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专利号: 2022101052440
申请人: 六盘水师范学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 土层或岩石的钻进;采矿
更新日期:2023-11-10
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种薄砂层覆盖区真空预压修复采煤破坏的隔水土层方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤一,煤炭开采后对修复区划分;

步骤二,布置并实施排水板;

步骤三,获取修复区的土层参数;

步骤四,土层中埋设传感器组;

步骤五,修复区密封;

步骤六,计算裂隙闭合的沉降量;

步骤七,开始真空预压并监测总沉降;

步骤八,部分抽出的水混合固化材料注入土层;

步骤九,监测土层种含水率;

步骤十,达到结束标准结束真空预压;

步骤十一,撤回装置并封填排水板产生的空间;

步骤十二,循环完成所有分区的修复;

步骤十二,隔水土层修复完成。

2.根据权利要求1所述的一种薄砂层覆盖区真空预压修复采煤破坏的隔水土层方法,其特征在于,步骤一中,煤炭开采后对修复区进行区域划分,形成多个待修复的分区;

区域划分方法为相邻两条主要地表裂缝的中点为分界线划分,主要地裂缝是指地表裂缝深度大于1m的裂缝;

步骤二中,在分区内布置并实施排水板,实施排水板实施过程中揭露到隐伏裂隙时,外移1~2m,直到未揭露到隐伏裂缝为止;

相邻排水板之间间距在1~5m;

步骤三中,在分区内获取黄土有关参数;

钻探得到采煤后土层厚度h,并取样测试土层初期含水率b,对比采煤前后钻孔柱状图得到土层碎胀系数a;并获取黄土样品;

步骤四中,在分区内土层中埋设含水率传感器组,每组传感器3个以上,在垂向上均匀分布,在平面上距离排水板0.5~2.5m。

3.根据权利要求1所述的一种薄砂层覆盖区真空预压修复采煤破坏的隔水土层方法,其特征在于,步骤五中,在分区内地表或地下一定深度采用聚乙烯材料密封,除留设公知的真空泵接口外,还在密封材料上预留注水接口;

注水接口数量与排水板相同,并一一对应,对应的注水接口和排水板距离小于2m;

地表或地下水一定深度是指当砂层厚度小于5m则直接在地面密封,若大于5m则开挖保留5m以内的砂层上密封。

4.根据权利要求1所述的一种薄砂层覆盖区真空预压修复采煤破坏的隔水土层方法,其特征在于,步骤六中,计算分区内土层裂隙闭合产生的沉降量s1,s1=(a‑1)×h;

步骤七中,通过真空泵抽真空开始对分区内土层加压,同时监测区内的沉降量s2;

区内沉降量的监测至少为3个点,取平均值为s2。

5.根据权利要求1所述的一种薄砂层覆盖区真空预压修复采煤破坏的隔水土层方法,其特征在于,步骤八中,在分区内开始真空加压,抽出的土层中的水,并通过步骤五预留的注水接口再次注入20%~60%,并在抽出的水中添加固化材料,材料为巨大芽孢杆菌和营养液,营养液为氯化钙和尿素;

其中,菌液和营养液的质量比为1:1~1:2,氯化钙和尿素的质量比为1:1。

6.根据权利要求1所述的一种薄砂层覆盖区真空预压修复采煤破坏的隔水土层方法,其特征在于,步骤九中,通过步骤四埋设的含水率传感器对土层含水率进行监测,监测频率在1次每半小时~1次每4小时,使得最终土层含水率c。

7.根据权利要求1所述的一种薄砂层覆盖区真空预压修复采煤破坏的隔水土层方法,其特征在于,步骤十中,分区内真空预压到达结束标准结束真空预压;

真空预压结束的标准是:s2=95%~105%(s1+s3),其中s3为土层固结产生的沉降,依据初期含水率b、最终土层含水率c和固结时间,利用步骤三获取的黄土有在室内仿真实验在上覆压力下模拟获取,其中上覆压力通过钻孔柱状图揭露地层和密度计算获取。

8.根据权利要求1所述的一种薄砂层覆盖区真空预压修复采煤破坏的隔水土层方法,其特征在于,步骤十一中,撤出分区内真空预压的装置并对步骤二排水板产生的空间,采用水泥黏土浆回填密封。

9.根据权利要求1所述的一种薄砂层覆盖区真空预压修复采煤破坏的隔水土层方法,其特征在于,步骤十二中,在步骤一划分的每一个区内,循环步骤二到步骤十一,直到采煤破坏的隔水土层得到修复。

10.根据权利要求1所述的一种薄砂层覆盖区真空预压修复采煤破坏的隔水土层方法,其特征在于,步骤十三中,隔水土层修复后,通过大气降水和地下水补给生态潜水逐步恢复后,在地表完善生态系统,实现保水采煤。