一种强富水松散层煤矿斜井井筒涌水帷幕截水治理方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN116024999A(43)申请公布日2023.04.28(21)申请号202310004821.1E02D33/00(2006.01)(22)申请日2023.01.03E02D31/02(2006.01)E03F5/22(2006.01)(71)申请人中煤科工西安研究院（集团）有限公司地址710077陕西省西安市高新区锦业一路82号(72)发明人王世东杨志斌王海石银斌朱开鹏李文平牟林吕文波惠磐科雷占(74)专利代理机构西安恒泰知识产权代理事务所61216专利代理师国旭东(51)Int.Cl.E02D19/18(2006.01)E02D29/16(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图5页(54)发明名称一种强富水松散层煤矿斜井井筒涌水帷幕截水治理方法(57)摘要本发明公开一种强富水松散层煤矿斜井井筒涌水帷幕截水治理方法，通过确定斜井井筒附近的待治理区域、闭合截水帷幕位置的布设位置和闭合截水帷幕墙体厚度最小值，完成闭合截水帷幕的设计和施工；通过斜井井筒上的微型钻孔完成斜井井筒涌水点封堵，并在闭合截水帷幕内的地表上构筑顶部垂向防渗系统，从而本发明大幅度减少甚至杜绝了强富水松散层斜井井筒涌水量，从而构建了从松散层侧向补给隔绝、顶部垂向防渗、底部天然隔水的立体截水防渗体系，实现了顶底隔水、侧向防水的斜井井筒治理，大幅度提升了斜井井筒涌水的治理水平和效果，有效避免了斜井井筒周围塑性区和施工扰动对斜井井筒的影响，确保了闭合截水帷幕的安全性和耐久性。CN116024999ACN116024999A权利要求书1/2页1.一种强富水松散层煤矿斜井井筒涌水帷幕截水治理方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、获取斜井井筒建井数据、斜井井筒围岩物理特征数据和斜井井筒涌水数据；所述斜井井筒建井数据包括斜井井筒等效半径和斜井井筒周围一定区域内的历史最高地下水位高度；所述斜井井筒围岩物理特征数据包括斜井井筒围岩塑性区的实测半径；所述斜井井筒涌水数据包括斜井井筒涌水点和总涌水量；步骤2、根据步骤1得到的数据，采用理论计算方法计算得到斜井井筒围岩塑性区的理论半径；步骤3、采用数值模拟方法构建煤矿斜井井筒及围岩结构模型，并计算得到斜井井筒围岩塑性区的模拟半径；步骤4、将获得的斜井井筒围岩塑性区的实测半径、理论半径和模拟半径中的最大值作为斜井井筒围岩塑性区半径，确定斜井井筒围岩塑性区；步骤5、根据帷幕施工扰动半径、斜井井筒等效半径和斜井井筒围岩塑性区半径，确定闭合截水帷幕内壁与斜井井筒外壁的最小间距，进而确定闭合截水帷幕的布设位置和待治理区域；步骤6、在闭合截水帷幕内侧地表上沿竖向开设至少一个内抽水孔，在闭合截水帷幕外侧地表上沿竖向开设多个外侧观测孔；在每个内抽水孔和外观测孔中设置监测装置，分别实时获取闭合截水帷幕内侧地下水位高度和闭合截水帷幕外侧地下水位高度；步骤7、根据步骤1得到的历史最高地下水位高度、步骤6得到的闭合截水帷幕内侧地下水位高度、闭合截水帷幕外侧地下水位高度，以及许可涌水量确定布设于待治理区域内的闭合截水帷幕墙体厚度最小值，根据闭合截水帷幕墙体厚度最小值确定闭合截水帷幕墙体厚度并施工闭合截水帷幕；步骤8、在内抽水孔中下入抽水泵，抽排闭合截水帷幕内地下富水松散层的静储量至闭合截水帷幕内侧地下水位趋近于0；步骤9、完成斜井井筒涌水点封堵；步骤10、在闭合截水帷幕内的地表上构筑顶部垂向防渗系统。2.如权利要求1所述的强富水松散层煤矿斜井井筒涌水帷幕截水治理方法，其特征在于，步骤2所述的斜井井筒周围一定区域是指与斜井井筒外壁的间距为5～20米的区域。3.如权利要求1所述的强富水松散层煤矿斜井井筒涌水帷幕截水治理方法，其特征在于，步骤5所述的闭合截水帷幕内壁与斜井井筒外壁的最小间距通过下式确定：S＝Rp‑R+R扰式中：S为闭合截水帷幕内壁与斜井井筒外壁的最小间距，单位为m；Rp为斜井井筒围岩塑性区半径，单位为m；R为斜井井筒等效半径，单位为m；R扰为帷幕施工扰动半径，单位为m。4.如权利要求1所述的强富水松散层煤矿斜井井筒涌水帷幕截水治理方法，其特征在于，步骤7所述的闭合截水帷幕墙体厚度最小值通过下式确定：2CN116024999A权利要求书2/2页式中：D为闭合截水帷幕墙体厚度最小值，单位为m；C为闭合截水帷幕墙轴线长度，单位为m；K为截水帷幕综合渗透系数，单位为m/h；H内为闭合截水帷幕内侧地下水位高度，单位为m；H外为闭合截水帷幕外侧地下水位高度，单位为m；3Q许可为许可涌水量，单位为m/h。5.如权利要求1所述的强富水松散层煤矿斜井井筒涌水帷幕截水治理方法，其特征在于，步骤7所述的施工闭合截水帷幕中，截水帷幕的墙体深入松散层下部隔水层2米以上。6.如权利要求1所述的强富水松散层