[发明专利]浅埋巨厚煤层综放开采塌陷坑区水害防治方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤矿安全治理技术领域，特别涉及一种浅埋巨厚煤层综放开采塌陷坑区水害防治方法。

背景技术

地下开采的煤矿往往导致地表大面积的塌陷，据统计我国煤炭开采塌陷土地累计已达110×10⁴ hm² ，造成的经济损失累计已超过500亿元。如果按采煤塌陷土地以0.2-0.3 hm² /10⁴ t估算，全国每年新增塌陷地面积约为(2.7-4.1)×10⁴ hm²。开采沉陷不仅会导致土壤退化严重，土地无法耕种，同时煤层长期大面积开采，导致采空区面积不断扩大，采空区导水裂隙带和地面塌陷范围随之扩大，使地表水与地下水、矿坑水发生了直接联系，造成沙川径流大量渗漏、径流量明显减少，而部分开采沉陷过程与煤矿开采掘进过程同时发生，一旦出现贯通裂隙则可能导致地表水或地下水倒灌，进入工作面造成井下突水事故的发生。

80年代末至90年代以来，矿区塌陷地治理的理论研究处于高潮时期。最近几年国内外该研究领域较前异常活跃，然而目前国内外开采沉陷治理的研究目标主要定位于生态修复、农田恢复等方向，针对矿区水害防治的沉陷治理研究相对较少。特别是对于浅埋巨厚煤层，因其埋深相对较浅、煤层较厚，具有开采难度小、产量大等优点，是煤矿开采的优选，但是此类煤层的开采也更加容易引起开采沉陷并形成贯通性裂隙，由此产生的地表水入渗的矿井水害风险较大，而针对此类矿井塌陷区的水害仍旧缺乏一种特别合理和优化的防治方法，因此研究此类矿井塌陷区的水害防治具有重要的实用和理论意义。

发明内容

本发明是为了解决对于浅埋巨厚煤层开采塌陷区的水害防治，仍旧缺乏一种特别合理和优化的防治方法的问题，而提供一种浅埋巨厚煤层综放开采塌陷坑区水害防治方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种浅埋巨厚煤层综放开采塌陷坑区水害防治方法，包括如下步骤：

1）对塌陷坑区内的浅度、中度和深度裂隙分别进行夯填处理，其中，浅度和中度裂隙的夯填方法为：首先将浅度和中度裂隙的上部拓挖成深1.5m、宽0.5m的沟槽，然后用三七灰土进行人工夯填，每填加最多0.2m厚的三七灰土（石灰和土按体积比3:7混合，俗称三七灰土）就夯实一次，直至填加夯实的三七灰土厚度达到0.5m、密实度不小于93%，三七灰土填加夯实完毕后接着进行黄土回填，黄土层回填高度至少高出塌陷坑底表面0.2m，最后进行夯实找平；深度裂隙的夯填方法为：首先将深度裂隙的上部拓挖成深2m、宽1m的沟槽，然后用麻袋土充填裂隙（麻袋土：将黄土装填在麻袋中并封口；裂隙内填充麻袋土，可以有效防止三七灰土夯填时的下漏），接着再用三七灰土进行人工夯填，每填加最多0.2m厚的三七灰土就夯实一次，直至填加夯实的三七灰土厚度达到1m、密实度不小于93%，三七灰土填加夯实完毕后接着进行黄土回填，黄土层回填高度至少高出塌陷坑底表面0.3m，最后进行夯实找平；

2）将塌陷坑区的坑边修理压实成坡度为3:1的边坡，将坑底面填土压实成坡面状且坡面上汇聚形成有一个坡面最低点，坡面最低点位于坑底面与边坡的相交处，边坡上对应坡面最低点的位置挖设有一条一端与坡面最低点相接、另一端延伸至塌陷坑区外且坡度为5-6°的排水渠，当坑底面有积水时，积水可以沿坑底坡面汇集于坡面最低点，然后再通过排水渠排至塌陷坑区外；经处理后的塌陷坑区的底面和边坡的平整度为±2cm/m²，底面和边坡垂直深度2.5cm内的土层中不含有粒径大于5mm的尖锐物料，底面土层密实度不小于93%、边坡土层密实度不小于90%； 

3）选用 6m宽幅、1.5 mm 厚的 HDPE膜作为防渗层，分别铺设于塌陷坑区的坑底和边坡上，其中，坑底面选用光面的HDPE膜进行铺设并将整个坑底面铺满，边坡面选用糙面的HDPE膜进行铺设并将整个边坡面铺满；边坡面在进行HDPE膜铺设时，对位于边坡面坡口处的HDPE膜采用锚固沟法进行锚固，即在边坡面上端距坡口1m处开挖宽、深各0.1m的矩形沟槽，然后将HDPE膜沿矩形沟槽底部、侧壁和边缘铺设，然后向矩形沟槽内回填黄土并夯实；