[发明专利]地下空间特别是矿区的排水方法

说明书

本发明涉及地下空间、特别是矿区的人工排水方法，包括将储水区的水排出或将渗透水汇集并注入由不透水夹层与地下空间隔开的充水区，包括钻出至少一个充水孔，通过用所述的充水孔的地下水泵站注水给充水区。

矿区排水最常用的方法是将从矿区排出的水或渗透水汇集起来，并用水泵将其提升到地面上。在地层内的水由于开采排水或自然排水失去平衡而必须进行调节时，通常经过注水井将从矿区提升上来的水（或部分这样的水）重新抽回地下储水区。

将水不断地从矿区排出并将从地下储水区抽出的水再送回去，这种双重的技术目的用现有的方法就能完全实现，但这种方法过于复杂和昂贵。此外，在将水从地面上重新注入地下时还有会加大污染环境的危险。

本发明的目的在于消除上述缺点，也就是要提供一种与现有方法相比，费用较低，受外界污染危险较小的方法，用以将水自矿区和其他地下空间排出而又将其送回到地下水系统中去。

本发明的基本精神在于认识到：若能满足以下两个条件，就可使 为了保护地下空间而从地下储水区排出的水或使渗透水返回到地下充水区。第一个条件是：在地下水系统内的排水区和充水区之间的应具有足够高的阻水能力;第二个条件是：在矿区和地下水系统内的充水区之间应具有不透水夹层，其中，使夹层自身发生自发液力破裂的水压应大于所用充水压力。

如不能满足第一个条件，在充水时，排水量或渗水量都会急剧增大。

如不能满足第二个条件，受压返回在地下水系统内的水就会在不透水夹层中引起液力破裂，而在充水时，地下储水系统内的水就会涌进矿区。

因此，本发明从地下空间特别是从矿区排水的方法，包括将储水区的水排出或将渗透水汇集并注入由不透水夹层与地下空间隔开的充水区，包括钻出至少一个充水孔，通过用所述的充水孔的地下水泵站注水给充水区，即在压力下给充水区直接注入从地下空间排出或收集来的水，使所说的水继续留地地层下面。

本方法的另一特点是：注入充水区的水压小于储水区和充水区之间的阻水能力，同时小于地下空间和充水区之间的不透水夹层的最小岩石强度。

本方法还可对不透水夹层进行爆破和测定爆破压力，并采用较爆破压力至少5%，最好小10-15%的压力将水注入充水区。

在某种情况下，本方法还可采用已知的产量增加法（如酸处理）和（或）对充水孔进行爆破以爆破以减低充水压力。

另一种可行的有效方法是通过至少一个充填孔，将填料或含水 泥的充填料充填到储水区和充水区之间。

在另有可能的情况下，本方法还能在渗透水注入充水区之前将其净化。

在本方法的实施中，最好将至少是部分的渗透水或部分从储水区排出的水，借助于过滤井，用一种保障开采作业的已知方法，汇集在一个封闭的或至少能防止污染的重力集流管道内，再将其导向安装在矿区内的充水水泵站。

借助于充水水泵站，必要时在经过处理后，将水经由充水孔注入储水区段内，在此区段一地下储水系统的排水区之间隔有一高阻水能力的区域，而在此区段与矿区之间隔有一不透水夹层，此不透水夹层具有大于充水压力的抗液力破裂强度。

在地下储水区由于地质构造上的原因或由于存在着不透水夹层而受到隔断时，可对储水区进行适当的选择，便能在排水区和充水区之间取得足够大的阻水能力，而在其他情况，作为补充措施则至少应部分地对水的能路进行充填，以增加排水区和充水区之间的阻水能力。

对于防止在矿区或其他地下空间与设在储水区内的充水区之间产生液力破裂的可靠性应进行两种检测，即：对不透水夹层进行试验性爆破并作压力检测和对储水区进行试验性充水并作压力检测。

根据测得的数据，对于最不利的最小抗裂强度应通过以下方法使之适当增大：选定充水区和矿区之间的距离，使其至多达到符合原始应力条件下的限度，以及（或者）通过下述方式来降低所需充水压力，即要末增加充水孔的数量，要末采用已知的产量增加法（如酸处 理）或对充水孔进行爆破。

也有可能取得可供充水的极为有利的储水区，其中的水压使充水可通过吸水作用而不必通过泵送来完成。

本发明可结合以下实例进行说明。

图1示明了本发明之方法的一个实例，其中的水文地质环境为：排水地层和充水地层之间具有较远的水路连接;

图2所示应用例的情况为：排水区和充水区以自同一储水区，但由于地质错层，排水区和充水区之间无直接的水路连接;

图3所示实例涉及这样的情况：排水区和充水区之间的水路连接通过对水路进行部分充填而有所减弱;