[发明专利]一种基于采动地表裂缝的含隔水层及表土层再造修复方法

说明书

本申请公开了一种基于采动地表裂缝的含隔水层及表土层再造修复方法，包括：现场钻孔取样，测试各岩层的物理力学参数；建立三维物理相似模型，模拟煤层开采覆岩裂隙演化过程，统计分析得到含水层、隔水层与表土层裂隙形态、位置、张开度、大小等空间展布特征，计算各岩层所需的充填量；配置充填材料A即隔水性材料，充填材料B即富水性材料，充填材料C即富含微生物、植被生长的表土材料；布设注浆管路，通过地表采动裂缝，实施泵送充填，完成含水层、隔水层与表土层的再造修复。本发明可有效修复煤层采动影响造成的含水层、隔水层与表土层破坏问题，有效改善煤矿生态环境，同时具有适用范围广、施工方便、安全环保的特点，具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于矿山生态修复领域，尤其涉及一种基于采动地表裂缝的含隔水层及表土层再造修复方法。

背景技术

我国能源禀赋特征是富煤、缺油、少气，煤炭资源储量占94.11％，煤炭资源作为我国主体能源的地位在短期内不会改变。近年来，随着我国经济社会的快速发展，矿产资源大量开发导致的生态环境破坏问题愈加严重，生态环境恶化加剧，经济发展与环境保护之间的矛盾日益突出，已成为制约我国经济社会发展的重要因素。我国西部矿区煤炭资源十分丰富，但由于西部地区处于干旱气候地区，生态环境极其脆弱，煤炭资源开采与生态环境保护的协调发展问题十分突出。

西部浅埋煤层地下开采过程中，易造成含水层、隔水层及表土层结构破坏，进而引发地下水位下降、区域性地表水渗漏、地面塌陷、植被枯死等一系列生态问题。地下采煤引起的地表裂缝是开采沉陷破坏的直观表现，地表裂缝贯通采空区，会引发采空区遗留煤炭自燃发火，同时易引起雨季地表水回灌采空区，影响工作面安全成产。因此，对生态脆弱矿区浅埋煤层开采引起的采动地表裂缝处理，以及含水层、隔水层与表土层的再造修复对于生态脆弱矿区煤炭安全开采与环境保护具有重要意义。因此，研发一种基于采动地表裂缝的生态脆弱矿区含水层、隔水层与表土层的再造修复方法，该方法是对采动地表裂缝治理的可行技术方案，对于西部生态脆弱矿区浅埋煤层的安全开采与生态环境保护具有现实意义，具有广阔的应用前景。

发明内容

解决的技术问题：

针对现有技术的不足，本申请提供了一种基于采动地表裂缝的含隔水层及表土层再造修复方法，解决了现有技术存在的含水层、隔水层及表土层结构破坏，进而引发地下水位下降、区域性地表水渗漏、地面塌陷、植被枯死等等难题，实现采动地表裂缝处理及含水层、隔水层与表土层再造修复，达到煤炭安全开采与生态环境保护的协调发展。

技术方案

为实现上述目的，本申请通过以下技术方案予以实现：

一种基于采动地表裂缝的含隔水层及表土层再造修复方法，具体操作步骤如下：

步骤a：现场钻孔取样，测试各岩层的强度、密度、含水率、渗透特性物理力学参数；

步骤b：建立三维物理相似模拟模型，模拟煤层开采覆岩裂隙演化过程，统计分析得到含水层、隔水层与表土层裂隙形态、位置、张开度、大小空间展布特征，计算各岩层所需的充填量；

步骤c：根据隔水层裂隙发育空间展布特征，配置隔水性充填材料A，通过在地表采动裂缝处布置注浆管路，实施泵送充填，完成隔水层的再造修复；

步骤d：根据含水层裂隙发育空间展布特征，配置富水性充填材料B，通过在地表采动裂缝处布置注浆管路，实施泵送充填，完成含水层即生态水位层的再造修复；

步骤e：根据表土层裂隙发育空间展布特征，配置富含微生物、植被生长的表土性充填材料C，通过在地表采动裂缝处布置注浆管路，实施泵送充填，完成表土层的再造修复；

步骤f：当地表裂缝被充填材料的浆液充满则停止注浆，含水层、隔水层与表土层再造修复稳定后，在地表种植适宜当地区域环境生长的植被；

步骤g：重复步骤a～f过程，完成整个矿区的含水层、隔水层与表土层再造修复。