[发明专利]一种煤矿地下水库储水系数的原位测试系统及方法

说明书

本发明提供了一种煤矿地下水库储水系数的原位测试系统及方法，该测试系统包括：进水系统，所述进水系统包括设置在高位工作面上的临时水仓；储水系统，所述储水系统包括水库，所述水库由低位工作面上的采空区、煤柱坝体和人工坝体构成，所述人工坝体上设置有对应所述水库的出水流量监测仪与水位监测仪；其中，所述临时水仓通过由所述高位工作面向所述低位工作面构造的输水结构连接所述水库，所述输水结构上设置有进水流量监测仪。基于本发明的技术方案，通过实时测定煤矿地下水库入水量、出水量和水位高度计算获得储水系数，考虑了上覆岩层压实的空间效应和时间效应，从而真实地反映煤矿地下水库的储水能力。

技术领域

本发明涉及煤矿地下水库技术领域，特别地涉及一种煤矿地下水库储水系数的原位测试系统及方法。

背景技术

西部地区煤炭资源储量大，煤层埋藏浅，地质条件和水文条件相对简单，形成了以安全高效高回采率为特点的煤炭现代综采技术，为我国煤炭供给提供了重要保障。然而该区域煤炭开采对地表生态的破坏和矿井水大量外排流失，加剧了煤炭开发与地下水资源和地表生态保护的矛盾。目前，西部矿区开发并逐渐推广采用煤矿分布式地下水库技术来解决矿区用水难和用水不均衡的问题，为煤炭保水开采、矿井污水外排量的减少及生活用水的充足提供了重要保障。

煤矿地下水库储水系数的研究不仅是库容确定的基础，而且是煤矿地下水库理论体系中需要解决的关键问题。鉴于当前煤矿地下水库储水系数多数由经验确定导致存在极大的不确定性，并且未考虑时效性影响规律，因此通过原位现场的测试实时、动态、准确地确定储水系数对煤矿地下水库水资源系统运转至关重要。

发明内容

针对上述现有技术中的问题，本申请提出了一种煤矿地下水库储水系数的原位测试系统及方法，通过实时测定煤矿地下水库入水量、出水量和水位高度计算获得储水系数，考虑了上覆岩层压实的空间效应和时间效应，从而真实地反映煤矿地下水库的储水能力。

本发明的一种煤矿地下水库储水系数的原位测试系统，包括：

进水系统，所述进水系统包括设置在高位工作面上的临时水仓；

储水系统，所述储水系统包括水库，所述水库由低位工作面上的采空区、煤柱坝体和人工坝体构成，所述人工坝体上设置有对应所述水库的出水流量监测仪与水位监测仪；

其中，所述临时水仓通过由所述高位工作面向所述低位工作面构造的输水结构连接所述水库，所述输水结构上设置有进水流量监测仪。

在一个实施方式中，所述输水结构包括：

进水通道，所述进水通道被构造于所述高位工作面与所述低位工作面之间的地层中，且连通所述临时水仓与所述水库；

进水管，所述进水管由所述临时水仓的内部延伸至所述进水通道的上半部分中；

其中，所述进水流量监测仪设置于所述进水管上。

在一个实施方式中，所述进水系统还包括：通水闭气巷道，所述通水闭气巷道构造于所述低位工作面上，所述通水闭气巷道的一端与所述水库连通、另一端对应所述输水结构底部的出水口。通过本实施方式，通水闭气巷道设置于水库与输水结构之间，用于提供进水的缓冲作用，同时也避免低位工作面以及水库中的有害气体通过输水结构进入高位工作面。

在一个实施方式中，所述通水闭气巷道的顶板上具有凹陷与凸起，所述凹陷位于所述凸起靠近所述水库的一侧，所述凹陷与所述凸起在所述通水闭气巷道宽度方向上的长度均等于所述通水闭气巷道的宽度，所述通水闭气巷道中在所述凹陷的正下方设置有挡水墙；

其中，所述挡水墙的顶部高度高于所述通水闭气巷道顶板的高度且小于所述凹陷最高点的高度。

通过本实施方式，凹陷、凸起以及挡水墙共同组成通水闭气巷道中的闭气结构，避免水库中的有毒有害气体沿着通水闭气巷进入高位工作面。