(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 202111630067.X (22)申请日 2021.12.28 (71)申请人 淮北矿业股份有限公司 地址 235000 安徽省淮北市人民中路276号 (72)发明人 蔡祥雷　李文平　田道春　葛明春　 王新军　周凯　 (74)专利代理 机构 北京汇众通达知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11622 专利代理师 郭梦达 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06Q 10/06(2012.01) G06Q 50/02(2012.01) (54)发明名称 一种近松散层下煤层提高回采上限安全开 采的可行性评价方法 (57)摘要 本申请涉及煤层开采 可行性评价技术领域， 特别涉及一种近松散层下煤层提高回采上限安 全开采的可行性评价方法， 包括以下步骤： 水体 采动等级划分、 基岩风化带与土岩 接触带特征分 析、 覆岩移动破坏特征分析、 水砂突涌试验模型 的建立与分析、 确定煤柱高度并提出防治措施。 利用钻孔数据对松散层底部及风氧化带水文工 程地质性质及其差异性进行分析评价， 结合防砂 保护层 （松散层底部及风氧化带） 采动裂隙分布 特征、 水土相互作用渗透破坏特征， 对煤层开采 安全煤岩柱高度进行了合理留设， 从而为矿区规 划及开采 方式选择等工作提供依据， 对矿区近松 散层下煤层开采安全煤岩柱留设、 水砂灾害评价 及防治具有重要实际应用价 值。 权利要求书2页 说明书4页 附图6页 CN 114444266 A 2022.05.06 CN 114444266 A 1.一种近松散层下煤层提高回采上限安全开采的可 行性评价方法， 包括以下步骤： 水体采动等级划分： 收集矿区将要开采工作面附近的钻孔资料和抽水资料， 划分含隔 水层结构， 分析评价 其主要水文地质特 征并划分松散层的水体采动等级； 基岩风化带与土岩接触带特征分析： 基于工作面已有勘探钻孔资料， 统计分析松散层 底部及基岩风 化带赋存特征， 划分土岩接触带类型； 覆岩移动破坏特征分析： 根据现场实测、 理论计算及数值模拟方法综合确定工作面 “两 带”发育高度， 并通过 数值模拟分析煤层开采覆岩移动破坏特 征； 水砂突涌试验模型的建立与分析： 建立采动裂缝水砂突涌试验模型， 进行试验并分析 采动裂缝 水土相互作用裂缝演化特 征， 获得松散层发生 渗透变形破坏的临界水力坡度； 确定煤柱高度并提出防治措施： 基于上述步骤研究， 综合确定煤矿工作面合理留设安 全煤柱高度， 进行安全开采可 行性评价并提出相应的防治措施。 2.如权利要求1所述的可行性评价方法， 其特征在于， 所述步骤 “水体采动等级划分 ” 中， 松散层水体采动等级划分满足 《建筑物、 水体、 铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规 范》 要求， 严格控制 对水体的采动影响程度， 按水体的类型、 含水层富水性、 规模、 赋存条件 及允许采动影响程度， 将受开采影响的水体分为 不同的采动等级。 3.如权利要求1所述的可行性评价方法， 其特征在于， 所述步骤 “水体采动等级划分 ” 中， 分析评价 “四含”的富水性、 松散层底部粘土的分布及隔水性， 以及 对煤层工作面开采的 影响。 4.如权利要求1所述的可行性评价方法， 其特征在于， 所述步骤 “基岩风化带与土岩接 触带特征分析 ”中， 土——岩接触带类型共有四种： 砂土——砂岩接触带、 砂土——泥岩接 触带、 粘土— —砂岩接触带、 粘土— —泥岩接触带。 5.如权利要求1所述的可行性评价方法， 其特征在于， 所述步骤 “基岩风化带与土岩接 触带特征分析 ”中， 基于工作面已有勘探钻孔资料， 统计各钻孔基岩面上  10m 的土层， 基岩 面下 5m 的岩层的性质， 土层中以占  10m 厚度 50%以上的土层的性质定为该土层性质的 主体， 岩层中以占5m  厚度 50%以上的岩层性质定为该岩层性质的主体。 6.如权利要求1所述的可行性评价方法， 其特征在于， 所述步骤 “基岩风化带与土岩接 触带特征分析”中， 统计分析的松散层底部及基岩风 化带赋存特征包括厚度、 空间分布等。 7.如权利要求1所述的可行性评价方法， 其特征在于， 所述步骤 “覆岩移动破坏特征分 析”中， 现场实测方法主要包括钻孔水文地质法、 钻孔彩色电视成像法、 井下导高网络并行 电法等； 理论计算方法主要按照 《建筑物、 水体、 铁路及 主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》 和 《矿区水文地质工程 地质勘探规范》 中的公式进行计算。 8.如权利要求1所述的可行性评价方法， 其特征在于， 所述步骤 “覆岩移动破坏特征分 析”中， 数值模拟重点分析支架上方松散层底部及基岩风化带内裂隙空间分布特征， 采用分 形维数及图像处理技术， 分析获得上方松散层底部及基岩风化带采动裂隙密度、 形态、 尺 寸 及角度等 参数。 9.如权利要求1所述的可行性评价方法， 其特征在于， 所述步骤 “水砂突涌试验模型的 建立与分析 ”中， 采动裂缝水砂突涌模 型考虑四含 水文地质特征、 松散层底部及基岩风化带 水文工程 地质特性及采动裂隙空间分布特 征。 10.如权利要求1所述的可行性评价方法， 其特征在于， 所述步骤 “确定煤柱高度并提出权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114444266 A 2防治措施 ”中， 安全煤岩柱高度根据 《建筑物、 水体、 铁 路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规 范》 并结合步骤 “水砂突涌试验模型 的建立与分析 ”中对防砂保护层裂隙分布、 水土相互作 用渗透性变化特 征的研究成果进行合理留设。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114444266 A 3