化，针对性差，没有综合考虑地层的岩层、岩性以及水文地质问题。

发明内容

为了解决现有技术中，底板采动裂隙深度确定不准确、奥灰水治理方案效果差的技术问题，本发明提出基于水文地质探测的奥灰水治理方法，包括如下步骤：

S1.进行水文地质探测，确定煤层底板标高a与煤层埋深H、奥灰水层顶部标高d、自煤层至奥灰水层的岩层柱状，并基于岩层柱状确定奥灰水导升带顶部标高c；测定煤层底板各岩层的内聚力和内摩擦角，并求出平均内聚力C和平均内摩擦角确定岩层的平均容重γ；参考相邻已开采工作面或者相似开采条件工作面确定最大支撑压力系数n和采空区的降压系数m；

基于下式确定底板采动裂隙带深度h

S2.对底板采动裂隙带深度h进行修正，计算底板深度h范围内岩层的平均内聚力C和平均内摩擦角根据这个平均内聚力C和平均内摩擦角由步骤S1中公式确定一个底板采动裂隙带深度h₃；

若h₃≤h，则修正后的底板采动裂隙带深度h₁取h₁＝h；

若h₃＞h，取底板采动裂隙带深度h下部最接近的一层厚硬岩层顶部标高与煤层底板标高的差值作为修正后的底板采动裂隙带深度h₁；

S3.确定隔水层的范围h₂为修正后的底板采动裂隙带与奥灰水导升带顶部之间的岩层，确定隔水层范围内的泥岩层和砂岩层；向工作面下部隔水层的砂岩层内施工定向钻孔，定向钻孔水平段先施工于隔水层内最上部泥岩层下部的砂岩层内，钻进过程中基于钻井现象判断所穿过的砂岩层内是否存在原生裂隙，并基于判断结果进行注浆充填；采用同样方法依次向隔水层内下一泥岩层下部的砂岩层施工水平钻孔段，并根据需求注浆，直至最下位的泥岩层上部的砂岩层；