利用基岩弯曲带构建煤矿连通式地下水库的方法技术

本发明专利技术涉及一种利用基岩弯曲带构建煤矿连通式地下水库的方法，其包含如下步骤：步骤1：基岩弯曲带地下水库建库地质条件勘探；步骤2：基岩弯曲带地下水库可选建设地址确定；步骤3：基岩弯曲带连通式地下水库连通性构建；步骤4：矿井水输送、回灌和抽采系统建设；由此，本发明专利技术通过对基岩弯曲带地下水库建设的地质条件进行分析，在传统煤矿地下水库建设选址的基础上，提出了利用基岩弯曲带构建煤矿连通式地下水库的总体设计，减少矿井水资源的无效外排，避免水资源浪费，且充分利用采矿形成的弯曲带建设地下水库，减少工程建设费用。最终实现最大程度地保护干旱区井工煤矿矿井水资源。

Method for constructing connected underground reservoir in coal mine by using base rock bending belt

The invention relates to a method for constructing a connected underground reservoir in a coal mine by means of a bent bedrock zone, which comprises the following steps: step 1: exploration of geological conditions for the construction of a underground reservoir in a bent bedrock zone; step 2: determination of an optional construction address for the underground reservoir in a bent bedrock zone; step 3: connectivity structure of a connected underground reservoir in a bent bedrock zone Step 4: Construction of mine water conveying, recharging and pumping system; Based on the analysis of geological conditions for the construction of underground reservoir in bedrock curved zone, and on the basis of the site selection of traditional mine underground reservoir construction, the general design of constructing connected underground reservoir in coal mine by using bedrock curved zone is put forward to reduce the number of mines. The ineffective drainage of well water resources avoids waste of water resources, and makes full use of the curved zone formed by mining to build underground reservoirs, reducing construction costs. Finally, the mine water resources of well working coal mine in arid area can be protected to the maximum extent.

【技术实现步骤摘要】
利用基岩弯曲带构建煤矿连通式地下水库的方法
本专利技术涉及水利工程、水文地质和采矿工程的综合应用
，尤其涉及一种利用基岩弯曲带构建煤矿连通式地下水库的方法。
技术介绍
首先，井工煤矿开采过程中，由于导水裂缝带已发育至上部含水层，导致含水层水进入采空区，为了保证煤炭开采安全，必须排放矿井水。大量的矿井水资源被抽排到地面，造成了水资源的浪费。其次，我国水资源与煤炭资源呈逆向分布，14个大型煤炭基地主要位于西北、东北等干旱区，蒸发量是降水量的4～6倍，矿井水外排地表后，但由于蒸发量大，不能有效储存和利用。第三，井工煤矿开采过程中，采空区上方顶板岩层发生冒落破坏，形成冒落带，冒落带上部岩层还将相继发生断裂和弯曲下沉，其中弯曲带基本呈整体移动，在垂直剖面上，弯曲带上下各部分下沉量差值很小。基岩段为隔水层，构成了地下水库的底板和坝体，不需要像鄂尔多斯盆地侏罗系煤田建设挡水墙等人工坝体结构，节省了大量的工程费用。上覆第四系松散层主要由粒径较大的砾石和中粗砂颗粒组成，且该层地下水已干涸，提供了非常良好的水资源地下储存空间。利用基岩弯曲带建设地下水库储存水资源，一方面可以保护水资源，另一方面则可以实现矿井水不外排。合理的地下水库位置选取不仅涉及到该区域的地形地貌、地质构造、地层岩性以及底部基岩渗透性等，而且与煤矿生产方式和排水系统形式密切相关，在不影响煤矿正常生产的条件下，实现井下煤炭开采扰动形成的矿井水合理输送至该地下水库进行储存。因此，在实现基岩弯曲带储存矿井水之前，需进行基岩弯曲带构建煤矿连通式地下水库方法设计。为此，本专利技术的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种利用基岩弯曲带构建煤矿连通式地下水库的方法，以克服上述缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种利用基岩弯曲带构建煤矿连通式地下水库的方法，通过对地下水库所在区域的水文气象、地质构造、地层岩性等地质条件进行勘探，结合矿井水排水系统，利用基岩弯曲带设计合理的煤矿连通式地下水库，实现井工煤矿矿井水的合理储存和有效利用。解决了现有技术中存在的问题。为解决上述问题，本专利技术公开了一种利用基岩弯曲带构建煤矿连通式地下水库的方法，其特征在于包含如下步骤：步骤1：基岩弯曲带地下水库建库地质条件勘探；在收集整理前期勘探资料的基础上对地层岩性、地质构造等进行勘探，确定基岩隔水性、第四系渗透性和储水能力；步骤2：基岩弯曲带地下水库可选建设地址确定；根据步骤1获取的地质参数，结合煤炭开采厚度和基岩向下弯曲程度，来共同确定适合水库建设的工作面上覆弯曲带；步骤3：基岩弯曲带连通式地下水库连通性构建；利用工作面上覆弯曲带建设的连通式地下水库，使地下水库相互连通；步骤4：矿井水输送、回灌和抽采系统建设；选择基岩顶界面标高最高的地下水库，利用回灌井将矿井水回灌至地下水库，再利用地下水库底板坡度和水库之间的连通通道，实现所有水库的水相互联系，在基岩顶界面标高最低的地下水库建设抽采井，将地下水库中的水抽至地面，作为矿区生产生活用水。其中：在步骤2中，弯曲带要求底部基岩渗透系数k<0.001m/d、第四系地层的有效孔隙度n>25％、单位涌水量q>5.0L/(s·m)。其中：在步骤3中，每个工作面上覆基岩弯曲带四周都形成了隔水坝体，利用长距离定向钻机在基岩弯曲带之间施工钻孔，使地下水库相互连通。通过上述内容可知，本专利技术的利用基岩弯曲带构建煤矿连通式地下水库的方法具有如下效果：1、通过对基岩弯曲带地下水库建设的地质条件进行分析，在传统煤矿地下水库建设选址的基础上，提出了利用基岩弯曲带构建煤矿连通式地下水库的总体设计，减少矿井水资源的无效外排，造成水资源浪费；2、实现矿井水资源地下储存，减少地表无效蒸发，保护地下水资源。3、充分利用采矿形成的弯曲带建设地下水库，减少工程建设费用。最终实现最大程度地保护干旱区井工煤矿矿井水资源。本专利技术的详细内容可通过后述的说明及所附图而得到。附图说明图1显示了本专利技术的利用基岩弯曲带构建煤矿连通式地下水库的方法的安装示意图。图2是地下水库选址剖面示意图；图3是定向钻孔施工水库间连通通道(平面)示意图；图4是定向钻孔施工水库间连通通道(剖面)示意图；图5是矿井水输送、回灌和抽采系统平面示意图；图6是注(抽)水井剖面示意图。具体实施方式参见图1和2，显示了本专利技术的利用基岩弯曲带构建煤矿连通式地下水库的方法。所述利用基岩弯曲带构建煤矿连通式地下水库的方法需要解决的技术难题包括：对拟选择的地下水库建设区域，需要开展包括地层岩性、地质构造、空间范围的研究(采用前期勘探资料收集，野外踏勘、物探钻探综合验证的技术手段)，重点是对基岩顶板(水库底板)隔水性、第四系地层储水和导水能力的探测；结合煤矿地面排水系统和供水系统，实现矿井水向地下水库的最佳输送，确定合理的地下水库建设地址；充分考虑矿区供水系统布置，为地下水库中储存水的抽排利用提供便利。由此，为实现本专利技术的具体目的，所述利用基岩弯曲带构建煤矿连通式地下水库的方法包含如下步骤：步骤1：基岩弯曲带地下水库建库地质条件勘探；在收集整理前期勘探资料的基础上，采用野外踏勘、物探钻孔综合验证的手段，对地层岩性、地质构造等进行勘探，优选采用钻探取芯手段对水库底部基岩、上部第四系地层进行岩样采集，通过室内检测岩样粒径(镜下薄片鉴定法和筛分法)、孔隙率(液体饱和排液法)、渗透率(气体渗透率测定法)等方法确定地质参数，确定基岩隔水性、第四系渗透性和储水能力等；步骤2：基岩弯曲带地下水库可选建设地址确定；根据步骤1获取的地层岩性、地质构造、底部基岩渗透性、第四系地层储水能力等地质参数，结合煤炭开采厚度和基岩向下弯曲程度，来共同确定适合水库建设的工作面上的弯曲带(弯曲下沉>3m)，基岩的弯曲带连通式水水库地址要求地质条件相对稳定(构造不发育)、底部基岩防渗性较好(渗透系数k<0.001m/d)、第四系地层储水能力较强(有效孔隙度n>25％、单位涌水量q>5.0L/(s·m))的区域；步骤3：基岩弯曲带连通式地下水库连通性构建；利用工作面回采过程中形成的上覆弯曲带建设连通式地下水库，由于井下工作面之间煤柱的影响，每个工作面上覆基岩弯曲带四周都形成了隔水坝体，利用长距离定向钻机在基岩弯曲带之间施工钻孔，使地下水库相互连通；步骤4：矿井水输送、回灌和抽采系统建设；选择基岩顶界面标高最高的地下水库，基于最佳(最短)输送距离，将矿井水输运至目的地，利用回灌井将矿井水回灌至地下水库，再利用地下水库底板坡度和水库之间的连通通道，实现所有水库的水相互联系，在基岩顶界面标高最低的地下水库建设抽采井，将地下水库中的水抽至地面，作为矿区生产生活用水。由此，通过上述步骤，本专利技术通过对基岩弯曲带地下水库建设的地质条件进行分析，在传统煤矿地下水库建设选址的基础上，提出了利用基岩弯曲带构建煤矿连通式地下水库的总体设计，实现最大程度地保护干旱区井工煤矿矿井水资源。在本专利技术的一个具体实施例中，以陈旗井田某深埋井工煤矿利用基岩弯曲带建设连通式水库为例进行进一步说明，该井工煤矿开采伊敏组16号煤，共分六个盘区，目前在南一和北本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用基岩弯曲带构建煤矿连通式地下水库的方法，其特征在于包含如下步骤：步骤1：基岩弯曲带地下水库建库地质条件勘探；在收集整理前期勘探资料的基础上对地层岩性、地质构造等进行勘探，确定基岩隔水性、第四系渗透性和储水能力；步骤2：基岩弯曲带地下水库可选建设地址确定；根据步骤1获取的地质参数，结合煤炭开采厚度和基岩向下弯曲程度，来共同确定适合水库建设的工作面上覆弯曲带；步骤3：基岩弯曲带连通式地下水库连通性构建；利用工作面上覆弯曲带建设的连通式地下水库，使地下水库相互连通；步骤4：矿井水输送、回灌和抽采系统建设；选择基岩顶界面标高最高的地下水库，利用回灌井将矿井水回灌至地下水库，再利用地下水库底板坡度和水库之间的连通通道，实现所有水库的水相互联系，在基岩顶界面标高最低的地下水库建设抽采井，将地下水库中的水抽至地面，作为矿区生产生活用水。

【技术特征摘要】
1.一种利用基岩弯曲带构建煤矿连通式地下水库的方法，其特征在于包含如下步骤：步骤1：基岩弯曲带地下水库建库地质条件勘探；在收集整理前期勘探资料的基础上对地层岩性、地质构造等进行勘探，确定基岩隔水性、第四系渗透性和储水能力；步骤2：基岩弯曲带地下水库可选建设地址确定；根据步骤1获取的地质参数，结合煤炭开采厚度和基岩向下弯曲程度，来共同确定适合水库建设的工作面上覆弯曲带；步骤3：基岩弯曲带连通式地下水库连通性构建；利用工作面上覆弯曲带建设的连通式地下水库，使地下水库相互连通；步骤4：矿井水输送、回灌和抽采系统建设；选择基岩顶界面标高最高的地下水库，利用回灌井将矿井水回灌至地下水库，再利用地下水...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨建，刘洋，刘基，孙洁，王强民，
申请(专利权)人：中煤科工集团西安研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61