[发明专利]一种用于确定采空区水力连通性的示踪试验方法

权利要求书

1.一种用于确定采空区水力连通性的示踪试验方法，其特征在于，该方法步骤包括：

S1.根据采空区煤层底板等高线选择注水点和出水点，并设置注水孔和出水孔的孔径、倾角和深度；

S2.配制示踪剂，并根据采空区静水压力、采空区水位高度、矸石储水系数和显著性系数确定示踪剂的投放量；

S3.从注水孔注入示踪剂，示踪剂全部注入后，持续注入清水，打开出水孔持续排水保持注水流量大于出水流量；

S4.设定取样间隔时间，持续监测示踪剂和采空区水压变化；

S5.根据取样中的示踪剂浓度和采空区水压情况，判别采空区的水流连通性。

2.根据权利要求1所述的一种用于确定采空区水力连通性的示踪试验方法，其特征在于，所述注水点处布置注水孔，出水点处布置出水孔；确定的注水点巷道层位高大于出水点的巷道层位高度。

3.根据权利要求2所述的一种用于确定采空区水力连通性的示踪试验方法，其特征在于，所述注水孔和出水孔的钻孔直径为90-110mm；出水孔布置在巷道采空区一侧，仰角θ₂为5°；注水孔布置在巷道内采空区一侧的肩角位置，仰角θ₁为10-15°。

4.根据权利要求3所述的一种用于确定采空区水力连通性的示踪试验方法，其特征在于，所述注水孔的钻孔深度L₁和出水孔的钻孔深度L₂根据巷道与采空区间煤柱的宽度确定，具体的是：

L₁＝(l₁+l₁₁)/cosθ₁

L₂＝l₂/cosθ₂

其中注水钻孔处巷道与采空区间煤柱的宽度为l₁，出水钻孔处巷道与采空区间的煤柱宽度为l₂，l₁₁为直接顶悬臂长度。

5.根据权利要求4所述的一种用于确定采空区水力连通性的示踪试验方法，其特征在于，所述注水孔的孔口处安装有阀门和流量表，所述出水孔的位置设置有阀门、压力表和流量表。

6.根据权利要求1所述的一种用于确定采空区水力连通性的示踪试验方法，其特征在于，所述示踪剂为碘化钾，确定示踪剂的投放量的过程包括：

S21.使用碘化钾示踪剂时，在出水点取样，检测碘离子的浓度，确定采空区矿井水的碘离子浓度背景值ω₁；

S22.关闭出水孔阀门，水压表读数稳定后记录采空区静水压力P₀,并确定水位高度h；

S23.确定碘化钾示踪剂的投放量Q_碘化钾：

其中S为采空区面积，h为采空区水位高度，R为采空区矸石储水系数，取23％，A为测试值与背景值的明显性系数，取4-8。

7.根据权利要求6所述的一种用于确定采空区水力连通性的示踪试验方法，其特征在于，所述碘化钾示踪剂分多次溶解后注入注水池，利用水泵将示踪剂注入采空区，示踪剂注入完成后开始注入清水。

8.根据权利要求1所述的一种用于确定采空区水力连通性的示踪试验方法，其特征在于，所述取样间隔时间设定为1天，取样时，先关闭阀门，待压力表读数稳定后记录采空区水压P₁；再打开阀门取水样，检测碘离子浓度ω₂。

9.根据权利要求8所述的一种用于确定采空区水力连通性的示踪试验方法，其特征在于，

当取样的水中碘离子浓度ω₂/ω₁≥A，且P₁＞P₀时，确定相邻采空区的水力连通性好；当取样的水中碘离子浓度ω₂≤1.5ω₁，且P₁＜P₀时，确定相邻采空区水力连通性差。

10.根据权利要求1所述的一种用于确定采空区水力连通性的示踪试验方法，其特征在于，所述示踪剂为氯化钠，确定示踪剂的投放量的过程包括：

S21.使用氯化钠示踪剂时，在出水点取样，检测氯离子的浓度，确定采空区矿井水的氯离子浓度背景值ω₁；

S22.关闭出水孔阀门，水压表读数稳定后记录采空区静水压力P₀,并确定水位高度h；

S23.确定氯化钠示踪剂的投放量Q_氯化钠：

其中S为采空区面积，h为采空区水位高度，R为采空区矸石储水系数，取23％，A为测试值与背景值的明显性系数，取4-8。