[发明专利]一种松散含水层下保水开采地质条件确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及含水层地质开采技术，尤其涉及一种松散含水层下保水开采地质条件确定方法。

背景技术

有些煤炭资源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一步恶化，所以，保水开采是生态脆弱区煤层开发的关键性保障技术。

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，未能准确地探测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。所以，确定松散含水层下保水开采地质条件是非常必要的。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种确定松散含水层下保水开采地质条件的方法。

本发明提供的方法包括以下步骤：对开采区进行地质勘察，以获取地质参数，所述地质参数包括含水层压力；根据所述地质参数，计算煤层顶板的有效保护层厚度；根据有效保护层厚度和含水层压力，计算保水危险系数；根据有效保护层的岩性和结构、有效保护层厚度、保水危险系数，确定保水开采地质条件。

优选地，所述地质参数还包括含水层厚度、渗透系数、单位涌水量、岩性组合、保护层结构。

优选地，保水危险系数通过下式计算：

T_s＝P/H

式中：T_S-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，单位是m。

优选地，有效保护层的岩性包括泥岩、砂泥岩复合型、砂岩中的任何一种。

优选地，有效保护层的结构包括完整结构、块裂结构、碎裂结构、松散结构中的任何一种。

优选地，有效保护层厚度通过以下算式得出：

H＝Δh-H_li，

其中：

Δh是开采煤层顶界至第四系松散含水层底界之间距离；

H_li是开采煤层一次采全高形成的冒落裂隙带高度。

相对于现有技术，本发明通过对采区地质条件勘查，预测地下水运移趋势，实现资源回收率与水资源保护的最优化，为保护采区地下水资源提供科学合理的技术方法。

附图说明

图1是本发明一种优选实施方式的松散含水层下保水开采地质条件确定方法的流程图；

图2是采用本发明一种具体实施方式的保水开采方法留存的防水安全煤柱的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明一种优选实施方式的松散含水层下保水开采地质条件确定方法包括以下步骤：

步骤101，首先探测开采区的地质参数，以便实现开采区的水文地质条件勘察。所述地质参数包括含水层压力。在采区水文地质条件勘察中，为了获得保水开采地质参数，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。获得的地质参数包括含水层厚度、渗透系数、单位涌水量、岩性组合、含水层压力、保护层结构等。

基于上述地质参数的探测，特别是基于含水层厚度、渗透系数、单位涌水量，可以将含水层划分成五种类型，具体参见表1：

表1

对于表1中第I类、II类和III类含水层，由于富水程度相对较高，开采时含水层水压会较大。