[发明专利]煤矿地下水库环境风险评估方法

说明书

本发明提供一种煤矿地下水库环境风险评估方法，包括如下步骤：分析地下水库的煤岩物理力学性质参数和地下水库内废水组分；获取采空区围岩破断形态数据及裂隙发育特征数据；根据所述围岩破断形态数据及裂隙发育特征数据得到围岩应力位移和破坏演化规律；根据所述煤岩物理力学性质参数和所述围岩应力位移和破坏演化规律确定废水渗流范围和渗流路径；根据所述废水渗流范围和渗流路径以及所述废水组分确定所述地下水库中的废水对周围地下水区域造成环境污染的风险指数。以上方案，通过相似模拟、数值模拟与现场实测相结合的方法，评判煤矿地下水库废水封存技术的环境风险。

技术领域

本发明涉及采矿工程技术领域，具体涉及一种煤矿地下水库环境风险评估方法。

背景技术

煤矿地下水库是充分利用地下自然空间和自然力储存和净化矿井水的安全、低成本、规模化的储水技术，为煤炭开采地下水资源保护利用提供了有效技术支撑。煤层开采后，顶板岩层先后经历“弯曲下沉—裂隙发育—破断垮落”的动态演化过程，岩层大面积垮冒滞后于导水裂隙带形成，这个裂隙会便利煤炭的扩散作用，对地下的含水层造成一定的污染，会影响现有的水资源，破坏当地的生态系统。其次，建造地下煤矿储水库就是一个可行的解决方式，然而地下水库建立后，由于大容量高水压存在，是否会对后续煤层开采安全构成威胁，并没有相关技术方案进行分析，影像了地下水库的推广应用。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种煤矿地下水库环境风险评估方法，以解决现有技术中在煤矿地下水库存储高矿化度矿井水或者矿井水深度处理后产生的浓盐废水时，对地下水环境造成的环境风险无法评估的技术问题。

本发明提供一种煤矿地下水库环境风险评估方法，所述方法包括如下步骤：

分析地下水库的煤岩物理力学性质参数和地下水库内废水组分；

获取采空区围岩破断形态数据及裂隙发育特征数据；

根据所述围岩破断形态数据及裂隙发育特征数据得到围岩应力位移和破坏演化规律；

根据所述煤岩物理力学性质参数和所述围岩应力位移和破坏演化规律确定废水渗流范围和渗流路径；

根据所述废水渗流范围和渗流路径以及所述废水组分确定所述地下水库中的废水对周围地下水区域造成环境污染的风险指数。

可选地，上述的煤矿地下水库环境风险评估方法，获取采空区围岩破断形态数据及裂隙发育特征数据的步骤中基于高压压水试验的方法的获取裂隙发育特征数据，其包括：

在采空区周边煤柱体内布置探测钻孔；

向所述探测钻孔中分级加压注水，获取不同注水压力下的注水量大小，分析不同部位、不同注水压力及不同介质的条件下煤柱体内的渗透性进而得到裂隙发育特征数据。

可选地，上述的煤矿地下水库环境风险评估方法，获取采空区围岩破断形态数据及裂隙发育特征数据的步骤中基于钻孔窥视方法获取围岩破断形态数据，其包括：

在采空区顶板岩体内布置探测钻孔；

采用钻孔窥视的方式，获取采空区覆岩不同区域及高度的垮落状态数据；

根据所述跨落状态数据得到围岩破断形态数据，所述围岩破断形态数据包括采空区覆岩冒落带和裂隙带的垂直高度及水平扩展范围。

可选地，上述的煤矿地下水库环境风险评估方法，根据所述围岩破断形态数据及裂隙发育特征数据得到围岩应力位移和破坏演化规律的步骤中，采用相似模拟试验的方式得到围岩应力位移和破坏演化规律，其包括：

根据相似原理，将采空区岩层以设定比例缩小后采用相似材料制备得到采空区岩层模型；

针对采空区岩层模型中的煤层区进行模拟开采操作；获取采空区岩层模型上的岩层围岩区域由于所述模拟开采操作引起的移动、变形和破坏状态信息；