[发明专利]煤矿地下水库储水系数测算方法

说明书

本发明提出一种煤矿地下水库储水系数测算方法，包括：获取煤矿地下水库采空区内的储水岩样；获取储水岩样的内部裂隙空间分布，根据内部裂隙空间分布得到裂隙几何参数的分布概率密度函数和统计岩样内裂隙总数，裂隙几何参数至少包括：裂隙中心点位置、裂隙走向、裂隙倾向、裂隙倾角、裂隙面积和裂隙开度；对裂隙几何参数的分布概率密度函数运用蒙特卡罗法，生成三维裂隙网络模型；根据三维裂隙网络模型计算煤矿地下水库储水系数。本发明解决了现有技术中获取的煤矿地下水库储水系数不准确的技术问题，本发明可以实现对地下水库储水系数进行合理测算，指导地下水库的规划、设计与建设。

技术领域

本发明涉及煤矿领域，尤其涉及一种煤矿地下水库储水系数测算方法。

背景技术

当前，对储水系数进行计算的方法主要有模型试验和理论分析方法。如：发明专利《一种煤矿地下水库储水系数测定方法》(CN108169093A)公开了一种利用三维相似模型试验来测定煤矿地下水库储水系数的方法，通过建立待测定矿井的三维相似试验模型(包括上覆岩层、含水层、隔水层、地下水库岩层和底板岩层)，然后对三维相似试验模型进行工作面煤层开挖处理，并进行注水与放水试验，根据注(放)水量与储水水位间的相互关系，得到不同高度对应的储水系数。

相似模型试验是根据一定的比例将实际结构缩小后进行的模拟试验，与实际结构的相似程度受相似材料选择与配比的影响很大，因此相似模型试验中开挖后的垮落情况可能与实际情况存在较大的差异性，故而测算的储水系数结果也会与实际情况存在一定的差异。

理论分析方法如:论文《考虑有效应力影响的煤矿地下水库储水系数计算模型》，它综合考虑了煤矿地下水库储水系数的潜在影响因素，对弹性模量、上覆岩层体应力、泊松比、上覆岩层密度等进行理论分析，结合弹性力学、渗流力学的相关原理与知识，以及矿井水流动涉及的流固耦合渗流机理，建立了考虑有效应力影响的煤矿地下水库储水系数数学模型，并确定了模型储水系数的解析解。

但是为了得到解析解，该论文对煤矿地下水库储水模型进行了简化，并假设储水空间为各向同性弹性体的多孔介质固体骨架。实际情况中煤矿地下水库的储水空间是非均质且各项异性的垮落岩体，因此论文中提出的解析解在应用时存在一定的局限性。

发明内容

基于以上问题，本发明提出一种煤矿地下水库储水系数测算方法，解决了现有技术中获取的煤矿地下水库储水系数不准确的技术问题，针对目前尚未能有效确定煤矿地下水库储水系数的现状，通过钻孔取样得到采空区内岩体试样，统计分析不同高度的储水岩体裂隙分布情况，以此为依据通过蒙特卡罗法建立整个储水区域岩体的裂隙模型，并根据该模型计算采空区岩体的裂隙体积，进而得到煤矿地下水库储水系数。本发明可以实现对地下水库储水系数进行合理测算，指导地下水库的规划、设计与建设。

本发明提出一种煤矿地下水库储水系数测算方法，包括：

获取煤矿地下水库采空区内的储水岩样；

获取储水岩样的内部裂隙空间分布，根据内部裂隙空间分布得到裂隙几何参数的分布概率密度函数和统计岩样内裂隙总数，裂隙几何参数至少包括：裂隙中心点位置、裂隙走向、裂隙倾向、裂隙倾角、裂隙面积和裂隙开度；

对裂隙几何参数的分布概率密度函数运用蒙特卡罗法，生成三维裂隙网络模型；

根据三维裂隙网络模型计算煤矿地下水库储水系数。

此外，获取煤矿地下水库采空区内的储水岩样包括：

对储水岩层进行分层，在每一层取一个储水岩样，每一层储水岩层对应一个储水岩样。

此外，获取储水岩样的内部裂隙空间分布包括：

采用工业CT扫描系统对每个储水岩样进行实时扫描，建立储水岩样的三维数字化模型，得到储水岩样的内部裂隙空间分布。