[發明專利]一種煤礦地下水庫儲水系數的原位測試系統及方法

在審

• 申請號: 202110057878.9
• 申請日: 2021-01-15
• 公開（公告）號: CN114763746A
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發明（設計）人: 王路軍;李全生;曹志國;方杰;李鵬;張勇;武洋
• 申請（專利權）人: 神華神東煤炭集團有限責任公司;北京低碳清潔能源研究院;國家能源投資集團有限責任公司
• 主分類號: E21F17/16
• 分類號: E21F17/16;E21D11/38;E21F16/00;G01D21/02
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;張高潔

本發明提供了一種煤礦地下水庫儲水系數的原位測試系統及方法，該測試系統包括：進水系統，所述進水系統包括設置在高位工作面上的臨時水倉；儲水系統，所述儲水系統包括水庫，所述水庫由低位工作面上的采空區、煤柱壩體和人工壩體構成，所述人工壩體上設置有對應所述水庫的出水流量監測儀與水位監測儀；其中，所述臨時水倉通過由所述高位工作面向所述低位工作面構造的輸水結構連接所述水庫，所述輸水結構上設置有進水流量監測儀?；诒景l明的技術方案，通過實時測定煤礦地下水庫入水量、出水量和水位高度計算獲得儲水系數，考慮了上覆巖層壓實的空間效應和時間效應，從而真實地反映煤礦地下水庫的儲水能力。

技術領域

本發明涉及煤礦地下水庫技術領域，特別地涉及一種煤礦地下水庫儲水系數的原位測試系統及方法。

背景技術

西部地區煤炭資源儲量大，煤層埋藏淺，地質條件和水文條件相對簡單，形成了以安全高效高回采率為特點的煤炭現代綜采技術，為我國煤炭供給提供了重要保障。然而該區域煤炭開采對地表生態的破壞和礦井水大量外排流失，加劇了煤炭開發與地下水資源和地表生態保護的矛盾。目前，西部礦區開發并逐漸推廣采用煤礦分布式地下水庫技術來解決礦區用水難和用水不均衡的問題，為煤炭保水開采、礦井污水外排量的減少及生活用水的充足提供了重要保障。

煤礦地下水庫儲水系數的研究不僅是庫容確定的基礎，而且是煤礦地下水庫理論體系中需要解決的關鍵問題。鑒于當前煤礦地下水庫儲水系數多數由經驗確定導致存在極大的不確定性，并且未考慮時效性影響規律，因此通過原位現場的測試實時、動態、準確地確定儲水系數對煤礦地下水庫水資源系統運轉至關重要。

發明內容

針對上述現有技術中的問題，本申請提出了一種煤礦地下水庫儲水系數的原位測試系統及方法，通過實時測定煤礦地下水庫入水量、出水量和水位高度計算獲得儲水系數，考慮了上覆巖層壓實的空間效應和時間效應，從而真實地反映煤礦地下水庫的儲水能力。

本發明的一種煤礦地下水庫儲水系數的原位測試系統，包括：

進水系統，所述進水系統包括設置在高位工作面上的臨時水倉；

儲水系統，所述儲水系統包括水庫，所述水庫由低位工作面上的采空區、煤柱壩體和人工壩體構成，所述人工壩體上設置有對應所述水庫的出水流量監測儀與水位監測儀；

其中，所述臨時水倉通過由所述高位工作面向所述低位工作面構造的輸水結構連接所述水庫，所述輸水結構上設置有進水流量監測儀。

在一個實施方式中，所述輸水結構包括：

進水通道，所述進水通道被構造于所述高位工作面與所述低位工作面之間的地層中，且連通所述臨時水倉與所述水庫；

進水管，所述進水管由所述臨時水倉的內部延伸至所述進水通道的上半部分中；

其中，所述進水流量監測儀設置于所述進水管上。

在一個實施方式中，所述進水系統還包括：通水閉氣巷道，所述通水閉氣巷道構造于所述低位工作面上，所述通水閉氣巷道的一端與所述水庫連通、另一端對應所述輸水結構底部的出水口。通過本實施方式，通水閉氣巷道設置于水庫與輸水結構之間，用于提供進水的緩沖作用，同時也避免低位工作面以及水庫中的有害氣體通過輸水結構進入高位工作面。

在一個實施方式中，所述通水閉氣巷道的頂板上具有凹陷與凸起，所述凹陷位于所述凸起靠近所述水庫的一側，所述凹陷與所述凸起在所述通水閉氣巷道寬度方向上的長度均等于所述通水閉氣巷道的寬度，所述通水閉氣巷道中在所述凹陷的正下方設置有擋水墻；

其中，所述擋水墻的頂部高度高于所述通水閉氣巷道頂板的高度且小于所述凹陷最高點的高度。

通過本實施方式，凹陷、凸起以及擋水墻共同組成通水閉氣巷道中的閉氣結構，避免水庫中的有毒有害氣體沿著通水閉氣巷進入高位工作面。