[发明专利]一种煤矿疏水同层回灌方法

说明书

本发明公开了一种煤矿疏水同层回灌方法，该方法包括以下步骤：步骤1)、构建封闭隔水边界；步骤2)、搭建汇水和输水系统；步骤3)、回灌孔设计及施工；步骤4)、疏放孔布置及疏水作业；步骤5)、疏放水进行同层回灌。本发明提供了一种煤矿疏放水资源保护的新方法，该方法利用同层回灌技术改变了现有煤矿因疏放水引发的水资源浪费和生态环境破坏问题，相较地下水库转移存储的方法，降低了施工难度和消除了矿井安全隐患，杜绝了疏放水非同层回灌产生的水污染问题。本发明方法构建封闭的隔水边界，有效截断了煤矿有突(涌)水危险含水层的补给，减少矿山疏放水排放量同时使得疏放水同层回灌变为可能，提升了企业经济效益，降低了生产成本。

技术领域

本发明属于煤矿水资源保护领域，尤其涉及一种煤矿疏水同层回灌方法。

背景技术

我国井工矿开采受近煤系含水层影响水害威胁严重，疏水降压作为最安全经济的水害治理方法被广泛应用。但疏放水直接排放会造成水资源巨大浪费，增加排水费用的同时使得矿井水文地质条件更加复杂。尤其在西北等生态脆弱矿区，近地表含水层疏水还会引发地表沉降、植被萎缩等严重的生态环境问题，不满足国家对煤炭工业绿色发展的要求。

目前，西部矿区虽有将顶板含水层水疏放至底板含水层消除煤层顶板水害隐患的方法，但其仅适用于煤层顶板具有威胁的含水层，疏放水效果与顶底板含水层间水头差有关。也有利用采空区构建地下水库实现含水层输水转移存储的方法，但其不可必免会造成地下水污染且对矿井存在巨大安全隐患。此外东部矿区也有利用含水层疏放水制造饮用水和进行农业灌溉的案例，但前者水处理成本高难以应用推广，后者排放的高矿化度疏放水易造成土地盐碱化。

综合以上，目前传统的煤矿疏放水的水资源保护方法存在以下几点问题：1)传统煤矿含水层疏放水直接排放，造成水资源浪费和生态环境问题，同时增加矿井排水费用；2)煤层顶板水疏放至底板含水层的方法，仅适应顶板有水患的煤层，疏放水效果与顶底板含水层间水头差有关；3)地下水库转移存储煤矿疏放水的方法，会造成地下水污染，对矿井存在巨大安全隐患；4)煤矿疏放水处理后利用的方法，水处理成本过高、增加企业经营负担。

因此，亟待研发一种煤矿疏水绿色经济的处理方法。

发明内容

本发明提供一种煤矿疏水同层回灌方法，解决现有技术中传统的疏放水造成的水资源浪费、生态环境破坏及水资源处理费用高等问题。

为实现上述目的，本发明提出的技术方案是：

一种煤矿疏水同层回灌方法，包括如下步骤：

步骤1)、构建封闭隔水边界：

分析矿井水文地质条件，确定目标含水层是否存在天然封闭隔水边界；若无天然封闭隔水边界，需在目标含水层建成封闭隔水边界；

步骤2)、搭建汇水和输水系统：

在待开采工作面所属采区的井底车场修建独立的水仓，沿待开采工作面顺槽及采区下山开挖水槽，实现疏放水自工作面至水仓的自流式汇集；

步骤3)、回灌孔设计与施工:

在封闭隔水边界外大于200m位置，利用地面定向钻技术在目标含水层施工面向封闭隔水边界外侧的水平多分支孔作为回灌孔。

步骤4)、疏放孔布置及疏水作业：

在待开采工作面形成的切眼位置，利用井下定向钻机施工沿目标含水层走向的主孔和指向目标含水层顶部的羽状分支疏放孔，使其覆盖整个待开采工作面；羽状分支疏放孔施工结束后，安装法兰盘和流量计并进行疏放水作业；

步骤5)、疏放水进行同层回灌:

利用输水管路和高压泵将疏放水抽出矿井，经加压后注入回灌孔，回灌孔最小回灌流量为最大疏放流量的1.2～1.5倍，实现目标含水层水在封闭隔水边界内外的转移。