西安科技大學;西安交通大學;西安理工大學張云獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉西安科技大學;西安交通大學;西安理工大學申請的專利一種不同雙含水層結構采動變異下水資源保護利用方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN120211862B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-12發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202510276878.6,技術領域涉及:E21F17/00;該發明授權一種不同雙含水層結構采動變異下水資源保護利用方法是由張云;李積峰;來興平;劉永孜;白立丞;伏映鵬;張龍;薛熠;楊一璇;宋天奇;葉昊;王諦設計研發完成,并于2025-03-10向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種不同雙含水層結構采動變異下水資源保護利用方法在說明書摘要公布了:本發明提供了一種不同雙含水層結構采動變異下水資源保護利用方法,屬于采礦工程技術領域。首先根據現場獲取的地層條件和參數,結合主關鍵層和含水層的空間位置關系,提出上位主關鍵層?下組易損型、中位主關鍵層?上下單向型、下位主關鍵層?上組保護型共3種類型雙含水層結構;其次基于采礦活動造成的雙含水層結構不同變異特征,對比采后的導水通道高度h、主關鍵層到煤層的距離D3、主關鍵層厚度d3、上下兩層保護層厚度d1、d2、雙含水層分別距煤層的距離D1、D2,提出上蓄?下蓄、上阻?下蓄、上保?下蓄、上阻?下阻、上阻?下保共5種水資源保護利用方法,實現了礦區煤炭資源開發與水資源綜合保護利用的協調發展。
本發明授權一種不同雙含水層結構采動變異下水資源保護利用方法在權利要求書中公布了:1.一種不同雙含水層結構采動變異下水資源保護利用方法,其特征在于,包括以下步驟: 步驟S1、針對黃隴侏羅紀煤田開發過程中長壁采煤工作面上方存在侏羅系直羅組和白堊系洛河組兩層含水層的地質特征,獲取采煤工作面的采高M、上層位含水層距煤層的距離D1、下層位含水層距煤層的距離D2,其中,在地層雙含水層中,將含水層與地表之間距離小的含水層定義為上層位含水層,將含水層與地表之間距離大的含水層定義為下層位含水層;利用巖石力學試驗獲取煤體和各層巖層的物理參數,并利用水壓致裂方法測得巖石的原巖應力σ; 其中,煤體和各層巖層的物理參數包括巖石密度ρ、剪切模量G、體積模量K以及抗壓強度σc; 步驟S2、基于步驟S1獲取的數據,在3DEC數值模擬軟件中建立三維數值模擬仿真模型,得到工作面上覆巖層中自下而上產生的導水通道高度h;利用《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規范》中保護層厚度計算公式,計算出上層位含水層的保護層厚度d1與下層位含水層的保護層厚度d2; 步驟S3、基于步驟S1的煤體和各層巖層的物理參數,借助關鍵層判別軟件KSPB,得到主關鍵層距煤層的距離D3,利用地層柱狀圖獲得主關鍵層的厚度d3; 對比D1、D2和D3,確定主關鍵層結構與上下兩層含水層的位置關系,包括以下三種類型: 當D1<D3時,為上位主關鍵層-下組易損型雙含水層結構,即主關鍵層位于上層位含水層上方,對雙含水層都沒有保護作用; 當D1>D3>D2時,為中位主關鍵層-上下單向型雙含水層結構,即主關鍵層位于上下兩層含水層中間,對上層位含水層起到單向保護作用,對下層位含水層沒有保護作用; 當D3<D2時,為下位主關鍵層-上組保護型雙含水層結構,即主關鍵層位于下層位含水層下方,對雙含水層都具有保護作用; 步驟S4、根據含水層與主關鍵層在空間上的位置關系和保護方式的不同,設計以下五種水資源保護利用方法: 上蓄-下蓄方法:上下兩層含水層被導水通道貫通,構筑人工壩體和煤柱壩體封堵采空區,讓采空區構造成地下水庫,并利用導水通道疏導水流至地下水庫中儲存; 上阻-下蓄方法:導水通道貫通下層位含水層,但未影響上層位含水層,利用上層位含水層的保護層的隔水性阻隔上層位含水層中水體流失,同時利用導水通道疏導下層位含水層水流至地下水庫中儲存; 上保-下蓄方法:導水通道發育至上層位含水層的保護層內部,利用矸石充填采空區,以此通過降低導水通道的方式保護上層位含水層,同時利用導水通道疏導下層位含水層水流至地下水庫中儲存; 上阻-下保方法:導水通道發育至下層位含水層保護層內部,未影響上層位含水層,利用上層位含水層的保護層的隔水性阻隔上層位含水層中水體流失,同時利用矸石充填采空區,以此通過降低導水通道的方式保護下層位含水層; 上阻-下阻方法:導水通道未對上下兩層含水層穩定性造成影響,利用上下兩層保護層的隔水性阻止水體流失; 步驟S5、根據主關鍵層結構類型及導水通道高度h、上下兩層保護層厚度d1、d2,確定具體的保護方法; 在上位主關鍵層-下組易損型雙含水層結構時,確定保護方法如下: 當D1<h時,采礦活動引起的導水通道發育至上層位含水層上方,即將上下兩層含水層都貫通,采用上蓄-下蓄方法; 當D1>h>D1-d1時,采礦活動引起的導水通道發育至上層位含水層的保護層內部,波及到上層位含水層的保護層,采用上保-下蓄方法; 當D2<h<D1-d1時,采礦活動引起的導水通道發育至下層位含水層和上層位含水層保護層之間,采用上阻-下蓄方法; 當D2>h>D2-d2時,采礦活動引起的導水通道波及到下層位含水層的保護層,采用上阻-下保方法; 當h<D2-d2時,采礦活動引起的導水通道發育至下層位含水層的保護層的下方,采用上阻-下阻的保護方法; 在中位主關鍵層-上下單向型雙含水層結構時,確定保護方法如下: 當D3+d3<h時,采礦活動引起的導水通道將主關鍵層貫通,主關鍵層無法作為承載結構,對上層位含水層起到保護作用,采用上蓄-下蓄方法; 當D3+d3>h>D1-d1時,采礦活動引起的導水通道發育至上層位含水層的保護層內部,且主關鍵層沒有破斷,仍具有承載作用,采用上保-下蓄方法; 當D2<h<D1-d1時,導水通道發育至上層位含水層保護層和下層位含水層之間,上層位含水層利用保護層將導水通道和含水層阻隔開來,下層位含水層利用地下水庫進行儲水,采用上阻-下蓄方法; 當D2>h>D2-d2時,導水通道發育至下層位含水層的保護層內部,采用上阻-下保方法; 當h<D2-d2時,導水通道發育至下層位含水層的保護層的下方,采用上阻-下阻方法; 在下位主關鍵層-上組保護型雙含水層結構時,確定保護方法如下: 當h>D3+d3時,采礦活動引起的導水通道將主關鍵層貫通,主關鍵層無法作為承載結構,采用上蓄-下蓄方法; 當D2-d2<h<D3+d3時,導水通道發育至下層位含水層的保護層內部,且主關鍵層沒有破斷,仍然具有承載作用,采用上阻-下保方法; 當D2-d2>h時,導水通道發育至下層位含水層保護層的下方,利用保護層阻隔水的流失,實現地下水的保護,采用上阻-下阻方法。
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