[发明专利]一种针对厚层砂岩水害的煤矿防治方法

说明书

本发明公开了一种针对厚层砂岩水害的煤矿防治方法，步骤如下：(1)、岩性及富水性反演；(2)、裂隙识别；(3)、采动裂隙发育空间预测；(4)、注浆帷幕；(5)、在煤层开采后，当采煤工作面的某块区域的突增涌水量达到300msupgt;3/supgt;/h，且至少持续5小时，对涌水量突增区域进行顶板充填注浆，注浆层位为导水裂隙带发育临界值以下最近的岩性较坚硬的地层。本发明具有以下有益效果：1、实现了对煤层开采过程中工作面的堵水、减水，保障了煤层的安全高效开采，提高了煤炭资源的有效采收，避免了煤炭资源的浪费；2、在保障煤炭资源高效开发的基础上，保护了煤层上覆岩层地下含水层中的水。

技术领域

本发明涉及煤矿防治水以及保水采煤领域，具体涉及一种针对厚层砂岩水害的煤矿防治方法。

背景技术

近年来，随着我国西部侏罗纪煤炭资源的大规模开发利用，煤层顶板水害影响与威胁日益显现。煤矿开采过程中采动裂隙的不断发育，将直接破坏地下水含水层的结构，改变地下水含水层的补给、径流和循环方式，影响地下水含水层的水循环条件，形成地下水漏斗，对区域水资源造成重大损害。考虑到该地区降雨量少、蒸发强烈，属于干旱半干旱地区，做好煤炭开采过程中对含水层的保护工作也极为重要。

目前，基于“保水采煤”思想进行煤矿防治水工作总体可以归纳为三类：第一类为以顾大钊提出的煤矿地下水库技术为代表的地下水储存利用法；第二类为含水层保护法,即通过对隔水关键层的保护,使含水层免受煤炭开采的影响,从而堵截地下水运移,实现保护地下水目的；第三类为煤水协调开采方法,即基于煤炭现代开采工艺,利用现代开采对地下水和地表生态的影响规律，实现“煤炭安全高效开采-地下水与地表生态保护-水资源利用一体化”。具体的治理措施主要有地面区域治理、留设安全煤岩柱、超前疏放水、注浆改造含水层、帷幕注浆、充填开采或者限制采高等。

然而，上述治理措施存在以下几方面问题：

(1)煤层开采后，顶板水害的补给来源整体可以分为纵向和横向两部分，采用单一的治理方法，无法有效降低矿井涌水量，达到理想的治理效果；

(2)目前防治水工作主要针对的是华北型奥灰底板水害治理，缺乏对顶板水害的系统性方案；

(3)目前采用的主流顶板防治水措施，如留设安全煤岩柱、限制采高及充填开采等，多以牺牲煤炭资源采收率和回采效率为代价实现的，经济效益欠佳；

(4)目前的顶板防治水方法多为定性的方案，缺乏系统性的研究分析，无法根据煤层开采计划拿出定量化的工程技术方案。

发明内容

发明目的：本发明针对上述现有技术存在的问题做出改进，即本发明公开了一种针对厚层砂岩水害的煤矿防治方法。

技术方案：一种针对厚层砂岩水害的煤矿防治方法，步骤如下：

(1)、岩性及富水性反演

基于波形指示反演法，完成采煤工作面上覆岩层的岩性及富水性解释，确定煤层上覆岩层的岩性展布形态以及富水含水层的分布特征；

(2)、裂隙识别

基于最大似然算法，完成煤层工作面上覆地层中原生裂隙的刻画工作，圈定地层中的原生裂隙；

(3)、采动裂隙发育空间预测

(31)计算导水裂隙带发育高度H，其公式如下：

式中：H为导水裂隙带发育高度；M为煤层采高；b为硬岩比例系数；l为采煤工作面面宽；s为煤层底板埋深；

(32)计算侧向发育边界W，其的计算公式如下：

W＝Htan(90°-β)

式中：H为导水裂隙带发育高度；W为裂隙侧向发育边界；β为岩层移动角；