专利名称：一种保水开采方法
技术领域：
本发明涉及含水层地质开采技木，尤其涉及ー种保水开采方法。
背景技术：
有些煤炭资源赋存丰富区域的地表生态环境十分脆弱， 而位于浅埋煤层附近的潜水因受采动影响而极易流失，进而会导致环境的进ー步恶化，所以，保水开采是生态脆弱区煤层开发的关键性保障技木。研究认为浅部煤层的开采使其顶板破断直接影响到地表，顶板破断角大，地表下沉速度快，来压明显且难以控制。但在矿业开采水资源保护方面，研究成果特别很少，迄今还没有明确提出与保水开采相关的采矿理念和开采方法。传统的开采方法，基本上是“先采后治”，甚至“采后不治”，没有考虑到开采引起的地质环境变化及其对人类的不良影响或危害，使得土地荒漠化的趋势呈直线上升；对水资源造成极大的负面影响和破坏。在现代开采技术下矿区地下水系统发生了剧烈的变化，地下水资源量也发生了明显的变化；因此开采后产生了如地下水水位大幅度下降、地表河流流量衰竭、地表生态环境破坏等一系列环境水文地质问题。以往在煤炭开采以前，未能准确地探測其内部地质构造并掌握煤厚变化及上覆岩层结构条件，因此煤炭开采会导致水资源和生态环境破坏。因此，制定生态脆弱区保水开采方法对于煤炭资源大規模高強度开发是非常必要的。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种针对地表生态环境脆弱地区进行浅埋煤层开采的保水开采方法。本发明提供的保水开采方法包括以下步骤a.对开采区进行地质勘察，以获取地质參数；b.根据所述地质參数，计算保水开采条件參数；c.根据所述地质參数，计算地下水分布趋势数据；d.根据保水开采条件參数和地下水分布趋势数据，确定开采区中各区块的开采顺序；e.根据保水开采条件參数和地下水分布趋势数据，确定每个区块中各工作面的开采顺序。优选地，所述地质參数包括含水层厚度、滲透系数、単位涌水量、含水层压力、岩性组合、保护层结构。优选地，保水开采条件參数为保水危险系数，保水危险系数通过下式计算Ts = P/H式中TS_保水危险系数，单位是MPa/m ;P-含水层水压，单位是MPa ；H-有效保护层厚度，m。优选地，步骤c包括根据保水开采条件參数，按照保水开采条件的优劣，优先开采保水开采条件更好的区块；对于开采保水开采条件相同的区块，优先开采地下水分布趋势变化更小的区块。更优选地，按照保水危险系数的大小，优先开采保水危险系数更小的区块；对于保水危险系数相同或保水危险系数差值小于阈值的区块，优先开采地下水分布趋势变化更小的区块。优选地，步骤e包括根据保水开采条件參数，按照保水开采条件的优劣，优先开采保水开采条件更好的工作面；对于开采保水开采条件相同的工作面，优先开采地下水分布趋势变化更小的工作面。更优选地，按照保水危险系数的大小，优先开采保水危险系数更小的工作面；对于保水危险系数相同或保水危险系数差值小于阈值的工作面，优先开采地下水分布趋势变化更小的工作面。优选地，通过对水量平衡计算得出地下水分布趋势数据，表示水量平衡的连续性方程为Qj=Ss^AV
式中Qi——单位时间内进入单元的水量(m3/t)；Ss——贮水系数(1/m)；AV——单元的体积(m3)A h-时间A t水位变化量(m)。相对于现有技术，本发明提供的保水开采方法，能准确地探查开采区的地质及水文地质条件，掌握煤厚变化及上覆岩层结构等情况，针对不同地质条件采取不同的开采方式与开采參数，从而减小煤炭开采对地下水资源和生态环境的影响。
图I是本发明ー种具体实施方式
的保水开采方法的流程图；图2是采用本发明ー种具体实施方式
的保水开采方法的实施现场示意图；图3是采用本发明ー种具体实施方式
的保水开采方法产生的防水安全煤柱的结构示意图。
具体实施例方式图I示出了本发明ー种具体实施方式
的保水开采方法。如图所示首先，在步骤101，首先探测开采区的地质參数，以便实现开采区的水文地质条件勘察。在采区水文地质条件勘察中，为了获得保水开采地质參数，采用基于地球物理勘探技术的方法对采区水文地质条件进行动态勘察，在本发明中，基于地球物理勘探技术的方法包括地震法、电法、地质雷达法以及这些方法的有效结合，从而可以获得更为精确的煤岩层结构、含水层结构及其分布、浅部松散层结构及赋水性等关键信息。基于地球物理勘探技术的方法可以采用目前各种适合的地质勘察方法。获得的地质參数包括含水层厚度、滲透系数、単位涌水量、岩性组合、含水层压力、保护层结构等。在步骤102，计算保水开采条件參数。基于上述地质參数的探測，特别是基于含水层厚度、滲透系数、単位涌水量，可以将含水层划分成五种类型，具体參见表I :
权利要求
1.ー种保水开采方法，其特征在于，所述方法包括 a.对开采区进行地质勘察，以获取地质參数； b.根据所述地质參数，计算保水开采条件參数； c.根据所述地质參数，计算地下水分布趋势数据； d.根据保水开采条件參数和地下水分布趋势数据，确定开采区中各区块的开采顺序； e.根据保水开采条件參数和地下水分布趋势数据，确定每个区块中各工作面的开采顺序。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述地质參数包括含水层厚度、滲透系数、単位涌水量、含水层压力、岩性组合、保护层结构。
3.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，保水开采条件參数为保水危险系数，保水危险系数通过下式计算Ts = P/H 式中=Ts-保水危险系数，单位是MPa/m ； P-含水层水压，単位是MPa ； H-有效保护层厚度，m。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤c包括根据保水开采条件參数，按照保水开采条件的优劣，优先开采保水开采条件更好的区块；对于开采保水开采条件相同的区块，优先开采地下水分布趋势变化更小的区块。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，按照保水危险系数的大小，优先开采保水危险系数更小的区块；对于保水危险系数相同或保水危险系数差值小于阈值的区块，优先开采地下水分布趋势变化更小的区块。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在干，步骤e包括根据保水开采条件參数，按照保水开采条件的优劣，优先开采保水开采条件更好的工作面；对于开采保水开采条件相同的工作面，优先开采地下水分布趋势变化更小的工作面。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，按照保水危险系数的大小，优先开采保水危险系数更小的工作面；对于保水危险系数相同或保水危险系数差值小于阈值的工作面，优先开采地下水分布趋势变化更小的工作面。
8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，通过对水量平衡计算得出地下水分布趋势数据，表示水量平衡的连续性方程为 a=令 式中 Qi——单位时间内进入单元的水量(m3/t)； Ss——贮水系数(1/m)； AV——单元的体积(m3) A h-时间A t水位变化量(m)。
全文摘要
本发明公开的保水开采方法，包括以下步骤对开采区进行地质勘察，以获取地质参数；根据所述地质参数，计算保水开采条件参数；根据所述地质参数，计算地下水分布趋势数据；根据保水开采条件参数和地下水分布趋势数据，确定开采区中各区块的开采顺序；根据保水开采条件参数和地下水分布趋势数据，确定每个区块中各工作面的开采顺序。采用本发明公开的保水开采方法，能准确地探查开采区的地质及水文地质条件，掌握煤厚变化及上覆岩层结构等情况，针对不同地质条件采取不同的开采方式与开采参数，从而减小煤炭开采对地下水资源和生态环境的影响。
文档编号E21C41/28GK102865081SQ20121013420
公开日2013年1月9日 申请日期2012年4月28日 优先权日2012年4月28日
发明者顾大钊 申请人:中国神华能源股份有限公司, 中国矿业大学(北京)