基于人工注液的地下水流場描述方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及煤礦作業(yè)區(qū)域地下水流場測量方法技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于人工注液的地下水流場描述方法。
【背景技術(shù)】
[0002]地下水流場特征及注漿漿液擴(kuò)散范圍描述，是預(yù)防和避免煤礦重特大突水事故、確保突水快速注漿治理的一項(xiàng)重要技術(shù)。常規(guī)技術(shù)包括物探、鉆探、注水(注漿)試驗(yàn)、示蹤試驗(yàn)、連通試驗(yàn)等技術(shù)。物探技術(shù)受地表地形條件、井下巷道條件影響較大；鉆探成本高、控制范圍?。桓鞣N水文地質(zhì)試驗(yàn)，工程浩大、操作復(fù)雜，需要很多輔助條件，而且上述技術(shù)均不能實(shí)現(xiàn)地下水流場全空間、實(shí)時、連續(xù)監(jiān)測評價(jià)，容易漏掉關(guān)鍵技術(shù)信息。微震監(jiān)測技術(shù)是近年來發(fā)展起來的一種新的物探技術(shù)，通過在煤礦井下提前埋設(shè)的高靈敏度檢波器監(jiān)測、接收巖石破裂產(chǎn)生的微小震動信號，采用專業(yè)軟件將這些信息解碼為有效的微震信號，對這些微震事件發(fā)生的時間、位置、頻度、密度、能量等進(jìn)行分析，可解決一系列地質(zhì)、水文地質(zhì)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于人工注液的地下水流場描述方法，所述方法可以準(zhǔn)確確定地下水強(qiáng)徑流帶位置及含水層儲水結(jié)構(gòu)形態(tài)、漿液擴(kuò)散范圍等信息，為預(yù)防和避免煤礦突水事故發(fā)生及突水事故的快速治理、水資源保護(hù)提供依據(jù)。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是:一種基于人工注液的地下水流場描述方法，其特征在于包括如下步驟:
1)確定注液鉆孔位置，以注液鉆孔在目標(biāo)主含水層內(nèi)終孔點(diǎn)為中心，利用井下巷道構(gòu)建井下微震監(jiān)測系統(tǒng)；
2)施工注液鉆孔，通過注液鉆孔對目標(biāo)礦區(qū)主含水層實(shí)施人工注液，高壓液體進(jìn)入含水層裂隙內(nèi)，產(chǎn)生驅(qū)水、劈裂、破巖作用，誘發(fā)巖層崩塌，引起微震事件；
3)在注液的過程中分階段通過井下微震監(jiān)測系統(tǒng)對監(jiān)測區(qū)域內(nèi)所有微震事件進(jìn)行全空間、實(shí)時、連續(xù)監(jiān)測；
4)根據(jù)注液過程中各階段鉆孔吃液量以及注液壓力變化，按照主含水層內(nèi)微震事件平面及垂向分布情況進(jìn)行描述，繪制各個注液階段含水層內(nèi)微震事件平面及剖面圖，對微震事件發(fā)生時間、位置、密度、頻度進(jìn)行綜合分析，確定地下水強(qiáng)徑流帶位置，對含水層儲水結(jié)構(gòu)及注漿漿液擴(kuò)散順序、路徑、范圍進(jìn)行描述。
[0005]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:構(gòu)建井下微震監(jiān)測系統(tǒng)的方法如下:根據(jù)井下巷道環(huán)境條件布置微震檢波器，微震檢波器采用全包圍或半包圍方式布置，所有檢波器底端要求朝向監(jiān)測區(qū)域埋設(shè)，埋設(shè)深度要求大于巷道松動圈，根據(jù)巷道埋深、所處層位、圍巖應(yīng)力情況、支護(hù)方式、成巷時間不同，相鄰檢波器水平間距控制在150m以內(nèi)，檢波器鉛垂方向高差要求大于2m。
[0006]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:所述松動圈的厚度為2-6m。
[0007]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:微震檢波器采用全包圍的方式是指以注液鉆孔在目標(biāo)主含水層內(nèi)終孔點(diǎn)為中心，沿井下已有巷道呈矩形或不規(guī)則形狀進(jìn)行四周封閉式布置微震檢波器，所述微震檢波器與采集分站連接構(gòu)成井下微震監(jiān)測系統(tǒng)。
[0008]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:微震檢波器采用半包圍的方式是指以注液鉆孔在目標(biāo)主含水層內(nèi)終孔點(diǎn)為中心，沿井下已有巷道呈半圓形或不規(guī)則形狀進(jìn)行一側(cè)封閉、一側(cè)敞開式布置微震檢波器，所述微震檢波器與采集分站連接構(gòu)成井下微震監(jiān)測系統(tǒng)。
[0009]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:步驟2)中注入的液體包括水和水泥漿，注入過程分為四個階段，第一階段:注水期，屬于注漿工作準(zhǔn)備階段，用于對地下水過水通道進(jìn)行沖擴(kuò)，注水量大小與注漿量成正比，反映地下水徑流條件；第二階段:注漿初期，表現(xiàn)為鉆孔吃漿量大、孔口壓力小，注漿漿液擴(kuò)散通道順暢；第三階段:注漿中期，表現(xiàn)為鉆孔吃漿量大、孔口壓力大，表明漿液在局部地段開始凝固、遇阻，部分裂隙、通道已被封堵；第四階段:注漿后期，表現(xiàn)為鉆孔吃漿量逐漸減小、孔口壓力不斷增大，注漿效果顯現(xiàn)，大部分過水通道已被封堵。
[0010]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:注液壓力為主含水層水壓的1.5倍-5倍。
[0011]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:步驟4)時間上按照先后順序描述，分別繪制不同時段內(nèi)含水層內(nèi)微震事件空間分布平面圖、剖面圖。
[0012]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:步驟4)中對注液時，各個階段內(nèi)主含水層微震事件空間分布規(guī)律做平面投影，含水層內(nèi)微震事件平面集密發(fā)育帶指示地下水強(qiáng)徑流帶位置及水泥漿液擴(kuò)散范圍；根據(jù)微震事件在剖面上的發(fā)育情況，剖面中微震密集發(fā)育帶指示地下水垂向?qū)ǖ牢恢茫晃⒄鹗录l(fā)生的時間順序指示地下水徑流方向、過水通道擴(kuò)充及漿液擴(kuò)散過程。
[0013]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:根據(jù)礦區(qū)條件及工作需要，注液鉆孔為地面鉆孔或井下鉆孔，注液鉆孔為水平孔、鉛直孔或斜孔。
[0014]采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于:所述方法通過鉆孔注液(水和水泥漿)，對地下水流場實(shí)施人工干擾，打破地下水流場原有平衡，高壓水及水泥漿在含水層原有裂隙內(nèi)產(chǎn)生沖擴(kuò)、劈裂、破巖等作用，人工誘發(fā)一系列微震事件發(fā)生，監(jiān)測、分析這些微震事件的時空變化規(guī)律，可以確定地下水強(qiáng)徑流帶位置及含水層儲水結(jié)構(gòu)形態(tài)、漿液擴(kuò)散范圍等，為預(yù)防和避免煤礦突水事故發(fā)生及突水事故的快速治理、注漿工程效果評價(jià)、水資源保護(hù)提供技術(shù)依據(jù)。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明中井下微震檢波器全包圍式布置圖；
圖2是本發(fā)明中井下微震檢波器半包圍式布置圖；
圖3是本發(fā)明中微震事件平面分布圖；
圖4是本發(fā)明中微震事件剖面分布圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0017]在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。
[0018]本發(fā)明公開了一種基于人工注液的地下水流場描述方法，包括如下步驟:
I)根據(jù)礦區(qū)條件及工作需要，確定注液鉆孔位置，注液鉆孔可以為地面鉆孔或井下鉆孔，為水平孔、鉛直孔或斜孔；以注液鉆孔在目標(biāo)主含水層內(nèi)終孔點(diǎn)為中心，利用井下巷道構(gòu)建井下微震監(jiān)測系統(tǒng)。
[0019]具體的，構(gòu)建井下微震監(jiān)測系統(tǒng)的方法如下:根據(jù)井下巷道環(huán)境條件布置微震檢波器，微震檢波器采用全包圍或半包圍方式布置，所有檢波器底端要求朝向監(jiān)測區(qū)域埋設(shè)，埋設(shè)深度要求大于巷道松動圈，一般情況下，所述松動圈的厚度為2m-6m，根據(jù)巷道埋深、所處層位、圍巖應(yīng)力情況、支護(hù)方式、成巷時間不同，相鄰檢波器水平間距控制在150m以內(nèi)，檢波器鉛垂方向高差要求大于2m。
[0020]更進(jìn)一步的，請參考圖1，微震檢波器采用全包圍的方式是指以注液鉆孔在目標(biāo)主含水層內(nèi)終孔點(diǎn)為中心，沿井下已有巷道呈矩形或不規(guī)則形狀進(jìn)行四周封閉式布置微震檢波器，所述微震檢波器與采集分站連接構(gòu)成井下微震監(jiān)測系統(tǒng)。
[0021]更進(jìn)一步的，請參考圖2，微震檢波器采用半包圍的方式是指以注液鉆孔在目標(biāo)主含水層內(nèi)終孔點(diǎn)為中心，沿井下已有巷道呈半圓形或不規(guī)則形狀進(jìn)行