本发明专利技术公开一种矿山富水烧变岩含水层水资源利用方法，包括初步确定上组煤的烧变岩分布范围和烧变岩含水层富水区域；精确确定上组煤的烧变岩含水层富水区域并获得烧变岩含水层的水文地质参数；确定上组煤的烧变岩含水层汇水最低点和烧变岩含水层疏水量，根据烧变岩含水层疏水量确定水源井汇水量，进而确定水源井直径；在烧变岩含水层汇水最低点对应的地表施工水源井；在长距离水平疏水井入钻位置和出钻位置分别朝水源井底方向施工下行定向钻孔和上行定向钻孔，施工至下行定向钻孔、水源井和上行定向钻孔连通；设置疏水管；使烧变岩含水层内的水进入水源井，借助上行定向钻孔进行疏放，实现矿山富水烧变岩含水层水资源利用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于矿山顶板含水层水资源利用，具体涉及一种矿山富水烧变岩含水层水资源利用方法。
技术介绍
1、烧变岩是由于地层中的有机质自燃使围岩受热、烘烤而形成的碎裂结构岩石，分布于鄂尔多斯盆地西北部、新疆侏罗纪煤田等区域，烧变岩裂隙、孔隙发育，为地下水径流、储存提供了良好的空间条件，烧变岩具有良好的补给、径流、排泄条件，在煤层上方形成大面积的富水区。富水烧变岩含水层下伏煤层开采时受富水烧变岩含水层影响，煤炭开采过程中导水裂缝带将导通上覆烧变岩含水层，大量积水溃入井下，容易发生突水淹井事故，因此，常采用井下施工仰斜钻孔疏放富水烧变岩含水层水，疏放的烧变岩水与矿井其它水混合后进入井下排水管经排水管路汇集至井下中央水仓，由中央水仓排至地表水处理厂，处理达标后利用或排放。富水烧变岩水井下疏放需施工大量的仰斜钻孔、井下抽排水、污水处理等费用，同时将洁净的烧变岩水与井下其它水混合后产生污染，需要二次处理，增加了矿井排水工序、排水费用和水处理费用，同时浪费了宝贵的地下水资源。
2、为有效保护和利用矿山富水烧变岩水资源，达到保障矿山安全、减少矿井疏排水量、保护和利用烧变岩水资源的目标，亟需开发一种富水烧变岩含水层水资源利用方法。
技术实现思路
1、针对现有技术中的缺陷和不足，本专利技术提供了一种矿山富水烧变岩含水层水资源利用方法，以解决现有技术中存在的下组煤开采过程中由于富水烧变岩含水层影响而存在突水威胁的技术问题，减少矿井疏排水量、保障矿山安全生产、保护矿区水资源和生态环境。
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p>2、为达到上述目的，本专利技术采取如下的技术方案：3、一种矿山富水烧变岩含水层水资源利用方法，其特征在于，包括以下步骤：
4、步骤1、获取矿区范围内烧变岩区域磁法勘探结果，根据得到的磁法勘探结果初步确定上组煤的烧变岩分布范围和烧变岩含水层富水区域；
5、步骤2、根据步骤1得到的磁法勘探结果，在确定的烧变岩含水层富水区域内施工多个探查钻孔，借助探查钻孔精确确定上组煤的烧变岩含水层富水区域；通过水文地质测试获得烧变岩含水层的水文地质参数；
6、步骤3、根据步骤2得到的水文地质参数，确定上组煤的烧变岩含水层汇水最低点和烧变岩含水层疏水量，根据烧变岩含水层疏水量确定水源井汇水量，进而确定水源井直径；在烧变岩含水层汇水最低点对应的地表施工水源井；在水源井内下入管串，所述管串包括由上至下依次连通设置的滤水钢管、过水筛管和pe管；
7、步骤4、按长距离水平疏水井的设计轨迹，在长距离水平疏水井入钻位置和出钻位置分别朝水源井底方向施工下行定向钻孔和上行定向钻孔，当下行定向钻孔施工至距离水源井底部10～20m处时，在水源井内安装位于长距离水平疏水井的设计轨迹上方的可拆卸挡水板；完成可拆卸挡水板的安装后，继续施工至下行定向钻孔、水源井和上行定向钻孔对接连通；
8、步骤5、在上行定向钻孔内设置与水源井连通的疏水管，在疏水管与上行定向钻孔间的环状空隙内注水泥固管；
9、步骤6、取下可拆卸挡板，使烧变岩含水层内的水进入水源井疏放，实现矿山富水烧变岩含水层水资源利用。
10、本专利技术还具有以下技术特征：
11、具体的，所述含水层疏水量小于等于水源井汇水量。
12、更进一步的，所述烧变岩含水层疏水量通过以下公式确定：
13、
14、式中：
15、q疏为烧变岩含水层疏水量，单位为m3/h；
16、d疏为疏水管管径，单位为m；
17、n为糙率，取值0.013；
18、rh为水力半径，单位为m；
19、s为管道坡度。
20、更进一步的，所述管道坡度通过下式确定：
21、
22、式中：
23、δh—管道入口与管道出口的高度差，单位为m；
24、l为管道长度，单位为m。
25、更进一步的，所述水源井的汇水量通过以下公式确定：
26、
27、式中：
28、q井为水源井汇水量，单位为m3/h；
29、k为烧变岩含水层的渗透系数，单位为m/h；
30、h为烧变岩含水层的水位高度，单位为m；
31、h井为水源井内水位高度，单位为m；
32、r为水源井汇水影响半径，单位为m；
33、d为水源井直径，单位为m。
34、更进一步的，所述水源井底面与烧变岩底界面的距离满足4m≤l井≤l探，l探为探测钻孔孔底与烧变岩含水层底界面间距的最大值。
35、更进一步的，步骤4所述的继续施工至下行定向钻孔、水源井和上行定向钻孔连通具体包括：
36、步骤4.1、确定下行定向钻孔与上行定向钻孔的连接区域；
37、步骤4.2、在连接区域上方地面设置地面磁导向仪，通过地面磁导向仪向分别设置在下行定向钻孔中的第一导向仪和设置在上行定向钻孔中的第二导向仪发射磁信号；
38、步骤4.3、第一导向仪和第二导向仪根据接收到的磁信号导向钻进，直至完成下行定向钻孔与上行定向钻孔的对接。
39、更进一步的，所述下行定向钻孔和上行定向钻孔的直径均满足以下条件：277mm≤d疏≤1000mm。
40、更进一步的，所述可拆卸挡水板包括挡板本体，所述挡板本体上方设置有连接杆件，所述连接杆件的头端设置有连接卡锥，所述挡板本体能够与设置在水源井中的过水筛管可拆卸连接。
41、更进一步的，所述滤水钢管位于烧变岩含水层上方，所述过水筛管位于烧变岩含水层内，所述pe管位于烧变岩含水层下方。
42、本专利技术与现有技术相比，有益的技术效果是：
43、(1)本专利技术方法改变了现有的烧变岩含水层水井下仰斜钻孔疏放、处理、排放的作业方式，借助水源井与长距离水平疏水井之间的有效连接，将烧变岩含水层的水通过大口径水源井汇集，然后由长距离定向疏水井高效排放，用于农业灌溉、工业用水或生活用，避免了在地面开挖沟槽，减少了土石方量，规避了地表生态破坏，大幅度减少了水处理的费用。
44、(2)本专利技术通过长距离定向疏水钻孔的对穿连接，施工效率高，大幅度缩短了施工工期，提高了对穿的精度，并实现了长距离疏水管的回拖安装。
45、(3)本专利技术方法可以根据疏水量的需求设计水源井的汇水能力，确保释放量能够满足下游农业灌溉、工业用水或生活用水的量，而且通过水源井的设置，可以根据回采接续需要，合理安排疏放时间。
46、(4)本专利技术通过上组煤烧变岩含水层水的自流疏放，实现了水疏放的绿色、低碳、环保，同时解放了下组煤，实现了下组煤的安全回采。
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【技术保护点】
1.一种矿山富水烧变岩含水层水资源利用方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的矿山富水烧变岩含水层水资源利用方法，其特征在于，所述烧变岩含水层疏水量小于等于水源井汇水量。
3.如权利要求2所述的矿山富水烧变岩含水层水资源利用方法，其特征在于，所述烧变岩含水层疏水量通过以下公式确定：
4.如权利要求3所述的矿山富水烧变岩含水层水资源利用方法，其特征在于，所述管道坡度通过下式确定：
5.如权利要求1所述的矿山富水烧变岩含水层水资源利用方法，其特征在于，所述水源井的汇水量通过以下公式确定：
6.如权利要求1所述的矿山富水烧变岩含水层水资源利用方法，其特征在于，所述水源井底面与烧变岩底界面的距离满足4m≤L井≤L探，L探为探测钻孔孔底与烧变岩含水层底界面间距的最大值。
7.如权利要求1所述的矿山富水烧变岩含水层水资源利用方法，其特征在于，步骤4所述的继续施工至下行定向钻孔、水源井和上行定向钻孔连通具体包括：
8.如权利要求1所述的矿山富水烧变岩含水层水资源利用方法，其特征在于，所述下行定向钻孔和上行定向钻孔的直径均满足以下条件：277mm≤D疏≤1000mm。
9.如权利要求1所述的矿山富水烧变岩含水层水资源利用方法，其特征在于，所述可拆卸挡水板(13)包括挡板本体(131)，所述挡板本体(131)上方设置有连接杆件(132)，所述连接杆件(132)的头端设置有连接卡锥(133)，所述挡板本体(131)与设置在水源井中的过水筛管可拆卸连接。
10.如权利要求1所述的矿山富水烧变岩含水层水资源利用方法，其特征在于，所述滤水钢管位于烧变岩含水层上方，所述过水筛管位于烧变岩含水层内，所述PE管位于烧变岩含水层下方。
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【技术特征摘要】
1.一种矿山富水烧变岩含水层水资源利用方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的矿山富水烧变岩含水层水资源利用方法，其特征在于，所述烧变岩含水层疏水量小于等于水源井汇水量。
3.如权利要求2所述的矿山富水烧变岩含水层水资源利用方法，其特征在于，所述烧变岩含水层疏水量通过以下公式确定：
4.如权利要求3所述的矿山富水烧变岩含水层水资源利用方法，其特征在于，所述管道坡度通过下式确定：
5.如权利要求1所述的矿山富水烧变岩含水层水资源利用方法，其特征在于，所述水源井的汇水量通过以下公式确定：
6.如权利要求1所述的矿山富水烧变岩含水层水资源利用方法，其特征在于，所述水源井底面与烧变岩底界面的距离满足4m≤l井≤l探，l探为探测钻孔孔底与烧变岩含水层底界面间距的最大值。
7.如权利要求1...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡俭，王海，杨帆，姬中奎，张池，薛小渊，任智智，韩强，贺晓忠，陈盼，
申请(专利权)人：陕煤集团神木张家峁矿业有限公司，
类型：发明
国别省市：
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