基于岩层移动类双曲线模型的水资源"浅保-深储"方法

• Published in: 煤炭学报 Vol. 48; no. z2; pp. 501 - 513
• Main Authors: 孙运江, 左建平, 米长宁, 于美鲁, 李政岱, 史月
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 中国矿业大学 煤炭资源与安全开采国家重点实验室,北京 100083 2023; 中国矿业大学(北京)力学与土木工程学院,北京 100083%中国矿业大学(北京)力学与土木工程学院,北京 100083
• Subjects: grouting in bed separation area; 保水采煤; 类双曲线; shallow aquifer preservation-deep aquifer reserve; 浅保-深储; analogous hyperbola; pri-mary key stratum; 离层区注浆; water-preserved coal mining; 主关键层
• ISSN: 0253-9993
• DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.2022.1223

TD752; 针对煤炭开采导致地下水位下降和地表植被破坏等生态问题,基于保水采煤的科学内涵和采动覆岩移动类双曲线模型,建立了采动覆岩不同层位含水层"浅保-深储"差异化保护方法.即在上覆岩层破坏损伤最窄的主关键层下离层区注浆控制其上部岩层不破断,保护潜水水位和地表生态;其下部破坏的含水层利用采空区垮落岩体的空隙储存起来,经自净化后再利用."浅保-深储"模型融合了采空区充填和煤矿地下水库保水的各自优势,并给出其适用的覆岩条件.根据采动覆岩"类双曲线"破坏移动特征,理论推导了主关键层下离层区初次注浆、周期注浆步距以及注采比,分析了注采比受主控参数的影响规律,得知注采比随垮落角和主关键层与煤层间距的增大而减小,随充分采动角和工作面推进距离的增大而增大.采用现场实测注浆数据对理论注采比进行验证,2 者基本吻合.采用数值模拟对比分析了覆岩含水层"浅保-深储"、采空区充填保水地下水库的储水效果和煤柱稳定性,获得了采动覆岩移动和地下水流动均具有显著的"类双曲线"特征.基于理论注采比在主关键层下离层区注浆能够实现不同层位含水层"浅保-深储",且该保水方法煤柱支承压力最大可降低60.8%,显著提高了储水采空区隔水煤柱的安全性,解决了井下采煤与充填难协调问题,利于煤炭绿色、安全、高效开采.