申请/专利权人：中国矿业大学

申请日：2021-12-08

公开（公告）日：2023-03-14

公开（公告）号：CN114412567B

主分类号：E21F17/18

分类号：E21F17/18;E21F17/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2023.03.14#授权;2022.05.20#实质审查的生效;2022.04.29#公开

摘要：本发明属于煤矿开采技术领域，具体涉及一种底板灰岩承压水上原位保水采煤预警方法，所述预警方法对底板灰岩承压含水层水资源保护性开采进行预警；预警等级包括蓝色等级、黄色等级、橙色等级以及红色等级四种预警等级，预警等级通过四项预警指标进行表征，四项预警指标分别为灰岩承压含水层水位降深与灰岩承压含水层水位允许降深之比ηH、采煤工作面的涌水量变化率vQ、涌水点水压比降JP以及采煤工作面涌水中Ca2+的浓度变化率kCa。本发明所述预警方法根据四项预警指标进行分析预警，以实现原位保水采煤预警的目的。

主权项：1.一种底板灰岩承压水上原位保水采煤预警方法，其特征在于，所述预警方法对底板灰岩承压含水层水资源保护性开采进行预警，所述预警方法具体步骤如下：步骤一、测定表征参数步骤1.1、开采活动进行前，测定保护目标灰岩承压含水层初始水位H0，开采活动进行后，测定保护目标灰岩承压含水层实时水位Ht；步骤1.2、开采活动进行前，测定保护目标灰岩承压含水层初始水压P0，开采活动进行后，测定保护目标灰岩含水层的实时水压Pt；步骤1.3、测定采煤工作面与保护目标底板灰岩承压含水层之间的法线距离h；步骤1.4、开采活动进行前，测定采煤工作面涌水的初始Ca2+的浓度为C0Ca，开采活动进行后，测定采煤工作面涌水的实时Ca2+的浓度为CtCa；步骤1.5、开采过程中，设定时间间隔Δt，按照设定的时间间隔Δt，测定采煤工作面涌水的实时总涌水量Qt；步骤二、计算预警指标，所述预警指标分别为保护目标灰岩承压含水层水位降深与保护目标灰岩承压含水层水位允许降深之比ηH、采煤工作面的涌水量变化率vQ、涌水点水压比降JP以及采煤工作面涌水中Ca2+的浓度变化率kCa；步骤2.1、根据预先已知的保护目标灰岩承压含水层水位允许降深ΔHB和步骤1.1得到的保护目标灰岩承压含水层初始水位H0以及保护目标灰岩承压含水层实时水位Ht，计算保护目标灰岩承压含水层水位降深与保护目标灰岩承压含水层水位允许降深之比ηH；步骤2.2、根据步骤1.2中的保护目标灰岩承压含水层初始水压P0和保护目标灰岩含水层的实时水压Pt以及步骤1.3中的采煤工作面与保护目标底板灰岩承压含水层之间的法线距离h，计算涌水点水压比降JP；步骤2.3、根据步骤1.4中得到的采煤工作面涌水的初始Ca2+的浓度为C0Ca和采煤工作面涌水的实时Ca2+的浓度为CtCa，计算采煤工作面涌水中Ca2+的浓度变化率kCa；步骤2.4、根据步骤1.5中t时刻采煤工作面的总涌水量Qt和Δt时间间隔之前t-Δt时刻的采煤工作面的总涌水量Qt-Δt，计算时间间隔Δt内采煤工作面的涌水量变化率vQ；步骤三、预警等级判定：根据步骤二中计算得到的保护目标灰岩承压含水层水位降深与保护目标灰岩承压含水层水位允许降深之比ηH、采煤工作面的涌水量变化率vQ、涌水点水压比降JP以及采煤工作面涌水中Ca2+的浓度变化率kCa，进行预警等级的判定，所述预警等级包括蓝色等级、黄色等级、橙色等级以及红色等级；所述预警等级具有两种判定标准，具体如下：第一判定标准为，所述采煤工作面的涌水量变化率vQ大于5m3h2，且所述涌水点水压比降JP大于0Pam，且所述采煤工作面涌水中Ca2+的浓度变化率kCa大于0.3时，仅以保护目标灰岩承压含水层水位降深与保护目标灰岩承压含水层水位允许降深之比ηH为判定条件，具体判定情况如下；判定为蓝色等级的情况，保护目标灰岩承压含水层水位降深与保护目标灰岩承压含水层水位允许降深之比ηH属于0～0.2之间；判定为黄色等级的情况，保护目标灰岩承压含水层水位降深与保护目标灰岩承压含水层水位允许降深之比ηH属于0.2～0.7之间；判定为橙色等级的情况，保护目标灰岩承压含水层水位降深与保护目标灰岩承压含水层水位允许降深之比ηH属于0.7～1之间；判定为红色等级的情况，保护目标灰岩承压含水层水位降深与保护目标灰岩承压含水层水位允许降深之比ηH大于1；第二判定标准为，综合采煤工作面的涌水量变化率vQ、涌水点水压比降JP以及采煤工作面涌水中Ca2+的浓度变化率kCa三项预警指标为判定条件，具体判定情况如下；判定为蓝色等级的情况，采煤工作面的涌水量变化率vQ在5～25m3h2之间，且所述涌水点水压比降JP大于0Pam，且所述采煤工作面涌水中Ca2+的浓度变化率kCa在0.3～0.7之间；判定为黄色等级的情况，情况一，采煤工作面的涌水量变化率vQ在5～25m3h2之间，且所述涌水点水压比降JP大于0Pam，且所述采煤工作面涌水中Ca2+的浓度变化率kCa在大于0.7；情况二，采煤工作面的涌水量变化率vQ在大于25m3h2，且所述涌水点水压比降JP在0Pam～500Pam之间，且所述采煤工作面涌水中Ca2+的浓度变化率kCa在0.3～0.7之间；判定为橙色等级的情况，情况一，所述采煤工作面的涌水量变化率vQ在大于25m3h2，且所述采煤工作面涌水中Ca2+的浓度变化率kCa在大于0.7；情况二，所述采煤工作面的涌水量变化率vQ在大于25m3h2，且所述涌水点水压比降JP大于500Pam；判定为红色等级的情况，采煤工作面的涌水量变化率vQ在大于25m3h2，且所述涌水点水压比降JP大于500Pam，且所述采煤工作面涌水中Ca2+的浓度变化率kCa在大于0.7。

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