[发明专利]一种煤矿地下水库储水系数测定装置

说明书

一种煤矿地下水库储水系数测定装置，包括内装有相似模拟材料岩体的试验箱，试验箱的一侧连接有输水管，另一侧连接有出水管，输水管连接于储水仓，输水管上设有电控自动化止水阀，出水管连接于储水量监测设备，试验箱的顶部放置有加压板，加压板上连接有加压杆，加压杆铰接于杠杆，杠杆的一端铰接于试验箱上方的支撑架上，另一端连接于加压设备，加压设备上设有压力监测设备，支撑架上设有位移监测设备，用于监测加压板的位移量，电控自动化止水阀、储水量监测设备、压力监测设备及位移监测设备均连接于计算机。本发明能够真实模拟储水采空区顶板压力环境，测得顶板压力作用下的储水系数，大大提高了煤矿地下水库储水量预测的可靠性。

技术领域

本发明涉及煤矿参数测定技术领域，特别是涉及一种煤矿地下水库储水系数测定装置。

背景技术

伴随我国实施煤炭开采西移战略，陕北榆神府矿区已逐渐发展成我国特大型煤田开发基地，但矿区地处毛乌素沙漠与黄土高原接壤地带，属典型半干旱、半沙漠高原大陆性气候，水资源极度匮乏。为此，针对矿区煤炭大规模、高强度开采产生大面积采空区和大量矿井水的普遍条件，提出矿井水煤矿地下水库储用技术方案，即利用采空区垮落岩体空隙储存矿井水，实现矿井水循环利用。其中，储水量预测作为矿井水煤矿地下水库储用技术体系中较为重要的技术组成部分，引起了国内外专家和学者的广泛关注。

国外，1979年，B.M.Sahni基于简化瞬态地下水流动方程成有限差分形式，提出一种运用压力等值线图测定地下含水层储水系数的方法。1983年，波兰学者M.诺勾兹对采空区积水量进行了研究，认为采空区积水量等于采出煤层原始体积与单位积水系数的乘积。而积水系数主要取决于矿山压力与垮落岩体性质，并建立积水系数计算公式；2006年，V.N.Sharda运用水面波动法和氯离子质量平衡法对印度西部干旱-半干旱地区地水库补给地下水量进行了预测；2012年，P.Arlai充分考虑了能够反映地下水发展的相关参数，提出一种适用于泰国地下含水层动态储水量计算的新方法；2015年，A.根据阿斯图里亚斯中部煤盆地水文及地质特征，建立了关于河流对矿井采空区储水补给量的预测模型。国内，1994年，彭新宁认为采空区储水率对预测水位上涨速度与时间起关键作用，其大小等于空隙率与吸水率之和，很好地解决了采空区储水空间难以量化的问题；2010年，罗立平根据淮南煤田采空区积水实际数据，采用非线性理论建立了采空区积水系数预测模型，结合工程应用验证了模型的合理性；2012年，张革委分析了神南矿区采空区储水条件、过程及机理，预测了采空区储水量，提出了风沙滩区有利于形成采空区储水盆地的观点；2014年，常金源以陕北神南矿区为例，开展了潜水漏失程度评价、采空区水质分析以及储水量预测等工作，提出了干旱矿区“保水采煤”效果评价标准。

鉴于已有的研究方法大部分是采用规则几何体代替复杂、不规则采空区垮落岩体空隙结构，并不能完全反映出真实岩体空隙的复杂性和非均匀性，具有较大的局限性。因此，有必要设计一种煤矿地下水库储水系数测定装置，以解决上述问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种煤矿地下水库储水系数测定装置，该装置能够真实模拟储水采空区顶板压力环境和垮落岩体空隙空间分布特征，通过储水系数的准确测定大大提高了煤矿地下水库储水量预测的可靠性，而且结构简单，操作方便，且具有实时监测功能，可以对顶板压力、位移变化，储水系数进行实时监测。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种煤矿地下水库储水系数测定装置，包括内装有相似模拟材料岩体的试验箱，所述试验箱的一侧连接有输水管，另一侧连接有出水管，所述输水管连接于储水仓，所述输水管上设有电控自动化止水阀，所述出水管连接于储水量监测设备，所述试验箱的顶部放置有加压板，所述加压板上连接有加压杆，所述加压杆铰接于杠杆，所述杠杆的一端铰接于所述试验箱上方的支撑架上，另一端连接于加压设备，所述加压设备上设有压力监测设备，所述支撑架上设有位移监测设备，用于监测所述加压板的位移量，所述电控自动化止水阀、所述储水量监测设备、所述压力监测设备及所述位移监测设备均连接于计算机。