[发明专利]一种不改变覆岩水文地质条件的煤水双资源矿井开采方法

权利要求书

1.一种不改变覆岩水文地质条件的煤水双资源矿井开采方法，其特征在于，包括：

根据水文地质条件确定水体采动等级和水体允许采动破坏程度；根据累积采厚确定导水裂隙带发育高度；

根据所述导水裂隙带发育高度、水体采动等级和所述水体允许采动破坏程度划分开采区域：没有波及到上覆水体或波及到弱富水体划分为可开采区域，波及到中等及强富水体划分为不宜开采区域，根据所述划分开采区域确定开采模式；

在所述不宜开采区域仍不满足安全需求的情况下，采用短壁机械化开采，其中满足所述安全需求是指工作面涌水量不影响正常生产；

若选择所述短壁机械化开采，在安全系数计算中将煤层埋深置换为压力拱高度计算，通过所述安全系数确定所述短壁机械化开采的采宽留宽；

根据所述开采模式进行不改变覆岩水文地质条件的煤水双资源矿井开采；

所述水文地质条件的评价，包括：根据各个钻孔含水层厚度参数，绘制研究区域含水层厚度等值线图，得到含水层厚度以及主采煤层与上覆水体之间隔水层厚度的特征结果；根据含水层厚度、钻孔单位涌水量、渗透系数、粘土层所占底部含水层比例4个参数，基于物元可拓模型，得到含水层富水性等级。

2.根据权利要求1所述的不改变覆岩水文地质条件的煤水双资源矿井开采方法，其特征在于，所述安全系数计算，包括：

其中，F为安全系数，σ_p为煤柱强度，σ_a为作用在煤柱上的应力； 在传统的计算作用在煤柱上的应力时，采用的公式是：

其中，γ为上覆岩层平均容量，25KN/m³；H为所述煤层埋深；R_e为采出率；

由于压力拱存在煤柱所受的力不是上覆岩层到地表的全部重量，而是所述压力拱下方的岩体重量，上述公式中的所述H应为所述压力拱高度H′，即：

其中，f为普氏系数，W₀为工作斜面长，h₀为采高，为岩体的内摩擦角。

3.根据权利要求1所述的不改变覆岩水文地质条件的煤水双资源矿井开采方法，其特征在于，所述导水裂隙带发育高度在计算时，根据岩石抗压强度将煤层顶板分别划分为煤层顶板上覆岩层类型为坚硬、煤层顶板上覆岩层类型为中硬、煤层顶板上覆岩层类型为软弱以及煤层顶板上覆岩层类型为极软弱四种情况计算。

4.根据权利要求1所述的不改变覆岩水文地质条件的煤水双资源矿井开采方法，其特征在于：所述根据所述划分开采区域确定开采模式包括：

所述可开采区域，直接进行开采；

所述不宜开采区域，减小采高实行限高开采或分层开采，根据所述导水裂隙带发育高度、水体采动等级和所述水体允许采动破坏程度确定是否满足所述安全需求，若仍不满足所述安全需求，采用所述短壁机械化开采实现煤水双资源型矿井开采。

5.根据权利要求4所述的不改变覆岩水文地质条件的煤水双资源矿井开采方法，其特征在于，所述直接进行开采，实行长壁大采高开采。

6.根据权利要求1所述的不改变覆岩水文地质条件的煤水双资源矿井开采方法，其特征在于，所述短壁机械化开采实现煤水双资源型矿井开采中，保证煤柱屈服区宽度和屈服煤柱宽度匹配，避免临界煤柱的出现。

7.根据权利要求6所述的不改变覆岩水文地质条件的煤水双资源矿井开采方法，其特征在于，所述屈服煤柱能够支撑所述压力拱下方的覆岩，所述压力拱为整个区段回采完之后形成的最大稳定压力拱。