[發明專利]一種煤礦地下水庫儲水系數測定方法

有效

• 申請號: 201711223084.5
• 申請日: 2017-11-29
• 公開（公告）號: CN108169093B
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 李全生;郝興輝;龐義輝;曹志國;張凱
• 申請（專利權）人: 中國神華能源股份有限公司;北京低碳清潔能源研究所;神華神東煤炭集團有限責任公司
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 北京邦信陽專利商標代理有限公司 11012
• 代理人: 崔華;張偉杰

1.一種煤礦地下水庫儲水系數測定方法，其特征在于，包括：

三維相似試驗模型建立步驟，包括：建立關于待測定礦井的三維相似試驗模型，所述三維相似試驗模型包括從上至下依次設置的上覆巖層、含水層、隔水層、地下水庫巖層和底板巖層；

三維相似試驗模型煤層開挖步驟，包括：對所述三維相似試驗模型進行工作面煤層開挖處理，模擬煤層上部巖層的斷裂、垮落、貫通含水層的過程；

注水與放水步驟，包括：待煤層上部巖層斷裂形成穩定結構后，對所述三維相似試驗模型進行注水與放水試驗，得到所述地下水庫巖層水位每下降單位高度所對應的放水量；

體積確定步驟，包括：確定所述地下水庫巖層每單位高度所對應的含水體積；

所述體積確定步驟，具體包括：

將所述三維相似試驗模型中的水全部放空并干燥后，向所述三維相似模型中注入凝膠，待所述三維相似模型中的凝膠干燥固結后，移除模型的邊界約束得到注膠后模型；

將所述注膠后模型中的地下水庫巖層按照單位高度進行切割得到多層塊體，每層塊體的高度為所述單位高度，對每層塊體進行掃描得到每層塊體的體積作為所述地下水庫巖層該單位高度所對應的含水體積；

儲水系數確定步驟，包括：根據所述地下水庫巖層每單位高度所對應的含水體積與所述地下水庫巖層水位每下降單位高度所對應的放水量，確定每單位高度對應的儲水系數。

2.根據權利要求1所述的煤礦地下水庫儲水系數測定方法，其特征在于，所述注水與放水步驟，具體包括：

向所述含水層注水至預設含水層高度；

對所述三維相似試驗模型進行放水試驗，記錄設置在所述底板巖層的壓力表的壓力值，當所述壓力值每下降一個單位高度對應的壓力值，則將當前放水量作為所述地下水庫巖層水位下降至該單位高度所對應的放水量。

3.根據權利要求1所述的煤礦地下水庫儲水系數測定方法，其特征在于，還包括：平均儲水系數確定步驟，包括：

根據所述地下水庫巖層每單位高度所對應的含水體積，計算所述地下水庫巖層的總含水體積；

確定所述注水與放水試驗的總放水量；

根據所述總放水量與所述總含水體積計算平均儲水系數。

4.根據權利要求1所述的煤礦地下水庫儲水系數測定方法，其特征在于：

所述注水與放水步驟，具體包括：對所述三維相似試驗模型進行多次注水與放水試驗，得到每次試驗所述地下水庫巖層水位每下降單位高度所對應的放水量；

所述儲水系數確定步驟，具體包括：根據所述地下水庫巖層每單位高度所對應的含水體積與每次試驗所述地下水庫巖層水位每下降單位高度所對應的放水量，確定每次試驗的每單位高度對應的儲水系數。

5.根據權利要求4所述的煤礦地下水庫儲水系數測定方法，其特征在于，還包括：平均儲水系數確定步驟，包括：

根據所述地下水庫巖層每單位高度所對應的含水體積，計算所述地下水庫巖層的總含水體積；

確定每次注水與放水試驗的總放水量；

根據每次注水與放水試驗的總放水量與所述總含水體積計算每次注水放水試驗的平均儲水系數。

6.根據權利要求1所述的煤礦地下水庫儲水系數測定方法，其特征在于，所述三維相似試驗模型建立步驟，具體包括：

對待測定礦井的煤層賦存條件、開采技術參數進行調研，對煤層上覆巖層進行現場取樣，對每個層位的巖樣試件進行單軸抗拉、抗壓、抗剪切試驗，確定各層位巖層的物理力學參數；

對上覆含水層巖樣的孔隙度、滲透性進行測試，確定含水層巖層的初始水飽和系數及滲透系數；

確定關于待測定礦井的三維相似試驗模型與待測定礦井工作面的幾何相似比、應力相似比、強度相似比、運動相似比、時間相似比；

根據所述煤層賦存條件、開采技術參數、各層位巖層的物理力學參數、幾何相似比、應力相似比、強度相似比、以及運動相似比，建立關于待測定礦井的三維相似試驗模型，所述三維相似試驗模型包括從上至下依次設置的上覆巖層、含水層、隔水層、地下水庫巖層和底板巖層；

根據含水層巖層的初始水飽和系數及滲透系數，確定所述含水層的水量。