(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210670206.X (22)申请日 2022.06.14 (71)申请人 六盘水师范学院 地址 553004 贵州省六盘水市钟山区明湖 路六盘水 师范学院 (72)发明人 李涛　刘建刚　高颖　李博　 (74)专利代理 机构 北京快易权知识产权代理有 限公司 1 1660 专利代理师 赵秀英 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/28(2020.01) E21B 33/13(2006.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 113/08(2020.01)G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种煤矿采空区顶板地下水污染通道探查 及封堵方法 (57)摘要 本发明属于煤矿开采技术领域， 具体涉及一 种煤矿采空区顶板地下水污染通道探查及封堵 方法， 包括如下步骤： 预测采煤工作面导水裂隙 带高度； 确定最大充水含 水层； 计算推进距离； 记 录采空区实际总的涌水量， 涌水的矿化度， 来压 步距； 判定煤炭采空区地下水通道的优势矿山来 压段； 实施地面封堵钻孔组， 测定最大充水含水 层的流向和流速； 对封堵钻孔进行射孔； 对射孔 后的钻孔进行既定的注浆封堵。 本发 明相比较钻 探探查， 采用采煤工作面涌水量反演通道发育程 度， 钻探数量大幅度减少， 工程更少， 简单易实 施； 流速流向测定和射孔技术的实施， 一个钻孔 可以大面积封堵通道， 封堵效率更高， 工程量减 小， 通道探查的精度更高。 权利要求书2页 说明书6页 附图2页 CN 114969941 A 2022.08.30 CN 114969941 A 1.一种煤矿 采空区顶板地下 水污染通道探查及封堵方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： S1、 预测采煤 工作面导水裂隙带高度； S2、 确定导水裂隙带高度范围内的最大充水含水层； S3、 计算导水裂隙带进入确定的最大充水含水层时需要采煤 工作面推进的推进距离D； S4、 将采煤 工作面推进距离D后， 记录T0时间内无降水 条件下的采煤 工作面涌水量 Q0； S5、 获取涌水量 为Q0时的涌出 水样， 并测定水质矿化度a0； S6、 取大气降水的水样， 并测定大气降水的水样矿化度aj； S7、 继续开采工作面的煤炭， 直至完成采煤工作面内煤炭回采， 在这一过程中逐渐形成 采空区； 采空区形成后， 记录每次矿山来压时形成的采空区实际总的涌水量Qn， 并取样测得 来压时涌水的矿化度an， 同时记录矿山来压时的来压步距Ln； 其中， Qn、 an以及Ln中的n指代推 进距离D后矿山 来压的序号数； S8、 计算T0时间内无降水量条件下， 每次矿山来压形成的采空区地下总涌水量Dn； 若记 录Qn前T0时间无大气降水， 则Dn＝Qn； 若记录Qn前T0时间有大气降水， 则采用公式(I)计算： S9、 计算每 个矿山来压段的不 考虑降水的涌水量Cn， 采用公式(I I)计算： Cn＝Dn‑Dn‑1   (II) 式中， n为≥1的整数， 且当n ＝1时， Dn‑1＝Q0； S10、 判定煤炭采空区地下水通道的优势矿山来压段； 当Cn≥Cp时， 则判定该煤炭采空区 地下水通道的矿山 来压段为优势矿山 来压段； 其中， Cp是所有Cn的平均值； S11、 对确定的煤炭采空区地下水通道的优势矿山来压段外推5～15m范围内实施地面 封堵钻孔组； 钻孔组实施的终孔层位 为确定的最大充水含水层的底板； S12、 在封堵钻孔组中， 测定最大充水含水层的流向和流速V1； S13、 对封堵钻孔进行射 孔， 射孔的层位是确定的最大充水含水层； S14、 对射 孔后的钻孔进行既定的注浆封堵； S15、 在采空区的开切眼及收作线外推一段距离实施钻孔， 并重复步骤S12至步骤S14， 进行既定的注浆封堵。 2.根据权利要求1所述的煤矿采空区顶板地下水污染通道探查及封堵方法， 其特征在 于： 步骤S1中， 采用常规的导水裂隙带高度计算方法， 计算出采煤工作面的导水裂隙带高 度。 3.根据权利要求1所述的煤矿采空区顶板地下水污染通道探查及封堵方法， 其特征在 于： 步骤S2中， 最大充水含水层是指渗透系数和厚度乘积最大的含水层， 其中， 渗透系数通 过抽水实验获得， 厚度通过钻孔柱状图获得。 4.根据权利要求1所述的煤矿采空区顶板地下水污染通道探查及封堵方法， 其特征在 于： 步骤S3中， 推进距离D的计算基于常规的物理相似 模拟技术。 5.根据权利要求1所述的煤矿采空区顶板地下水污染通道探查及封堵方法， 其特征在 于： 步骤S4中， T0值依据降水与采煤工作面涌水量动态曲线确定， 即最少T0时间不降水时， 采 煤工作面的涌水量≤降水 前的涌水量。 6.根据权利要求1所述的煤矿采空区顶板地下水污染通道探查及封堵方法， 其特征在权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114969941 A 2于： 步骤S13中， 射 孔的方向为 步骤S12确定的地下 水流向的上游来水 方向、 下游去水 方向。 7.根据权利要求1所述的煤矿采空区顶板地下水污染通道探查及封堵方法， 其特征在 于： 步骤S13中， 射孔结束的标准是射孔口测定流速V， 当V达到V1的k倍时停止； 其中， k值采 用公式(I II)计算： 式中， x为封 堵率取0.8～1.0， Cn取钻孔组所在矿山压力段值， Ln取钻孔组所在矿山压力 段值， m为 最大充水含水层的厚度， 由钻孔柱状图获得。 8.根据权利要求1所述的煤矿采空区顶板地下水污染通道探查及封堵方法， 其特征在 于： 步骤S15中， 在采空区的开切眼及收作线外推10～ 20m处实施钻孔。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114969941 A 3