[發(fā)明專利]一種煤礦地下水庫(kù)儲(chǔ)水系數(shù)測(cè)算方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711222824.3
• 申請(qǐng)日: 2017-11-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108052709B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李全生;張勇;曹志國(guó);方杰;周保精
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)神華能源股份有限公司;北京低碳清潔能源研究所;神華神東煤炭集團(tuán)有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G01N15/08
• 代理公司: 北京邦信陽(yáng)專利商標(biāo)代理有限公司 11012
• 代理人: 崔華;張偉杰

1.一種煤礦地下水庫(kù)儲(chǔ)水系數(shù)測(cè)算方法，其特征在于，包括：

傳感器布設(shè)步驟，在待測(cè)定煤礦地下水庫(kù)的采空區(qū)內(nèi)布設(shè)多個(gè)有效應(yīng)力傳感器；

應(yīng)力孔隙度關(guān)系建立步驟，從待測(cè)定煤礦地下水庫(kù)的采空區(qū)內(nèi)進(jìn)行垮落巖體取樣，將取回的巖體試樣進(jìn)行室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，建立采空區(qū)巖體有效應(yīng)力與孔隙度間的相互關(guān)系曲線；

孔隙度測(cè)算步驟，在待測(cè)定煤礦地下水庫(kù)采空區(qū)內(nèi)儲(chǔ)水后，根據(jù)當(dāng)前儲(chǔ)水水位，確定傳感器計(jì)算區(qū)域，讀取所述傳感器計(jì)算區(qū)域內(nèi)所述有效應(yīng)力傳感器的有效應(yīng)力數(shù)值，并根據(jù)所述有效應(yīng)力與孔隙度相關(guān)曲線，得出與所述傳感器計(jì)算區(qū)域內(nèi)的有效應(yīng)力傳感器的有效應(yīng)力值對(duì)應(yīng)的孔隙度；

儲(chǔ)水系數(shù)確定步驟，根據(jù)傳感器計(jì)算區(qū)域內(nèi)的有效應(yīng)力傳感器的有效應(yīng)力值所對(duì)應(yīng)的孔隙度確定采空區(qū)的儲(chǔ)水系數(shù)；

所述應(yīng)力孔隙度關(guān)系建立步驟，具體包括：

從待測(cè)定煤礦地下水庫(kù)的采空區(qū)內(nèi)進(jìn)行垮落巖體取樣，將取回的巖體試樣，鋪入試驗(yàn)箱內(nèi)，在試驗(yàn)箱中心位置處埋設(shè)有效應(yīng)力傳感器；

向試驗(yàn)箱內(nèi)注水使巖體試樣飽和；

逐級(jí)注水，對(duì)于每級(jí)注水，記錄有效應(yīng)力傳感器的有效應(yīng)力值，并計(jì)算對(duì)應(yīng)的孔隙度；

根據(jù)每級(jí)注水的有效應(yīng)力值和對(duì)應(yīng)的孔隙度，建立有效應(yīng)力與孔隙度間的相互關(guān)系曲線。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦地下水庫(kù)儲(chǔ)水系數(shù)測(cè)算方法，其特征在于，第i級(jí)注水時(shí)的孔隙度為：

其中，q_i為第i級(jí)注水后的總注水量，Δh_i為第i級(jí)注水后水位超出巖體試樣表面的高度，S_s為試驗(yàn)箱橫截面面積，h_s為試驗(yàn)箱中巖體試樣的高度。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦地下水庫(kù)儲(chǔ)水系數(shù)測(cè)算方法，其特征在于，所述儲(chǔ)水系數(shù)確定步驟，具體包括：

根據(jù)傳感器計(jì)算區(qū)域內(nèi)的有效應(yīng)力傳感器的有效應(yīng)力值所對(duì)應(yīng)的孔隙度確定采空區(qū)的儲(chǔ)水系數(shù)R為：

其中，S為傳感器計(jì)算區(qū)域的采空區(qū)面積，H為傳感器計(jì)算區(qū)域的采空區(qū)高度，S_k為傳感器計(jì)算區(qū)域內(nèi)的第k個(gè)傳感器的輻射范圍的面積，H_k為傳感器計(jì)算區(qū)域內(nèi)的第k個(gè)傳感器的輻射范圍的高度，e_k為傳感器計(jì)算區(qū)域內(nèi)的第k個(gè)傳感器的有效應(yīng)力值對(duì)應(yīng)的孔隙度。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的煤礦地下水庫(kù)儲(chǔ)水系數(shù)測(cè)算方法，其特征在于，所述傳感器計(jì)算區(qū)域?yàn)榇郎y(cè)定煤礦地下水庫(kù)采空區(qū)內(nèi)儲(chǔ)水后，當(dāng)前儲(chǔ)水水位下方區(qū)域。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦地下水庫(kù)儲(chǔ)水系數(shù)測(cè)算方法，其特征在于，所述傳感器布設(shè)步驟，具體包括：

以待測(cè)定煤礦地下水庫(kù)的其他工作面開(kāi)采后采空區(qū)垮落帶中，不同高度垮落巖體的粒徑和級(jí)配為標(biāo)準(zhǔn)，將待測(cè)定煤礦地下水庫(kù)的采空區(qū)的垮落巖體分為多層區(qū)域；

在待測(cè)定煤礦地下水庫(kù)的采空區(qū)內(nèi)每層區(qū)域分別布設(shè)多個(gè)有效應(yīng)力傳感器。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的煤礦地下水庫(kù)儲(chǔ)水系數(shù)測(cè)算方法，其特征在于：

所述應(yīng)力孔隙度關(guān)系建立步驟，具體包括：

從待測(cè)定煤礦地下水庫(kù)的采空區(qū)的每層區(qū)域分別進(jìn)行垮落巖體取樣，將取回的不同區(qū)域的巖體試樣分別進(jìn)行室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，建立每層區(qū)域的采空區(qū)巖體有效應(yīng)力與孔隙度間的相互關(guān)系曲線；

所述孔隙度測(cè)算步驟，具體包括：

在待測(cè)定煤礦地下水庫(kù)采空區(qū)內(nèi)儲(chǔ)水后，根據(jù)當(dāng)前儲(chǔ)水水位，確定傳感器計(jì)算區(qū)域，讀取所述傳感器計(jì)算區(qū)域內(nèi)所述有效應(yīng)力傳感器的有效應(yīng)力數(shù)值，并根據(jù)每個(gè)有效應(yīng)力傳感器的所屬區(qū)域，使用對(duì)應(yīng)區(qū)域的所述有效應(yīng)力與孔隙度相關(guān)曲線，得出與所述傳感器計(jì)算區(qū)域內(nèi)的有效應(yīng)力傳感器的有效應(yīng)力值對(duì)應(yīng)的孔隙度。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的煤礦地下水庫(kù)儲(chǔ)水系數(shù)測(cè)算方法，其特征在于，所述從待測(cè)定煤礦地下水庫(kù)的采空區(qū)內(nèi)進(jìn)行垮落巖體取樣，具體包括：

從待測(cè)定煤礦地下水庫(kù)的采空區(qū)內(nèi)每層區(qū)域分別進(jìn)行垮落巖體取樣，每個(gè)取樣點(diǎn)取樣量大于或等于0.125m³。