[发明专利]一种煤矿固体充填开采再造地下储水空间的方法

说明书

本发明公开了一种煤矿固体充填开采再造地下储水空间的方法，按照综合机械化固体充填采煤技术方法进行工作设备选型、系统布置及充填采煤作业，工作面回采过程中进行两侧沿空留巷留设挡水坝体；通过矸石与风积沙等自然无污染的材料充填采空区，控制覆岩导水裂隙发育程度及采空区涌水量形成采空区充填储水空间，达到地下水资源存储与调用的功能。本发明可处理大量固体废弃物，提高煤炭资源回收率，实现缺水矿区地下水资源的安全保护与循环再利用；该方法简单、实用，经济、社会效益明显，具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种煤矿固体充填开采再造地下储水空间的方法，尤其适用于西部生态脆弱水资源短缺的矿区，属于煤矿保水开采技术领域。

背景技术

近年来，我国煤炭资源开发重心不断向西部转移，高强度、大规模的煤炭开采活动严重破坏了地下含(隔)水结构，造成大量水资源流失与浪费，进而影响了当地原本脆弱的生态环境，受当地特殊气候条件影响，当地矿区降雨量较小且极易流失与蒸发，矿区水资源量远不能满足煤矿开采用水需求，矿区缺水问题严重。综合机械化固体充填采煤技术因充填效率高、充实效果好等优势，近年来在我国的二十几个矿区的“三下”压煤条件下得到了广泛的应用。实践证明，该技术可有效控制岩层移动与损伤破坏程度，在大量处理煤矿固体废弃物的同时，实现煤炭资源的安全开采与地下水资源的保护。

发明内容

技术问题：本发明的目的在于提供一种煤矿固体充填开采再造储水空间的方法，在有效控制覆岩裂隙发育程度与采空区涌水量的前提下，再造采空区为地下储水空间，实现地下水资源的存储与再利用。

为了解决上述问题，本发明的一种煤矿固体充填开采再造地下储水空间的方法，其特征在于，包括以下具体步骤：

a.以综合机械化固体充填采煤为技术手段，根据现场实际采矿地质条件，进行工作面设备选型、系统布置与充填采煤作业；

b.工作面回采过程中利用矸石、风积沙为主要材料，进行采空区充填作业，并在两侧实施沿空留巷，沿工作面走向留设与采空区顶底相接的挡水坝体，作为主要的地下储水空间结构边界。

c.通过设计、控制采空区矸石与风积沙等充填材料密实度，引导覆岩导水裂隙发育程度及采空区涌水量大小，促使地下水向采空区充填储水区汇集；

d.工作面每推进一定距离留设竖直的与采空区顶底相接的区域控制隔离墙，防止上一区域采空区涌水量过大影响工作面正常生产作业；

e.工作面回采结束后，在停采线位置布置挡水坝体，形成单个工作面储水空间；

f.重复步骤a～e，完成其他工作面充填采煤作业，形成整个区域地下储水空间。

所述的一种煤矿固体充填开采再造储水空间的方法，地下储水空间结构主要由沿空留巷挡水坝体、采空区充填储水区和区域控制隔水墙构成。

所述的一种煤矿固体充填开采再造储水空间的方法，所述采空区充填材料，具有一定的力学承载性能与地下水净化作用。

所述的一种煤矿固体充填开采再造储水空间的方法，所述两侧挡水坝体主要由水泥、矸石、风积沙、粉煤灰与防水剂按质量配比为2:5:2:3:1混合胶结而成，其留设宽度一般为3～5m。

所述的一种煤矿固体充填开采再造储水空间的方法，所述区域控制隔离墙主要由水泥、矸石与风积沙按质量配比为2:5:2混合胶结而成，并通过夯实机构夯实加固，其留设宽度一般为2～4m。

所述的一种煤矿固体充填区再造储水空间的方法，所述区域控制隔离墙的距离，主要由采空区充实率、顶板来压步距与采空区涌水量指标决定。

所述的一种煤矿固体充填区再造储水空间的方法，所述采空区充填储水区连接有抽水管路与水位监测装置，当水量超出储水空间容量时，可通过抽水管路实现井上下储水与调水。