[发明专利]一种利用采空区负压再造隔水土层的保水采煤方法

说明书

本发明公开一种利用采空区负压再造隔水土层的保水采煤方法，在煤层开采前，测定浅部地层的天然含水量W；在煤层临采前，向即将开采的煤层的区域注入磁化水；在煤层开采后，向采煤工作面两侧注浆封堵裂缝；测定浅部地层的含水量，确定含水量为小于0.6W的点M；在所有M点对应的井下位置，从采空区向岩石段内实施负压传递钻孔；对浅部地层的水分漏失点施加荷载；再对向隔水土层注入磁化水，使得注入区域隔水土层含水量处于塑限和液限之间；再调节采空区的风压，使得采空区为负压；利用采空区的负压固结再造隔水土层；固结再造隔水土层完成后，去除地表所有荷载。本发明具有简单易实施、节能环保、能够减少煤炭储量的浪费以及提高生态修复效果的特点。

技术领域

本发明涉及工程地质、环境工程领域与采矿工程的交叉技术领域，具体涉及一种利用采空区负压再造隔水土层的保水采煤方法。

背景技术

我国西北地区煤炭埋藏浅、资源丰富，但是生态环境脆弱、水资源匮乏，煤炭开采引起浅部地下水流失，造成生态环境恶化。为解决该问题，我国相关专家提出了保水采煤的理念，但现有保水采煤技术还存在以下问题：

1)现有技术一：一种让水资源进入矿井后再存储和利用，这种方法虽然解决了用水问题，但是由于生态水位无法恢复，大型植被很难生存或者修复；

2)现有技术二为：一种以保护生态水位为基础的保水采煤方法，对不适宜直接开采的区域禁止或者限制开采，造成了煤炭资源的浪费；

3)另外还有通过控制矿山压力或者通过土层天然愈合能力来再造隔水层来保水采煤的，但是这种过程十分漫长或者地质条件不同地区差异很大，甚至不能真正达到目的；

4)还有各类认为工程对上覆隔水层进行修复的方法，虽然有一定的效果，但是由于工程造价高、环境副作用大，保水采煤效果不好。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提供一种利用采空区负压再造隔水土层的保水采煤方法，本发明具有简单易实施、节能环保、能够减少煤炭储量的浪费以及提高生态修复效果的特点。

本发明采用如下技术方案：

一种利用采空区负压再造隔水土层的保水采煤方法，包括如下步骤：

步骤一，在煤层开采前，测定浅部地层的天然含水量W；

步骤二，在煤层临采前，向即将开采的煤层的区域注入磁化水，使得注入区域隔水土层含水量处于塑限和液限之间；

步骤三：在煤层开采后，向采煤工作面两侧注浆封堵裂缝；

步骤四，再测定浅部地层的含水量，通过浅部地层的含水量确定M点，M点为含水量为小于0.6W的点；

步骤五，再在所有M点对应的井下位置，从采空区向岩石段内实施负压传递钻孔；

步骤六，对浅部地层的水分漏失点施加荷载；

步骤七，再对向隔水土层注入磁化水，使得注入区域隔水土层含水量处于塑限和液限之间；

步骤八，再调节采空区的风压，使得采空区为负压；

步骤九，利用采空区的负压固结再造隔水土层；

步骤十，固结再造隔水土层完成后，去除地表所有荷载。

步骤一中，在煤层开采之前，沿煤层开采走向方向每隔10～20m，在深度为1～5m处获取浅部地层的天然样品，并测试样品的含水量。

步骤二中，煤层每开采一个区域之前12小时以内，通过地表向即将开采煤层的区域注入磁化水，注入区域隔水土层含水量的含水量信息通过取样土工实验获取；所述磁化水是指水体在1特斯拉以上的磁场中循环30分钟以上所得到的水。