CN102778215B - 一种矿井地下水库的库容确定方法 - Google Patents

一种矿井地下水库的库容确定方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种矿井地下水库的库容确定方法，所述方法包括如下步骤：步骤①：测定待测矿井地下水库的岩体强度、煤层埋藏深度、煤层厚度及开采尺寸；步骤②：设定基准矿井地下水库，所述基准矿井地下水库的岩体强度、煤层埋藏深度、煤层厚度及开采尺寸与待测矿井地下水库一致；步骤③：测定基准矿井地下水库的储水量V2、水库面积S及水头H,计算储水系数R=V2/SH;步骤④：测定待测矿井地下水库的水库体积V1，计算待测矿井地下水库的库容V=V1×R。本发明能够获得矿井地下水的库容，藉此调节矿区水资源。

Description

一种矿井地下水库的库容确定方法
技术领域
本发明涉及一种水库库容确定方法，尤其涉及一种矿井地下水库的库容确定方法。
背景技术
我国西部地区赋存着丰富的煤炭资源，但水资源匮乏，水资源短缺对西部经济发展和人民生活的改善构成了严重威胁。煤炭开采过程中会产生矿井水，平均每开采一顿煤需要排放2吨废水，但是目前矿井地下水仍以抽排到地面为主，由于水资源利用的季节性等因素，造成水资源的极大浪费，加剧当地供给的失衡，同时，目前对矿井水悬浮物及水质的处理方法大多仍是在矿井水由井下排放在地面进行处理，也容易造成二次污染。这样的技术使得矿区用水及周边区域用水紧张的进一步恶化，严重地制约了矿区的正常生产，不利于资源与环境的协调发展。
目前，针对地下水资源的保护已有一些尝试，但是这些方法与技术都是通过井下或者地面处理净化矿井水的方法，对于西部等缺水地区而言，无法解决水资源供给季节性失衡的问题，同时地下水的流失也不利于当地生态环境的恢复，建立矿井地下水库是解决矿区用水难和用水不均衡的重要手段，因此实有必要测定矿井地下水库的库容来合理调配矿井地下水资源。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种矿井地下水库的库容确定方法，该方法能够获得矿井地下水的库容，藉此调节矿区水资源。
本发明上述目的通过下述技术方案实现：
一种矿井地下水库的库容确定方法，所述方法包括如下步骤：
步骤①：测定待测矿井地下水库的岩体强度、煤层埋藏深度、煤层厚度及开采尺寸；
步骤②：设定基准矿井地下水库，所述基准矿井地下水库的岩体强度、煤层埋藏深度、煤层厚度及开采尺寸与待测矿井地下水库一致；
步骤③：测定基准矿井地下水库的储水量V2、水库面积S及水头H,计算储水系数R=V2/SH;
步骤④：测定待测矿井地下水库的水库体积V1，计算待测矿井地下水库的库容V=V1×R。
进一步地，步骤③中，通过充放基准矿井地下水库的储水确定基准矿井地下水库的储水量V2。
进一步地，步骤④中，根据矿井采空区的尺寸确定水库体积V1。
进一步地，所述方法还包括步骤⑤：测定待测矿井地下水库的水库面积S2及水头H2，计算待测矿井地下水库的储水量V3=S2×H2×R。
进一步地，步骤②中，所述基准矿井地下水库为的矿井地下水库模型，该模型具有与所述待测矿井地下水库的相同的岩体强度、煤层埋藏深度、煤层厚度及开采尺寸。
进一步地，所述岩体强度为煤层抗碎强度。
本发明通过测定和计算水库体积及库容系数获得矿井地下水库库容，便于获知矿井地下水库的储水能力，藉此解决矿区调节矿区用水难和用水不均衡的问题，实现对地下水的合理保护。
附图说明
图1是本发明一种优选的矿井地下水库的库容确定方法的流程图。
具体实施方式
下面结合实施例，对发明做详细描述。
本发明提供的矿井地下水库的库容确定方法包括如下步骤：
步骤①：测定待测矿井地下水库的岩体强度、煤层埋藏深度、煤层厚度及开采尺寸。例如地下水库的岩体强度（煤层抗碎强度）为88、煤层埋藏深度为95m、煤层厚度为3.7m及开采尺寸为200m×1500m。
步骤②：设定基准矿井地下水库，所述基准矿井地下水库的岩体强度、煤层埋藏深度、煤层厚度及开采尺寸与待测矿井地下水库一致，本发明可优选地建立基准矿井地下水库模型，使该模型的岩体强度、煤层埋藏深度、煤层厚度及开采尺寸与待测矿井地下水库一致。具体地，本发明的基准矿井地下水库模型通过相似材料模型试验建造并通过数值模拟计算分析。当然，考虑到待测矿井地下水库附近的采空区与待测矿井地下水库的岩体强度、煤层埋藏深度、煤层厚度及开采尺寸相类似，本发明也可以采用与待测矿井地下水库类似的矿井采空区作为基准矿井地下水库，例如：本发明还可以采用神华集团神东矿区大柳塔矿地下水库2-2煤层地下水库、5-2煤层地下水库作为基准矿井地下水库。
步骤③：测定基准矿井地下水库的储水量V2、水库面积S及水头H,计算储水系数R=V2/SH。本发明可优选地通过充放基准矿井地下水库的储水来计算基准矿井地下水库的储水量V2。本发明可以实测单位时间流速、时间，计算储水量，也可以根据水泵参数（每小时排水量）来计算基准矿井地下水库的储水量V2例如，本实施例基准矿井地下水库的储水量V2=45000m3、水库面积S=300000m2、水头H=1m，因此根据R=V2/SH可知，神华集团神东矿区大柳塔矿地下水库2-2煤层六盘区地下水库的储水系数为0.15。
步骤④：测定待测矿井地下水库的水库体积V1，计算待测矿井地下水库的库容V=V1×R。本发明可优选地根据矿井采空区的尺寸确定水库体积V1。例如，神华集团神东矿区大柳塔矿2-2煤层六盘区地下水库的长1500m，宽600m，上覆基岩冒落带高度20m，因此，计算地下水库体积为18×106m3，从而根据V=V1×R可获得大柳塔矿2-2煤层六盘区地下水库的库容为27×105m3。
在获知水库的库容后，本发明还可以进一步地测定水库的储水量，其可通过步骤⑤实现：测定待测矿井地下水库的水库面积S2及水头H2，计算待测矿井地下水库的储水量V3=S2×H2×R。通过测定可知，大柳塔矿2-2煤层六盘区地下水库的水库面积S2为900000m2，水头H高度为1.2m，因此根据V3=S2×H2×R可以计算矿井地下水库的储水量为162000m3。
上述实施例仅供说明本发明之用，而并非是对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也应属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由各权利要求限定。

Claims (6)

1.一种矿井地下水库的库容确定方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
步骤①：测定待测矿井地下水库的岩体强度、煤层埋藏深度、煤层厚度及开采尺寸；
步骤②：设定矿井采空区作为基准矿井地下水库，所述基准矿井地下水库的岩体强度、煤层埋藏深度、煤层厚度及开采尺寸与待测矿井地下水库一致；
步骤③：测定基准矿井地下水库的储水量V2、水库面积S1及水头H1,计算储水系数R=V2/S1H1;
步骤④：测定待测矿井地下水库的水库体积V1，计算待测矿井地下水库的库容V=V1×R。
2.根据权利要求1所述的矿井地下水库的库容确定方法，其特征在于，步骤③中，通过充放基准矿井地下水库的储水来确定基准矿井地下水库的储水量V2。
3.根据权利要求1所述的矿井地下水库的库容确定方法，其特征在于，步骤④中，根据矿井采空区的尺寸确定水库体积V1。
4.根据权利要求1所述的矿井地下水库的库容确定方法，其特征在于，所述方法还包括步骤⑤：测定待测矿井地下水库的水库面积S2及水头H2，计算待测矿井地下水库的储水量V3=S2×H2×R。
5.根据权利要求1所述的矿井地下水库的库容确定方法，其特征在于，步骤②中，所述基准矿井地下水库为矿井地下水库模型，该模型具有与所述待测矿井地下水库的相同的岩体强度、煤层埋藏深度、煤层厚度及开采尺寸。
6.根据权利要求5所述的矿井地下水库的库容确定方法，其特征在于，所述岩体强度为煤层抗碎强度。
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