[发明专利]一种煤矿地下水库储水系数测定方法

说明书

本发明公开一种煤矿地下水库储水系数测定方法，包括：建立关于待测定矿井的三维相似试验模型，三维相似试验模型包括从上至下依次设置的上覆岩层、含水层、隔水层、地下水库岩层和底板岩层；对三维相似试验模型进行工作面煤层开挖处理；对三维相似试验模型进行注水与放水试验，得到地下水库岩层水位每下降单位高度所对应的放水量；确定地下水库岩层每单位高度所对应的含水体积；根据地下水库岩层每单位高度所对应的含水体积与地下水库岩层水位每下降单位高度所对应的放水量，确定每单位高度对应的储水系数。本发明可以实现对煤矿地下水库的储水系数进行准确、连续监测，为地下水库的建设与利用提供基础理论数据。

技术领域

本发明涉及煤矿地下水库相关技术领域，特别是一种煤矿地下水库储水系数测定方法。

背景技术

储水系数是指当含水层水头变化一个单位时，从底面积为一个单位、其高度等于含水层厚度的柱体中所释放(或储存)的水量。对于潜水含水层，其储水系数释放的水量主要由两部分组成：①含水层下部的弹性水量；②水头变化一个单位所疏干的含水层水量。

煤层开挖导致覆岩发生断裂，当冒落带、裂隙带高度波及煤层上方的含水层时，含水层发生破坏，含水层中的水将沿着煤层上部岩层的孔隙、裂隙流入采空区，造成大量水资源浪费。通过利用工作面采空区的密闭空间，将上覆含水层中的水储存起来，形成地下水库，不仅可以将矿井水变废为宝，而且还可以通过对地下水库水资源进行合理调配，解决西部矿区季节性缺水的难题。

由于煤矿地下水库的储水系数不仅受到采空区冒落岩层的断裂块度、堆积形态、断裂结构等因素影响，还受到上覆潜水含水层的物理、化学作用的影响，是一个在空间、时间四个维度的变量，虽然可以通过理论计算方法估算垂直方向的储水系数变化规律，但其它三个维度仍然难以确定。地下水库的储水系数不仅与水库的库容计算息息相关，而且还将直接影响水库人工坝体的安全，是煤矿地下水库建设与利用过程中一个非常关键的参数。

然而，目前对于煤矿地下水库储水系数并没有准确连续的测定方法。

发明内容

基于此，有必要针对现有技术缺少对煤矿地下水库储水系数准确连续的测定方法的技术问题，提供一种煤矿地下水库储水系数测定方法。

本发明提供一种煤矿地下水库储水系数测定方法，包括：

三维相似试验模型建立步骤，包括：建立关于待测定矿井的三维相似试验模型，所述三维相似试验模型包括从上至下依次设置的上覆岩层、含水层、隔水层、地下水库岩层和底板岩层；

三维相似试验模型煤层开挖步骤，包括：对所述三维相似试验模型进行工作面煤层开挖处理；

注水与放水步骤，包括：对所述三维相似试验模型进行注水与放水试验，得到所述地下水库岩层水位每下降单位高度所对应的放水量；

体积确定步骤，包括：确定所述地下水库岩层每单位高度所对应的含水体积；

储水系数确定步骤，包括：根据所述地下水库岩层每单位高度所对应的含水体积与所述地下水库岩层水位每下降单位高度所对应的放水量，确定每单位高度对应的储水系数。

进一步的，所述注水放水步骤，具体包括：

向所述含水层注水至预设含水层高度；

对所述三维相似试验模型进行放水试验，记录设置在所述底层岩板的压力表的压力值，当所述压力值每下降一个单位高度对应的压力值，则将当前放水量作为所述地下水库岩层水位下降至该单位高度所对应的放水量。

进一步的，所述体积确定步骤，具体包括：

将所述三维相似模型中的水全部放空并干燥后，向所述三维相似模型中注入凝胶，待所述三维相似模型中的凝胶干燥固结后，移除模型的边界约束得到注胶后模型；