[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

说明书

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，包括根据导水裂隙带发育高度、水体采动等级和水体允许采动破坏程度划分开采区域：根据所述划分开采区域确定开采模式；可开采区域，直接进行开采；在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；所述开采方法代替仅采用长壁大采高开采，大大减小了采煤过程中对环境的破坏，有利于人与自然和谐相处。

技术领域

本发明涉及一种矿井开采领域，具体地说是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。

背景技术

我国水资源和煤炭资源呈逆向分布，存在“有煤的地方缺水，有水的地方缺煤”的局面，而我国煤矿主要分布在区域缺水的华北和西北地区，其中70％的矿区缺水，40％的矿区严重缺水，煤炭工业的发展受到水资源的严重制约。因此，我国大部分煤矿除受到水害的威胁，在煤矿区及其周围地区也面临着排水-供水-生态环境保护之间的矛盾问题。

我国长壁大采高体系下的现代化采煤技术非常成熟，大采高综采成为3.5～6.0m煤层安全高效开采的主要途径，综放开采已成为7.0m以上厚煤层的首选方法，由于厚煤层分层开采生产效率低，目前已较少采用。长壁体系下的大采高采煤法具有单产高、采煤系统简单、对地质条件适应性强等优点，是我国采用最为普遍的一种采煤方法。然而，这类采煤法是在对环境扰动不重视的情况下发展起来的，大规模、高强度的开采对上覆岩层及地表破坏相当大，对含水层结构、地下水系统和生态环境造成了巨大的影响，平均吨煤排水量达2.0～4.0m³，是一种浪费水资源和生态环境为代价的采煤法。基于完全成本理论，长壁大采高开采是高效率但是低效益。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提出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，用于代替传统的仅采用长壁大采高开采，以解决目前采煤技术中对于生态环境的污染问题。

本发明提供了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。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，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。

可选的，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：