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研究根据覆岩垂直位移轨迹确定煤矿地下水库储水空间

2019-03-27

  天地科技股份有限公司开采设计事业部庞义辉等科研人员,提出了利用地下水库上覆各分界岩层的垂直位移轨迹方程,计算各分带岩层冒落前后的体积差,从而确定煤矿地下水库不同分带内岩层的有效储水空间,解决了现有煤矿地下水库储水系数难以确定,导致地下水库储水空间计算困难的问题。


  利用煤矿采空区建立地下水库的保水开采理念,不仅可以实现对矿井水的储存与调用,还可以利用采空区冒落的矸石对矿井水进行过滤、沉淀、吸附、离子交换等自净化处理,解决了传统保水开采技术存在的效率低、效益差、资源采出率低等问题。煤矿地下水库主要是利用采空区冒落岩体的空隙进行储水,其有效储水空间与工作面顶板岩层的断裂结构、垮落块度、堆积形态、压实程度等密切相关。储水系数是一个多参量影响的“时-空”四维变量,难以通过理论计算方法进行准确预测,导致现有煤矿地下水库库容计算困难。


  庞义辉等研究人员根据采空区冒落岩体的裂隙与空隙分布集度,将垮落带与块体铰接带确定为煤矿地下水库的主要储水空间。得出了近水平煤层垮落带与块体铰接带有效储水空间的计算表达式、上覆不同岩层结构煤矿地下水库的有效储水空间理论计算表达式。


  为了验证计算公式的准确性,以大柳塔煤矿活鸡兔井煤矿地下水库建设为例,进行煤矿地下水库储水空间的计算及水库现场放水试验。


  根据研究得出的计算表达式确定大柳塔煤矿活鸡兔井12303-1工作面地下水库垮落带岩层有效储水空间约为450 504 m3,其平均储水系数约为0.279,块体铰接带岩层的有效储水空间约为285 384 m3,平均储水系数约为0.061。


  之后对大柳塔煤矿活鸡兔井12303-1 工作面地下水库进行了现场放水试验。该地水库主要利用垮落带岩层空隙进行储水,并未利用块体铰接带岩层的储水空间。


  经现场实测计算,地下水库垮落带的储水空间约为425 921. 8 m3,地下水库实际放出水量约为127 776. 6 m3,平均储水系数约为0. 3,理论计算结果与实测结果基本吻合(垮落带平均储水系数的理论计算结果为0.279)。


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  责任编辑:宫在芹
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