CN114412567A - 一种底板灰岩承压水上原位保水采煤预警方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于煤矿开采技术领域，具体涉及一种底板灰岩承压水上原位保水采煤预警方法，所述预警方法对底板灰岩承压含水层水资源保护性开采进行预警；预警等级包括蓝色等级、黄色等级、橙色等级以及红色等级四种预警等级，预警等级通过四项预警指标进行表征，四项预警指标分别为灰岩承压含水层水位降深与灰岩承压含水层水位允许降深之比η H 、采煤工作面的涌水量变化率v Q 、涌水点水压比降J P 以及采煤工作面涌水中Ca2+的浓度变化率k Ca 。本发明所述预警方法根据四项预警指标进行分析预警，以实现原位保水采煤预警的目的。
Description
技术领域
本发明属于煤矿开采技术领域，具体涉及一种底板灰岩承压水上原位保水采煤预警方法。
背景技术
赋存于煤层底板的奥灰含水层是我国大多数矿区工业和居民生活用水的重要水源。奥灰含水层具有水压大和补给充分的特点，采取传统的煤炭资源开采方式进行底板灰岩承压水上煤炭开采易出现底板涌水现象，不仅威胁矿井生产安全，而且会造成奥灰含水层水资源大量流失、生态水位下降，影响矿区生态环境；同时奥灰含水层沟通采空区污水后水质会被污染，威胁居民用水安全与工业用水环境。自从20世纪90年代学者研究提出“保水采煤”的思路和方法，经过近30年的发展，初步形成了以水资源保护性开采为目标的保水开采技术体系。通过科学的规划和开采，可以实现煤炭开采、水资源保护与生态环境安全三者的协调发展。
然而针对底板灰岩承压水上煤炭开采问题，现有的预警方法多以突水灾害为出发点，以保障安全生产为主要目的，以水压与隔水层厚度为代表的突水系数等为指标对进行灾害预警；而保水开采的出发点是安全高效开采煤炭资源的同时实现对水资源和生态环境保护，需要同时考虑水的资源属性与环境属性。为实现底板灰岩承压水原位保水采煤，需要确定保水开采预警指标及其阈值范围，提出一种底板灰岩承压水上原位保水采煤预警方法，根据不同预警等级及时采取相应措施降低煤炭开采对水资源的扰动程度，避免开采对区域生态环境产生影响。
发明内容
本发明提供底板灰岩承压水上原位保水采煤预警方法，所述预警方法根据监测得到的开采过程中采煤工作面涌水量、采煤工作面涌水中离子浓度、涌水点水压、灰岩承压含水层的水位等指标进行分析预警，以实现原位保水采煤预警的目的。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种底板灰岩承压水上原位保水采煤预警方法，所述预警方法对底板灰岩承压含水层水资源保护性开采进行预警，所述预警方法具体步骤如下：
步骤一、测定表征参数
步骤1.1、开采活动进行前，测定保护目标灰岩承压含水层初始水位H 0，开采活动进行后，测定保护目标灰岩承压含水层实时水位H t；
步骤1.2、开采活动进行前，测定保护目标灰岩承压含水层初始水压P 0 ，开采活动进行后，测定保护目标灰岩含水层的实时水压P t ；
步骤1.3、测定采煤工作面与保护目标底板灰岩承压含水层之间的法线距离h；
步骤1.4、开采活动进行前，测定采煤工作面涌水的初始Ca2+的浓度为C 0(Ca)，开采活动进行后，测定采煤工作面涌水的实时Ca2+的浓度为C t(Ca)；
步骤1.5、开采过程中，设定时间间隔Δt，按照设定的时间间隔Δt，测定采煤工作面涌水的实时总涌水量Q t；
步骤二、计算预警指标，预警指标分别为保护目标灰岩承压含水层水位降深与保护目标灰岩承压含水层水位允许降深之比η H 、采煤工作面的涌水量变化率v Q 、涌水点水压比降J P 以及采煤工作面涌水中Ca2+的浓度变化率k Ca ；
步骤2.1、根据预先已知的保护目标灰岩承压含水层水位允许降深ΔH B和步骤1.1得到的保护目标灰岩承压含水层初始水位H 0以及保护目标灰岩承压含水层实时水位H t，计算保护目标灰岩承压含水层水位降深与保护目标灰岩承压含水层水位允许降深之比η H ；
步骤2.2、根据步骤1.2中的所述保护目标灰岩承压含水层初始水压P 0 和所述保护目标灰岩含水层的实时水压P t 以及步骤1.3中的采煤工作面与保护目标底板灰岩承压含水层之间的法线距离h，计算涌水点水压比降J P ；
步骤2.3、根据步骤1.4中得到的采煤工作面涌水的初始Ca2+的浓度为C 0(Ca)和采煤工作面涌水的实时Ca2+的浓度为C t(Ca)，计算采煤工作面涌水中Ca2+的浓度变化率k Ca ；
步骤2.4、根据步骤1.5中t时刻的采煤工作面的总涌水量Q t和Δt时间间隔之前t-Δt时刻的采煤工作面的总涌水量Q t-Δt ，计算时间间隔Δt内采煤工作面的涌水量变化率v Q ；
步骤三、预警等级判定：根据步骤二中计算得到的保护目标灰岩承压含水层水位降深与保护目标灰岩承压含水层水位允许降深之比η H 、采煤工作面的涌水量变化率v Q 、涌水点水压比降J P 以及采煤工作面涌水中Ca2+的浓度变化率k Ca ，进行预警等级的判定，所述预警等级包括蓝色等级、黄色等级、橙色等级以及红色等级。
作为本发明的进一步优选，所述预警等级具有两种判定标准，具体如下：
第一判定标准为，所述采煤工作面的涌水量变化率v Q 大于5 m3/h2，且所述涌水点水压比降J P 大于0 Pa/m，且所述采煤工作面涌水中Ca2+的浓度变化率k Ca 大于0.3时，仅以灰岩承压含水层水位降深与灰岩承压含水层水位允许降深之比η H 为判定条件，具体判定情况如下；
判定为蓝色等级的情况，保护目标灰岩承压含水层水位降深与保护目标灰岩承压含水层水位允许降深之比η H 属于0～0.2之间；
判定为黄色等级的情况，保护目标灰岩承压含水层水位降深与保护目标灰岩承压含水层水位允许降深之比η H 属于0.2～0.7之间；
判定为橙色等级的情况，保护目标灰岩承压含水层水位降深与保护目标灰岩承压含水层水位允许降深之比η H 属于0.7～1之间；
判定为红色等级的情况，保护目标灰岩承压含水层水位降深与保护目标灰岩承压含水层水位允许降深之比η H 大于1；
第二判定标准为，综合采煤工作面的涌水量变化率v Q 、涌水点水压比降J P 以及采煤工作面涌水中Ca2+的浓度变化率k Ca 三项预警指标为判定条件，具体判定情况如下；
判定为蓝色等级的情况，采煤工作面的涌水量变化率v Q 在5～25 m3/h2之间，且所述涌水点水压比降J P 大于0 Pa/m，且所述采煤工作面涌水中Ca2+的浓度变化率k Ca 在0.3～0.7之间；
判定为黄色等级的情况，情况一，采煤工作面的涌水量变化率v Q 在5～25 m3/h2之间，且所述涌水点水压比降J P 大于0 Pa/m，且所述采煤工作面涌水中Ca2+的浓度变化率k Ca 在大于0.7；情况二，采煤工作面的涌水量变化率v Q 在大于25 m3/h2，且所述涌水点水压比降J P 在0 Pa/m～500 Pa/m之间，且所述采煤工作面涌水中Ca2+的浓度变化率k Ca 在0.3～0.7之间；
判定为橙色等级的情况，情况一，所述采煤工作面的涌水量变化率v Q 在大于25 m3/h2，且所述采煤工作面涌水中Ca2+的浓度变化率k Ca 在大于0.7；情况二，所述采煤工作面的涌水量变化率v Q 在大于25 m3/h2，且所述涌水点水压比降J P 大于500 Pa/m；
判定为红色等级的情况，采煤工作面的涌水量变化率v Q 在大于25 m3/h2，且所述涌水点水压比降J P 大于500 Pa/m，且所述采煤工作面涌水中Ca2+的浓度变化率k Ca 在大于0.7。
作为本发明的进一步优选，所述步骤2.1中，所述保护目标灰岩承压含水层水位降深与保护目标灰岩承压含水层水位允许降深之比η H 的计算公式如下：
η H =（H 0 -H t ）/ΔH B 公式（1）。
作为本发明的进一步优选，所述步骤2.2中，所述涌水点水压比降J P 的计算公式如下：
J P =(P 0 -P t )/ h 公式（2）。
作为本发明的进一步优选，所述步骤2.3中，所述采煤工作面涌水中Ca2+的浓度变化率k Ca 的计算公式如下：
k Ca =（C t (Ca) -C 0(Ca)）/C 0(Ca) 公式（3）。
作为本发明的进一步优选，所述步骤2.4中，所述采煤工作面的涌水量变化率v Q 的计算公式如下：
v Q =（Q t -Q t-Δt ）/Δt 公式（4）。
作为本发明的进一步优选，所述步骤1.5中，Δt的取值范围为4-24h，时间间隔Δt的取值取决于保水采煤过程中的预警等级，具体取值标准如下：
7.1、采煤工作面初采期间，Δt取值需小于8h，并进行预警等级的判定；
7.2 、采煤工作面进入正常回采后，根据步骤7.1中判定的预警等级，动态调整时间间隔Δt：
7.2.1、底板灰岩承压水上原位保水采煤预警等级判定为蓝色等级时，时间间隔Δt取值12-24h；
7.2.2、底板灰岩承压水上原位保水采煤预警等级判定为黄色等级时，时间间隔Δt取值8-12h；
7.2.3、底板灰岩承压水上原位保水采煤预警等级判定为橙色等级时，时间间隔Δt取值4-8h；
7.2.4、底板灰岩承压水上原位保水采煤预警等级判定为红色等级时，时间间隔Δt取值小于4h。
通过以上技术方案，相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
1、本发明根据监测得到的开采过程中采煤工作面的涌水量变化率v Q 、涌水点水压比降J P 、灰岩承压含水层水位降深与灰岩承压含水层允许降深之比η H 和采煤工作面涌水中Ca2+的浓度变化率k Ca 四项预警指标，采用两种判定标准的判定进行分析预警，以实现底板灰岩承压水上原位保水开采，该方法对矿井地质条件的适应性强，可推动实现底板承压含水层上原位保水采煤。
2、本发明具有两种判定标准，综合两种判定标准的四项预警指标进行判定，可以对特殊情况进行预警，大大提高了预警精度。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明底板灰岩承压水上原位保水采煤预警方法的流程示意图；
图2是本发明底板灰岩承压水上原位保水采煤预警方法的矿井监测布置示意图；
图3是本发明底板灰岩承压水上原位保水采煤预警方法的矿井监测布置立体示意图。
图中：1、采煤工作面；2、水文观测钻孔；3、探测钻孔；4、巷道；5、排水沟渠。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
本发明的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本发明的限制。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本发明的保护范围。
本实施方案提供一种底板灰岩承压水上原位保水采煤预警方法，包括矿井，所述矿井包括若干采煤工作面1和若干巷道4，所述矿井上方地表钻取有直至底板灰岩含水层层位的m个水文观测钻孔2，每个所述巷道4内设有排水沟渠5，所述预警方法对开采活动引起的灰岩承压含水层水资源破坏程度进行预警，所述预警方法还包括地面总站。
所述预警方法具体步骤如下：
步骤一、测定表征参数
步骤1.1、开采活动进行前，测定保护目标灰岩承压含水层初始水位H 0，开采活动进行后，测定保护目标灰岩承压含水层实时水位H t；
步骤1.2、开采活动进行前，测定保护目标灰岩承压含水层初始水压P 0 ，开采活动进行后，测定保护目标灰岩含水层的实时水压P t ；
步骤1.3、测定采煤工作面与保护目标底板灰岩承压含水层之间的法线距离h；
步骤1.4、开采活动进行前，测定采煤工作面涌水的初始Ca2+的浓度为C 0(Ca)，开采活动进行后，测定采煤工作面涌水的实时Ca2+的浓度为C t(Ca)；
步骤1.5、开采过程中，设定时间间隔Δt，按照设定的时间间隔Δt，测定采煤工作面涌水的实时总涌水量Q t。
上述步骤1.5中，Δt的取值范围为4-24h，时间间隔Δt的取值取决于保水采煤过程中的预警等级，具体取值标准如下：
7.1、采煤工作面初采期间，Δt取值需小于8h，并进行预警等级的判定；
7.2 、采煤工作面进入正常回采后，根据步骤7.1中判定的预警等级，动态调整时间间隔Δt：
7.2.1、底板灰岩承压水上原位保水采煤预警等级判定为蓝色等级时，时间间隔Δt取值12-24h；
7.2.2、底板灰岩承压水上原位保水采煤预警等级判定为黄色等级时，时间间隔Δt取值8-12h；
7.2.3、底板灰岩承压水上原位保水采煤预警等级判定为橙色等级时，时间间隔Δt取值4-8h；
7.2.4、底板灰岩承压水上原位保水采煤预警等级判定为红色等级时，时间间隔Δt取值小于4h。
具体的，时间间隔Δt具有两种取值标准，采煤工作面初采期间，Δt取值需小于8h，并进行预警等级的判定；采煤工作面进入正常回采后，根据步骤7.1中判定的预警等级，动态调整时间间隔Δt，判定为蓝色等级、黄色等级、橙色等级、红色等级时，分别对应Δt为12-24h、Δt为8-12h、Δt为4-8h、Δt小于4h；也就是，开采初期进行一次预警，根据一次预警的等级来确定开采活动中时间间隔Δt的取值从而进行二次预警，通过两次预警来更精确的对底板灰岩承压水上原位保水进行把控。
在进行步骤一测定表征参数前，需先进行预警前准备，所述预警前准备具体包括以下步骤：
步骤a.1、在m个所述水文观测钻孔2内安装水位计，并确定每个所述采煤工作面1上方地表的灰岩承压含水层水位允许降深ΔH B，即为保护目标灰岩承压含水层水位允许降深ΔH B。m个所述水位计通过无线信号或者通信线缆，与所述地面总站连接，从而将若干所述水位计测定的数值传输至所述地面总站；所述保护目标灰岩承压含水层水位允许降深ΔH B，根据开采活动所在地区的环境进行确定，为预先确定值。
步骤a.2、在每个所述排水沟渠5内安装一个水量监测仪和一个离子检测仪，所述水量监测仪用于测定对应所述排水沟渠5内的水量，所述离子检测仪用于测定对应所述排水沟渠5内的Ca2+浓度。每个所述水量监测仪通过无线信号或者通信线缆，与所述地面总站连接，从而将每个所述水量监测仪测定的数值传输至所述地面总站；每个所述离子检测仪通过无线信号或者通信线缆，与所述地面总站连接，从而将每个所述离子检测仪测定的数值传输至所述地面总站。
步骤a.3、在若干所述巷道4内布置n个探测钻孔3，对每个所述探测钻孔3进行密封并安装一个压力表。所述压力表用于检测所述探测钻孔3内的压力；每个所述压力表通过无线信号或者通信线缆，与所述地面总站连接，从而将每个所述压力表测定的数值传输至所述地面总站。
其中，设置n个所述探测钻孔3并测所述探测钻孔3内压力的目的是，因无法预先得知矿井下何处会发生涌水，从而在巷道4内间隔布置若干所述探测钻孔3，根据各所述探测钻孔3的压力变化可以确定涌水点所在位置范围。
进一步的，关于步骤一测定表征参数，具体测定方式如下：
步骤b.1、根据步骤a.1，开采活动进行前，每个水位计对其对应的所述水文观测钻孔2内的水位进行测定，得到m个保护目标灰岩承压含水层初始水位H 0 1 、H 0 2 、H 0 3 ……H 0 m ，将测定得到的数据传输至所述地面总站；开采活动进行后，每个所述水位计对其对应的所述水文观测钻孔2内的水位进行实时测定，每个时刻均得到m个保护目标灰岩承压含水层实时水位H t 1 、H t 2 、H t 3 ……H t m ；
步骤b.2、根据步骤a.3，开采活动进行前，各所述压力表对其对应的所述探测钻孔3内的压力测定得到的压力值分别为P 0 1 ’、P 0 2 ’、P 0 3 ’……P 0 n ’，经过计算，得到n个保护目标灰岩承压含水层初始水压P 0 1 、P 0 2 、P 0 3 ……P 0 n ；开采活动进行后，各所述压力表对其对应的所述探测钻孔3内的测定得到的实时压力值分别为P t 1 ’、P t 2 ’、P t 3 ’……P t n ’，经过计算，得到n个保护目标灰岩含水层的实时水压P t 1 、P t 2 、P t 3 ……P t n ；
步骤b.3、根据步骤a.3布置的n个探测钻孔3，记录各探测钻孔3所在点与保护目标灰岩承压含水层之间的法线距离h 1 、h 2 、h 3 ……h n ；
步骤b.4、根据步骤a.2，开采活动进行前，各所述离子检测仪对相应巷道4内的Ca2+浓度进行测定，各所述离子检测仪测定的Ca2+浓度的平均值为采煤工作面涌水的初始Ca2+的浓度为C 0(Ca)；开采活动进行后，各所述离子检测仪对相应巷道4内的Ca2+浓度进行实时测定，各所述离子检测仪测定的实时Ca2+浓度的平均值为采煤工作面涌水的实时Ca2+的浓度为C t(Ca)；
步骤b.5、根据步骤a.2，各所述水量监测仪对相应巷道4内的涌水量进行实时测定，各所述水量监测仪实时测定的涌水量的总和为采煤工作面涌水的实时总涌水量Q t；
步骤二、计算预警指标，预警指标分别为保护目标灰岩承压含水层水位降深与保护目标灰岩承压含水层水位允许降深之比η H 、采煤工作面的涌水量变化率v Q 、涌水点水压比降J P 以及采煤工作面涌水中Ca2+的浓度变化率k Ca ；
步骤2.1、根据预先已知的保护目标灰岩承压含水层水位允许降深ΔH B和步骤1.1得到的保护目标灰岩承压含水层初始水位H 0和保护目标灰岩承压含水层实时水位H t，计算保护目标灰岩承压含水层水位降深与保护目标灰岩承压含水层水位允许降深之比η H ；
所述保护目标灰岩承压含水层水位降深与保护目标灰岩承压含水层水位允许降深之比η H 的计算公式如下：
η H =（H 0 -H t ）/ΔH B 公式（1）。
步骤2.2、根据步骤1.2中的保护目标灰岩承压含水层初始水压P 0 和保护目标灰岩含水层的实时水压P t 以及步骤1.3中的采煤工作面与保护目标底板灰岩承压含水层之间的法线距离h，计算涌水点水压比降J P ；
所述涌水点水压比降J P 的计算公式如下：
J P =(P 0 -P t )/ h 公式（2）。
步骤2.3、根据步骤1.4中得到的采煤工作面涌水的初始Ca2+的浓度为C 0(Ca)和采煤工作面涌水的实时Ca2+的浓度为C t(Ca)，计算采煤工作面涌水中Ca2+的浓度变化率k Ca ；
所述采煤工作面涌水中Ca2+的浓度变化率k Ca 的计算公式如下：
k Ca =（C t (Ca) -C 0(Ca)）/C 0(Ca) 公式（3）。
步骤2.4、根据步骤1.5中的采煤工作面涌水的实时总涌水量Q t与其Δt时间间隔之前Q t-Δt ，计算时间间隔Δt内采煤工作面的涌水量变化率v Q ；
所述采煤工作面的涌水量变化率v Q 的计算公式如下：
v Q =（Q t -Q t-Δt ）/Δt 公式（4）。
进一步的，关于步骤二计算预警指标，由于每个矿的地质条件均存在差异，甚至一个矿井的不同采煤工作面1的开采时的条件差异也较明显，导致矿井灰岩承压含水层层位、水压和Ca2+含量，以及矿井正常生产时的涌水量以及矿井涌水Ca2+含量是不一样的。为保证本方法对现场的适用性更好，故本实施方案不选择具体的参数作为指标，而是选择转换后的变化率作为预警指标，具体每项预警指标的计算如下：
步骤c.1、计算保护目标灰岩承压含水层水位降深与保护目标灰岩承压含水层水位允许降深之比η H ：
根据步骤a.1预先确定的保护目标灰岩承压含水层水位允许降深ΔH B和步骤b.1得到的m个保护目标灰岩承压含水层初始水位H 0 1 、H 0 2 、H 0 3 ……H 0 m 以及每个时刻测定的m个保护目标灰岩承压含水层实时水位H t 1 、H t 2 、H t 3 ……H t m ，计算每个时刻的m个灰岩含水层水位降深与灰岩含水层水位允许降深之比η H m ；
所述保护目标灰岩承压含水层水位降深与保护目标灰岩承压含水层水位允许降深之比η H 的计算公式如下：
η H m =（H 0 m -H t m ）/ΔH B 公式（1-1）。
公式（1-1）中的H 0 m 为所测采煤工作面1内所含的所述水文观测钻孔2内水位计测定的初始水位。如一个采煤工作面1内含有多个所述水文观测钻孔2，那么就需要此采煤工作面1内的每个所述水文观测钻孔2测得的初始水位与实时水位，均需通过公式（1-1）进行相应保护目标灰岩承压含水层水位降深与保护目标灰岩承压含水层水位允许降深之比η H 的计算。因巷道4内具有若干个采煤工作面1，因此需要通过每个采煤工作面1内的所述水文观测钻孔2内水位计测定的数据，进行保护目标灰岩含水层水位降深与保护目标灰岩含水层水位允许降深之比η H 的计算。
关于选取保护目标灰岩含水层水位降深与保护目标灰岩含水层水位允许降深之比η H 作为预警指标是因为：不同矿井不同采煤工作面1处保护目标灰岩承压含水层的初始水位不一样，同时当地的生态允许的水位下降量也不一样，若开采活动导致的灰岩承压含水层水位下降控制未达到生态允许最大值，则不会破坏生态，可以接受。测得的水位降深与生态允许降深之比η H ；表示含水层水位下降量达到了生态允许量的百分之几。若降深之比大于1则表明已水位下降已超过允许值，情况很严重，会影响当地居民用水和生态环境。
步骤c.2、计算采煤工作面的涌水量变化率v Q ：
步骤c.2.1、设定一固定时间间隔Δt；
步骤c.2.2、将步骤b.2中的采煤工作面涌水的实时总涌水量Q t与其Δt时间间隔之前的时刻得到的采煤工作面涌水的实时总涌水量Q t-Δt 相减，得到固定时间间隔Δt内采煤工作面的涌水量Q t -Q t-Δt ；
步骤c.2.3、根据步骤c.2.1中的固定时间间隔Δt、步骤c.2.2中的固定时间间隔Δt内采煤工作面的涌水量Q t -Q t-Δt ，计算采煤工作面的涌水量变化率v Q ；
所述采煤工作面的涌水量变化率v Q 的计算公式如下：
v Q =（Q t -Q t-Δt ）/Δt 公式（4）。
其中，设定的固定时间间隔Δt的取值范围为4-24h。
关于选取采煤工作面的涌水量变化率v Q 作为预警指标是因为：不同矿井不同采煤工作面1的初始涌水量和发生底板灰岩水涌水时的涌水量是不一样的，但是通过转换为涌水量变化率v Q ，可以表示出开采活动导致的涌水量变化速度，该速度越大，表明短时内涌水量增大越多，程度越严重。
步骤c.3、计算涌水点水压比降J P ：
步骤c.3.1、根据步骤a.3布置的n个探测钻孔3，记录各探测钻孔3所在点与灰岩承压含水层之间的法线距离h 1 、h 2 、h 3 ……h n ；
其中，各探测钻孔3所在点与灰岩承压含水层之间的法线距离为预先即可得知的确定值；为了保证探测钻孔3上的压力表测得的压力为有效值，将任意相邻两个探测钻孔3之间的间距设置为均不超过50m。
步骤c.3.2、根据步骤b.2中的n个保护目标灰岩承压含水层初始水压P 0 1 、P 0 2 、P 0 3 ……P 0 n 和n个保护目标灰岩含水层的实时水压P t 1 、P t 2 、P t 3 ……P t n 以及步骤3.3.1中各探测钻孔3所在点与灰岩承压含水层之间的法线距离h 1 、h 2 、h 3 ……h n ，计算涌水点水压比降J P ；
所述涌水点水压比降J P n 的计算公式如下：
J P n =(P 0 n -P t n )/h n 公式（2-1）；
公式（2-1）中，P 0 n = P 0 n ’+ρgh n ，P t n = P t n ’+ρgh n ；P 0 n ’为第n个压力表测定的第n个探测钻孔3内的初始压力值；P t n ’为t时刻第n个压力表测定的第n个探测钻孔3内的压力值。
其中，P 0 n 为探测钻孔3内的初始压力与，探测钻孔3所在点与采煤工作面之间压差的和；P t n 探测钻孔3内的实时压力与，探测钻孔所在点与采煤工作面之间压差的和。也就是，以第一个探测钻孔3为例，P 0 1 为第一个探测钻孔3内压力表测得的初始水压P 0 1 ’+第一个探测钻孔3所在点与采煤工作面1之间压差ρgh 1 （ρ为水密度、g为重力加速度、h 1 为第一个探测钻孔3所在点至采煤工作面1之间的法线距离），即P 0 1 =6P 0 1 ’+ρgh 1 ；P t 1 为t时刻第一个探测钻孔3内压力表测得的水压P t 1 ’+第一个探测钻孔3所在点与采煤工作面1之间压差ρgh 1 ，即P t 1 = P t 1 ’+ρgh 1 。
关于选取涌水点水压比降J P 作为预警指标是因为：不同矿井不同采煤工作面1处探测钻孔3监测的灰岩承压含水层的初始水压和破坏后水压是不一样的。采煤工作面1处监测到的水压是关于工作面涌水点与底板灰岩承压含水层之间的法线距离h的函数，通过将初始水压P 0与变化后的水压P t 的差值除以h，得出每米水压降，可以反映水压的变化情况，比单一的水压数值变化适用性更好。
步骤c.4、计算采煤工作面涌水中Ca2+的浓度变化率k Ca ：
根据步骤b.4中得到的采煤工作面涌水的初始Ca2+的浓度为C 0(Ca)和采煤工作面涌水的实时Ca2+的浓度为C t(Ca)，计算采煤工作面涌水中Ca2+的浓度变化率k Ca ；
所述采煤工作面涌水中Ca2+的浓度变化率k Ca 的计算公式如下：
k Ca =（C t (Ca) -C 0(Ca)）/C 0(Ca) 公式（3）。
关于选取采煤工作面涌水中Ca2+的浓度变化率k Ca 作为预警指标是因为：不同矿井不同采煤工作面1处灰岩承压含水层的Ca2+含量和矿井涌水的Ca2+含量不一样，因此用Ca2+离子浓度的变化不能反映灰岩水在矿井涌水中的比例。用采煤工作面涌水中Ca2+的浓度变化率k Ca 来反映，若k Ca 较小，表明Ca2+浓度变化情况不明显，涌水的补给来源未发生明显改变。
步骤三、预警等级判定：根据步骤二中计算得到的保护目标灰岩承压含水层水位降深与保护目标灰岩承压含水层水位允许降深之比η H 、采煤工作面的涌水量变化率v Q 、涌水点水压比降J P 以及采煤工作面涌水中Ca2+的浓度变化率k Ca ，进行预警等级的判定，所述预警等级包括蓝色等级、黄色等级、橙色等级以及红色等级。
所述预警等级具有两种判定标准，具体如下：
第一判定标准为，所述采煤工作面的涌水量变化率v Q 大于5 m3/h2，且所述涌水点水压比降J P 大于0 Pa/m，且所述采煤工作面涌水中Ca2+的浓度变化率k Ca 大于0.3时，仅以灰岩承压含水层水位降深与灰岩承压含水层水位允许降深之比η H 为判定条件，具体判定情况如下：
判定为蓝色等级的情况，灰岩承压含水层水位降深与灰岩承压含水层水位允许降深之比η H 属于0～0.2之间；
判定为黄色等级的情况，灰岩承压含水层水位降深与灰岩承压含水层水位允许降深之比η H 属于0.2～0.7之间；
判定为橙色等级的情况，灰岩承压含水层水位降深与灰岩承压含水层水位允许降深之比η H 属于0.7～1之间；
判定为红色等级的情况，灰岩承压含水层水位降深与灰岩承压含水层水位允许降深之比η H 大于1。
第二判定标准为，综合采煤工作面的涌水量变化率v Q 、涌水点水压比降J P 以及采煤工作面涌水中Ca2+的浓度变化率k Ca 三项预警指标为判定条件，具体判定情况如下；
判定为蓝色等级的情况，采煤工作面的涌水量变化率v Q 在5～25 m3/h2之间，且所述涌水点水压比降J P 大于0 Pa/m，且所述采煤工作面涌水中Ca2+的浓度变化率k Ca 在0.3～0.7之间；
判定为黄色等级的情况，情况一，采煤工作面的涌水量变化率v Q 在5～25 m3/h2之间，且所述涌水点水压比降J P 大于0 Pa/m，且所述采煤工作面涌水中Ca2+的浓度变化率k Ca 在大于0.7；情况二，采煤工作面的涌水量变化率v Q 在大于25 m3/h2，且所述涌水点水压比降J P 在0 Pa/m～500 Pa/m之间，且所述采煤工作面涌水中Ca2+的浓度变化率k Ca 在0.3～0.7之间；
判定为橙色等级的情况，情况一，所述的采煤工作面的涌水量变化率v Q 在大于25m3/h2，且所述采煤工作面涌水中Ca2+的浓度变化率k Ca 在大于0.7；情况二，所述的采煤工作面的涌水量变化率v Q 在大于25 m3/h2，且所述涌水点水压比降J P 大于500 Pa/m；
判定为红色等级的情况，采煤工作面的涌水量变化率v Q 在大于25 m3/h2之间，且所述涌水点水压比降J P 大于500 Pa/m，且所述采煤工作面涌水中Ca2+的浓度变化率k Ca 在大于0.7。
具体为，地面总站将步骤三中测定的所有数据与步骤四中的两种判定标准分别进行对比，满足对应预警等级条件即为相应预警等级。如第一判定标准与第二判定标准判定得出的预警等级不一致，以更高的预警等级为此采煤工作面的预警等级判定。
当判定为蓝色等级时，提醒工作人员注意参数异常，安排人员到现场核实涌水情况，继续关注参数波动情况，直至恢复正常；
当判定为黄色等级时，提醒工作人员注意参数异常，安排人员到现场核实涌水情况，组织增大排水能力，将涌水及时排出工作面，并制定橙色预警和红色预警时的处理方案，持续关注参数波动情况，直至恢复正常。
当判定为橙色等级时，安排人员到现场核实涌水情况，根据制定的处理方案，确定涌水通道，通过注浆钻孔对涌水通道进行注浆封堵，以抑制底板灰岩水资源流失，持续关注参数波动情况，直至恢复正常。
当判定为红色等级时，安排人员到现场核实涌水情况，按照制定的处理方案，若为第一判定标准，需确定涌水通道位置，通过注浆钻孔对涌水通道进行注浆封堵，以抑制底板灰岩水资源流失，待水位恢复后再恢复生产。若为第二判定标准，需对于涌水工作面进行封闭，通过注浆钻孔对涌水通道进行注浆封堵，以抑制底板灰岩水资源流失，待涌水量正常后再恢复生产。
上述两种判定标准的判定原理：
（a）关于第一判定标准，以水位降深作为判定标准
水文观测钻孔2受距工作面距离的影响，不能及时反映底板灰岩水资源的流失，可能需整个矿区的灰岩水发生大量的流失，较远的水文观测钻孔2水位才能发生变化，这时水文观测钻孔2测得的含水层水位具有的滞后性特点。另一方面，水位是决定该区域底边生态及居民用水的决定指标，因此具有单一指标决定作用。
因此有可能出水量小，涌水点距水文观测钻孔2小，需较长时间才会有水位变化；也有可能水量大，水文观测钻孔2，短时间就有明显的水位变化，但不管是多长时间，只要水位变化了，均可进行预警，但要求其他的指标有一些变化以表明确实是开采导致的灰岩承压含水层水位下井。
（b）关于第二判定标准，以水量、水压和离子作为判定标准
这三个指标是综合影响的，矿井涌水量仅反映此时采煤工作面需排出多少水，水压降是水压即水位降了多少，离子是涌水的来源是否来自灰岩水。
因此不能根据这三个指标其中的某单一指标便进行判定预警。
①若矿井涌水量很大，可能是顶板淋水增加或者导通采空区废水，因此需结合水压变化和涌水量变化，根据离子看是否是灰岩水补给以确定是否破坏灰岩水，根据水压降判断破坏程度。
②若水压发生明显降低，可能是一处局部的灰岩水，未与整个灰岩承压含水层联通，灰岩水总量不大，完全抽干排出即可，对生态影响较小，因此需结合离子浓度变化和涌水量变化，根据离子看灰岩水补给占矿井涌水的比例，根据涌水量降判断灰岩承压含水层的富水情况。
③若离子发生明显变化，可能是本身矿井正常涌水量较小，此时底板有一较小的裂隙发生灰岩水涌水，则占整个矿井涌水的比例较高，为主要补给来源。因此需结合水压变化和涌水量变化，若水压变化较小，表明含水层水位变化不大，补给充足。若涌水量变化小，表明涌水通道不大，量较小，若涌水量变化大，表明灰岩涌水量较大，同时整个矿井涌水量很大，可能发生淹井风险。
综上，需要综合判定，需离子变化大以保证破坏了灰岩水且是主要充水来源，需水压变化以表明开采破坏含水层水位破坏了生态，需涌水量以表明灰岩水水资源流失量并及时预警涌水危险，保证人员安全。
实施例1
本实施例提供一种优选实施方案，设定某矿采煤工作面地面标高+1023 m，煤层底板标高+621 m，煤层底板赋存有太原组灰岩承压含水层、本溪组灰岩承压含水层和奥陶系灰岩承压含水层（下述以奥灰承压含水层为例）。保护目标含水层为奥灰承压含水层，奥灰承压含水层位于煤层下方100 m处，初始水压P 0为5 MPa。采煤工作面涌水的初始总涌水量Q 0为50 m3/h、初始Ca2+的浓度为C 0(Ca)为32 mg/L、奥灰承压含水层初始水位H 0为+1021 m，预警区域保护目标奥灰承压含水层的水资源承载力允许水位降深ΔH B为3 m。由于采煤工作面1地质条件较好，内部没有发育断层及陷落柱等地质构造，因此探测钻孔3的布置间距为50m，初采期间时间间隔Δt为8h。
通过水文观测钻孔2内的水位计，排水沟渠5内布置的离子检测仪和水量监测仪来实时监测采煤工作面涌水的实时总涌水量为Q t、采煤工作面涌水中的实时Ca2+的浓度C t (Ca)、n个奥灰承压含水层初始水压P 0 1 、P 0 2 、P 0 3 ……P 0 n 、n个奥灰承压含水层的实时水压P t 1 、P t 2 、P t 3 ……P t n 以及奥灰承压含水层的实时水位H t ，监测数据通过通讯线缆传输至原位保水开采预警地面总站。
假设采煤工作面初采期间，推进54 m时出现涌水现象，根据原位保水开采预警地面总站显示，8h内，采煤工作面涌水的实时总涌水量为Q t由50 m3/h增至270 m3/h，采煤工作面涌水中的实时Ca2+的浓度C t (Ca)由32 mg/L增至60 mg/L，一个探测钻孔3处的奥灰承压含水层的实时水压P t 为4.8 MPa。奥灰承压含水层水位由+1021 m降至+1020.7 m。
计算可得采煤工作面的涌水量变化率v Q 为27.5 m3/h2、涌水点水压比降J P 为2000Pa/m、奥灰承压含水层水位降深与奥灰承压含水层允许降深之比η H 为10%和采煤工作面涌水中Ca2+的浓度变化率k Ca 为87.5%。
由于采煤工作面的涌水量变化率v Q =27.5 m3/h2＞25 m3/h2，涌水点水压比降J P =2000Pa/m大于500 Pa/m，奥灰承压含水层水位降深与奥灰承压含水层允许降深之比η H =10%在0～0.2之间，采煤工作面涌水中Ca2+的浓度变化率k Ca =87.5%＞0.7，综合分析确定达到红色预警等级。
此时将时间间隔Δt设定为4h继续进行监测。在采取原位保水措施后工作面涌水得到控制，实时总涌水量为Q t降至60 m3/h后稳定，奥灰承压含水层水位恢复至1021m，将时间间隔Δt设定为8h继续进行监测。
采煤工作面进入正常回采后，将时间间隔Δt设定为24h进行监测，推进300 m时再次出现涌水现象，24h内，采煤工作面涌水的实时总涌水量为Q t由60 m3/h增至204 m3/h，一个探测钻孔3处的奥灰承压含水层的实时水压P t 为4.96 MPa。采煤工作面涌水中的实时Ca2+的浓度C t (Ca)为42 mg/L，奥灰承压含水层水位为1020.85m。计算得采煤工作面的涌水量变化率v Q 为6m3/h2，且所述涌水点水压比降J P 为400 Pa/m，且所述采煤工作面涌水中Ca2+的浓度变化率k Ca 为31.25%，奥灰承压含水层水位降深与奥灰承压含水层允许降深之比η H 为5%，综合分析确定达到蓝色预警等级。将时间间隔Δt设定为12h继续进行监测。
实施例2
设定某矿采煤工作面地面标高+10 m，煤层底板标高-491 m，煤层底板赋存有太原组灰岩承压含水层、本溪组灰岩承压含水层和奥陶系灰岩承压含水层（下述以奥灰承压含水层为例）。保护目标含水层为奥灰承压含水层，奥灰含水层位于煤层下方110 m处，初始水压P 0为5.97 MPa。采煤工作面涌水的初始总涌水量Q 0为28 m3/h、初始Ca2+的浓度为C 0(Ca)为36 mg/L、奥灰含水层初始水位H 0为+6 m，预警区域保护目标奥灰承压含水层的水资源承载力允许水位降深ΔH B为2 m。由于采煤工作面1地质条件较差，内部发育有断层及陷落柱等地质构造，因此探测钻孔3的布置间距为20m，初采期间时间间隔Δt为8h。
通过水文观测钻孔2内的水位计，排水沟渠5内布置的离子检测仪和水量监测仪来实时监测采煤工作面涌水的实时总涌水量为Q t、采煤工作面涌水中的实时Ca2+的浓度C t (Ca)、n个奥灰承压含水层初始水压P 0 1 、P 0 2 、P 0 3 ……P 0 n 、n个灰岩承压含水层的实时水压P t 1 、P t 2 、P t 3 ……P t n 以及奥灰承压含水层的实时水位H t ，监测数据通过通讯线缆7传输至原位保水开采预警地面总站6。
假设采煤工作面进入正常回采后，推进268 m时出现涌水现象，此时时间间隔Δt为24h，根据原位保水开采预警地面总站显示,24 h内，采煤工作面涌水的实时总涌水量为Q t由28 m3/h增至172 m3/h，采煤工作面涌水中的实时Ca2+的浓度C t (Ca)由36 mg/L增至48mg/L，一个探测钻孔3处的奥灰承压含水层的实时水压P t 为5.96 MPa，奥灰承压含水层水位由+6 m降至+5.9 m。
计算可得采煤工作面的涌水量变化率v Q 为6m3/h2、涌水点水压比降J P 为90.91 Pa/m、奥灰承压含水层水位降深与奥灰承压含水层允许降深之比η H 为5%和采煤工作面涌水中Ca2+的浓度变化率k Ca 为33.3%。
由于采煤工作面的涌水量变化率v Q =6 m3/h2在5～25 m3/h2之间，涌水点水压比降J P =90.91×104 Pa/m在0 Pa/m～500 Pa/m之间，奥灰承压含水层水位降深与奥灰承压含水层允许降深之比η H =5%在0～0.2之间，采煤工作面涌水中Ca2+的浓度变化率k Ca =33.3%在0.3～0.7，综合分析确定达到蓝色预警等级。将时间间隔Δt设定为12h进行监测。
工作面推进至450m再次出现涌水现象，12h内，采煤工作面涌水的实时总涌水量为Q t由60 m3/h增至372 m3/h，一个探测钻孔3处的奥灰承压含水层的实时水压P t 为5.93 MPa，采煤工作面涌水中的实时Ca2+的浓度C t (Ca)为50 mg/L，奥灰承压含水层水位为1020.85m，奥灰承压含水层水位为+5.8 m。
计算得采煤工作面的涌水量变化率v Q 为26m3/h2，且所述涌水点水压比降J P 为363.6 Pa/m，且所述采煤工作面涌水中Ca2+的浓度变化率k Ca 为38.89%，奥灰承压含水层水位降深与奥灰承压含水层允许降深之比η H 为10%，综合分析确定达到黄色预警等级。将时间间隔Δt设定为8h继续进行监测。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本申请中所述的“和/或”的含义指的是各自单独存在或两者同时存在的情况均包括在内。
本申请中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (7)
1. 一种底板灰岩承压水上原位保水采煤预警方法，其特征在于，所述预警方法对底板灰岩承压含水层水资源保护性开采进行预警，所述预警方法具体步骤如下：
步骤一、测定表征参数
步骤1.1、开采活动进行前，测定保护目标灰岩承压含水层初始水位H 0，开采活动进行后，测定保护目标灰岩承压含水层实时水位H t；
步骤1.2、开采活动进行前，测定保护目标灰岩承压含水层初始水压P 0 ，开采活动进行后，测定保护目标灰岩含水层的实时水压P t ；
步骤1.3、测定采煤工作面与保护目标底板灰岩承压含水层之间的法线距离h；
步骤1.4、开采活动进行前，测定采煤工作面涌水的初始Ca2+的浓度为C 0(Ca)，开采活动进行后，测定采煤工作面涌水的实时Ca2+的浓度为C t(Ca)；
步骤1.5、开采过程中，设定时间间隔Δt，按照设定的时间间隔Δt，测定采煤工作面涌水的实时总涌水量Q t；
步骤二、计算预警指标，所述预警指标分别为保护目标灰岩承压含水层水位降深与保护目标灰岩承压含水层水位允许降深之比η H 、采煤工作面的涌水量变化率v Q 、涌水点水压比降J P 以及采煤工作面涌水中Ca2+的浓度变化率k Ca ；
步骤2.1、根据预先已知的保护目标灰岩承压含水层水位允许降深ΔH B和步骤1.1得到的保护目标灰岩承压含水层初始水位H 0以及保护目标灰岩承压含水层实时水位H t，计算保护目标灰岩承压含水层水位降深与保护目标灰岩承压含水层水位允许降深之比η H ；
步骤2.2、根据步骤1.2中的保护目标灰岩承压含水层初始水压P 0 和保护目标灰岩含水层的实时水压P t 以及步骤1.3中的采煤工作面与保护目标底板灰岩承压含水层之间的法线距离h，计算涌水点水压比降J P ；
步骤2.3、根据步骤1.4中得到的采煤工作面涌水的初始Ca2+的浓度为C 0(Ca) 和采煤工作面涌水的实时Ca2+的浓度为C t(Ca) ，计算采煤工作面涌水中Ca2+的浓度变化率k Ca ；
步骤2.4、根据步骤1.5中t时刻采煤工作面的总涌水量Q t和Δt时间间隔之前t-Δt时刻的采煤工作面的总涌水量Q t-Δt ，计算时间间隔Δt内采煤工作面的涌水量变化率v Q ；
步骤三、预警等级判定：根据步骤二中计算得到的保护目标灰岩承压含水层水位降深与保护目标灰岩承压含水层水位允许降深之比η H 、采煤工作面的涌水量变化率v Q 、涌水点水压比降J P 以及采煤工作面涌水中Ca2+的浓度变化率k Ca ，进行预警等级的判定，所述预警等级包括蓝色等级、黄色等级、橙色等级以及红色等级。
2.根据权利要求1所述的一种底板灰岩承压水上原位保水采煤预警方法，其特征在于，所述预警等级具有两种判定标准，具体如下：
第一判定标准为，所述采煤工作面的涌水量变化率v Q 大于5 m3/h2，且所述涌水点水压比降J P 大于0Pa/m，且所述采煤工作面涌水中Ca2+的浓度变化率k Ca 大于0.3时，仅以保护目标灰岩承压含水层水位降深与保护目标灰岩承压含水层水位允许降深之比η H 为判定条件，具体判定情况如下；
判定为蓝色等级的情况，保护目标灰岩承压含水层水位降深与保护目标灰岩承压含水层水位允许降深之比η H 属于0～0.2之间；
判定为黄色等级的情况，保护目标灰岩承压含水层水位降深与保护目标灰岩承压含水层水位允许降深之比η H 属于0.2～0.7之间；
判定为橙色等级的情况，保护目标灰岩承压含水层水位降深与保护目标灰岩承压含水层水位允许降深之比η H 属于0.7～1之间；
判定为红色等级的情况，保护目标灰岩承压含水层水位降深与保护目标灰岩承压含水层水位允许降深之比η H 大于1；
第二判定标准为，综合采煤工作面的涌水量变化率v Q 、涌水点水压比降J P 以及采煤工作面涌水中Ca2+的浓度变化率k Ca 三项预警指标为判定条件，具体判定情况如下；
判定为蓝色等级的情况，采煤工作面的涌水量变化率v Q 在5～25 m3/h2之间，且所述涌水点水压比降J P 大于0Pa/m，且所述采煤工作面涌水中Ca2+的浓度变化率k Ca 在0.3～0.7之间；
判定为黄色等级的情况，情况一，采煤工作面的涌水量变化率v Q 在5～25 m3/h2之间，且所述涌水点水压比降J P 大于0Pa/m，且所述采煤工作面涌水中Ca2+的浓度变化率k Ca 在大于0.7；情况二，采煤工作面的涌水量变化率v Q 在大于25m3/h2，且所述涌水点水压比降J P 在0Pa/m～500 Pa/m之间，且所述采煤工作面涌水中Ca2+的浓度变化率k Ca 在0.3～0.7之间；
判定为橙色等级的情况，情况一，所述采煤工作面的涌水量变化率v Q 在大于25 m3/h2，且所述采煤工作面涌水中Ca2+的浓度变化率k Ca 在大于0.7；情况二，所述采煤工作面的涌水量变化率v Q 在大于25 m3/h2，且所述涌水点水压比降J P 大于500 Pa/m；
判定为红色等级的情况，采煤工作面的涌水量变化率v Q 在大于25 m3/h2，且所述涌水点水压比降J P 大于500 Pa/m，且所述采煤工作面涌水中Ca2+的浓度变化率k Ca 在大于0.7。
3.根据权利要求1所述的一种底板灰岩承压水上原位保水采煤预警方法，其特征在于，所述步骤2.1中，所述保护目标灰岩承压含水层水位降深与保护目标灰岩承压含水层水位允许降深之比η H 的计算公式如下：
η H =（H 0 -H t ）/ΔH B 公式（1）。
4.根据权利要求1所述的一种底板灰岩承压水上原位保水采煤预警方法，其特征在于，所述步骤2.2中，所述涌水点水压比降J P 的计算公式如下：
J P =(P 0 -P t )/h 公式（2）。
5.根据权利要求1所述的一种底板灰岩承压水上原位保水采煤预警方法，其特征在于，所述步骤2.3中，所述采煤工作面涌水中Ca2+的浓度变化率k Ca 的计算公式如下：
k Ca =（C t (Ca) -C 0(Ca)）/C 0(Ca) 公式（3）。
6.根据权利要求1所述的一种底板灰岩承压水上原位保水采煤预警方法，其特征在于，所述
步骤2.4中，所述采煤工作面的涌水量变化率v Q 的计算公式如下：
v Q =（Q t -Q t-Δt ）/Δt 公式（4）。
7.根据权利要求1所述的一种底板灰岩承压水上原位保水采煤预警方法，其特征在于：所述步骤1.5中，Δt的取值范围为4-24h，时间间隔Δt的取值取决于保水采煤过程中的预警等级，具体取值标准如下：
7.1、采煤工作面初采期间，Δt取值需小于8h，并进行预警等级的判定；
7.2 、采煤工作面进入正常回采后，根据步骤7.1中判定的预警等级，动态调整时间间隔Δt：
7.2.1、底板灰岩承压水上原位保水采煤预警等级判定为蓝色等级时，时间间隔Δt取值12-24h；
7.2.2、底板灰岩承压水上原位保水采煤预警等级判定为黄色等级时，时间间隔Δt取值8-12h；
7.2.3、底板灰岩承压水上原位保水采煤预警等级判定为橙色等级时，时间间隔Δt取值4-8h；
7.2.4、底板灰岩承压水上原位保水采煤预警等级判定为红色等级时，时间间隔Δt取值小于4h。
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