[发明专利]五图-三带-两分区保水采煤方法

摘要

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。

主权项

1.“五图‑三带‑两分区”保水采煤方法，其特征在于包括如下步骤：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、地层组合类型、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，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；c.由各分区煤层全采条件下垮落带高度H_k、导水裂隙带高度H_d、保护带高度H_b与基岩厚度H_j、隔水层厚度H_g的相对关系，结合采动对地下水的影响程度分区判定标准，确定采煤对地下水影响程度的极严重影响区、严重影响区、中等影响区、微弱影响区和无影响区，具体为：当煤层上覆基岩厚度+隔水层厚度<垮落带高度+保护带高度时，采煤会引发突水溃沙，定为采动对地下水影响程度的极严重影响区，即H_j+H_g<H_k+H_b划分为极严重影响区；当垮落带高度+保护带高度≤煤层上覆基岩厚度+隔水层厚度≤导水裂隙带高度时，导水裂隙带进入含水层，疏干含水层地下水，保护带仅能起到阻止溃沙的作用，定为采动对地下水影响程度的严重影响区，即H_k+H_b≤H_j+H_g≤H_d划分为严重影响区；当导水裂隙带高度<煤层上覆基岩厚度+隔水层厚度<导水裂隙带高度+保护带高度时，采动覆岩导水裂隙带与含水层之间仍存在一定厚度的完整岩层，但这层岩层又不能完全阻止含水层向下渗透，使部分水资源流失，将这种煤炭采动导致部分水资源流失的的区域定为采动对地下水影响程度的中等影响区，即H_d<H_j+H_g<H_d+H_b划分为中等影响区；当煤层上覆基岩厚度+隔水层厚度≥导水裂隙带高度+保护带高度时，在煤炭开采后，导水裂隙带与含水层之间存在足够厚且隔水性能良好的完整岩层，含水层水资源基本不会因煤炭开采而流失，定为采动对地下水影响程度的微弱影响区，即H_j+H_g≥H_d+H_b划分为微弱影响区；当无含水层分布，或含水层厚度较小，无生态价值和供水意义时，该区域确定为采动对地下水影响程度的无影响区；步骤五：根据限高保水采煤技术、充填保水采煤技术和局部充填保水采煤技术的适用条件，结合步骤三中确定的各分区垮落带高度、导水裂隙带高度和保护带高度的计算公式，对三种保水采煤技术的适用区域进行划分。