[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

本發明公開一種煤礦地下水庫儲水系數測定方法，包括：建立關于待測定礦井的三維相似試驗模型，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；對三維相似試驗模型進行工作面煤層開挖處理；對三維相似試驗模型進行注水與放水試驗，得到地下水庫巖層水位每下降單位高度所對應的放水量；確定地下水庫巖層每單位高度所對應的含水體積；根據地下水庫巖層每單位高度所對應的含水體積與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。本發明可以實現對煤礦地下水庫的儲水系數進行準確、連續監測，為地下水庫的建設與利用提供基礎理論數據。

技術領域

本發明涉及煤礦地下水庫相關技術領域，特別是一種煤礦地下水庫儲水系數測定方法。

背景技術

儲水系數是指當含水層水頭變化一個單位時，從底面積為一個單位、其高度等于含水層厚度的柱體中所釋放(或儲存)的水量。對于潛水含水層，其儲水系數釋放的水量主要由兩部分組成：①含水層下部的彈性水量；②水頭變化一個單位所疏干的含水層水量。

煤層開挖導致覆巖發生斷裂，當冒落帶、裂隙帶高度波及煤層上方的含水層時，含水層發生破壞，含水層中的水將沿著煤層上部巖層的孔隙、裂隙流入采空區，造成大量水資源浪費。通過利用工作面采空區的密閉空間，將上覆含水層中的水儲存起來，形成地下水庫，不僅可以將礦井水變廢為寶，而且還可以通過對地下水庫水資源進行合理調配，解決西部礦區季節性缺水的難題。

由于煤礦地下水庫的儲水系數不僅受到采空區冒落巖層的斷裂塊度、堆積形態、斷裂結構等因素影響，還受到上覆潛水含水層的物理、化學作用的影響，是一個在空間、時間四個維度的變量，雖然可以通過理論計算方法估算垂直方向的儲水系數變化規律，但其它三個維度仍然難以確定。地下水庫的儲水系數不僅與水庫的庫容計算息息相關，而且還將直接影響水庫人工壩體的安全，是煤礦地下水庫建設與利用過程中一個非常關鍵的參數。

然而，目前對于煤礦地下水庫儲水系數并沒有準確連續的測定方法。

發明內容

基于此，有必要針對現有技術缺少對煤礦地下水庫儲水系數準確連續的測定方法的技術問題，提供一種煤礦地下水庫儲水系數測定方法。

本發明提供一種煤礦地下水庫儲水系數測定方法，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；

注水與放水步驟，包括：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；

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。

進一步的，所述注水放水步驟，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，記錄設置在所述底層巖板的壓力表的壓力值，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。

進一步的，所述體積確定步驟，具體包括：

將所述三維相似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；