[发明专利]覆岩注水充填降低导高的保水开采方法

说明书

一种覆岩注水充填降低导高的保水开采方法，尤其适用于煤炭开采的水资源保护和地表沉陷控制。先获取覆岩相关地质资料，选择恰当的时机在合理的层位进行钻孔，并进行覆岩高压注水，通过离层区加压注水主动压实下部岩体，从而达到降低导水裂隙带发育高度的目的，间接增加了导高与含水层之间的隔水层厚度，提高了隔水层的阻水能力，实现了西部矿区高强度开采下的水资源保护，是煤矿绿色开采的重要组成部分。其方法简单、操作方便、实用性强、资金投入少、成本低且对含水层无污染，同时能够充分利用矿井排放的水资源，能够解决现有采矿中造成地下水大量流失、水质污染和保水效果差的问题。

技术领域

本发明涉及一种保水开采方法，尤其适用于煤炭开采的覆岩注水充填降低导高的保水开采方法。

背景技术

我国煤炭资源主要分布在干旱半干旱的北方和西北地区，煤炭开采往往导致矿区的河流干涸、地下潜水位下降等水资源的大量流失现象。同时，煤炭开采过程中还会排放大量的矿井水和老采空区积水，每年矿井水排放量可达到46亿立方米，平均每采1t煤要排放2m³左右的水，平均利用率仅26%。矿区水资源短缺和矿井污水的排放严重影响了矿区人民的生活，制约了经济的可持续发展，阻碍了国家生态文明建设的发展步伐。煤炭开采对环境和水资源的破坏与水资源等生态保护之间的矛盾日渐突出，保水开采技术为解决这一矛盾提供了方向。

条带开采、房（柱）式开采、旺格维利采煤、刀柱式开采等均属于部分开采方法，即仅采出一部分煤炭资源，利用遗留的煤柱控制上覆岩层的运动，从而降低导高以达到保水开采的要求，但是，此类方法资源回采率低，一般仅为20～50%，资源损失严重；（超）高水材料充填、矸石充填、膏体充填等均属于充填开采方法，即在采空区内充填外来物料，通过这些充填体控制上覆岩层的运动，从而降低导高以实现保水开采，其不足之处在于充填开采成本很高、充填工艺复杂、投资大、生产效率低；地下水库是将采动破坏的含水层水转移存储到老采空区内，通过冒落矸石净化处理并积极地循环利用老采空区积水，该方法提高了矿井水的利用率，但是不可避免地造成含水层水的漏失或地下水位的下降，且地下水库中的水受到了重金属离子污染，一般无法用做生活用水。因此，寻求无污染、成本低、资源回收率高、保水效果好的开采方法是实现煤炭绿色开采的必然选择。

发明内容

发明目的，针对上述技术的不足之处，提供一种方便易行、成本低、环境友好、采充干扰小、有效降低导水裂隙带高度的方法，直接利用矿区废水作为充填介质对覆岩进行充填的保水开采方法。

为达到上述目的，本发明的覆岩注水充填降低导高的保水开采方法，其步骤如下：

a. 首先通过水文地质勘探确定开采区域含水层位置及覆岩结构特征；

b. 在待采工作面煤层上方的地表布置多个注水钻孔，并在注水钻孔内全长安设钢质注水钻孔套管；

其中第一个注水钻孔布置在煤层的当前采煤工作面中部，水平距离切眼40m～90m处，在沿工作面推进方向间隔布置注水钻孔直至当前开采工作面的停采线；

注水钻孔由地面布置位置垂直下钻，下钻深度应位于正常开采的导高上方或需保护的含水层层位中即注水层位；

c. 在注水钻孔处设置高压水泵，并利用螺纹法兰和不锈钢管组成的地面输水管路将高压水泵与注水钻孔套管紧固连接；

d. 依照常规开采工艺进行工作面开采，开采时保留区段隔离煤柱，当工作面推进至水平距离注水钻孔10m-30m处时，利用高压水泵通过地面输水管路向注水钻孔中进行高压注水，将水注入覆岩；

e. 利用设在高压水泵出水口处的流量计读取向注水钻孔中高压注水的注水量，当向覆岩注入水的总量达到采空区体积的30%～45%时，停止注水；

f. 关闭高压水泵，拆除地面输水管路，利用固结性材料对注水钻孔进行封孔；