CN102927941B - 一种露天煤矿地下水库的库容确定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种露天煤矿地下水库的库容确定方法，包括：步骤①：采集露天煤矿地下水库的上底的长L₁和宽W₁，下底的长L₂和宽W₂，以及高H，计算露天煤矿地下水库的空间体积V₁;步骤②：采集露天煤矿地下水库中回填材料的质量m和密度ρ，计算回填材料体积V₂；步骤③：采集露天煤矿地下水库的净化过滤层的面积s以及净化过滤层厚度h₁,计算净化过滤层的体积V₃;步骤④：采集露天煤矿地下水库的隔水层厚度为h₂，计算隔水层的体积V₄；步骤⑤：计算露天煤矿地下水库的水库的库容V。本发明简化了传统地下水库繁琐的测量工作，降低了露天煤矿地下水库的库容的测定难度，节约劳动成本的同时为库容监控和水资源调配提供了数据支撑。

Description

一种露天煤矿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，尤其涉及一种露天煤矿地下水库的库容确定方法。

背景技术

露天煤矿地下水库不同于一般意义的地下水库，普通的地下水库是利用已有的地下空间或煤矿采空区，而露天煤矿地下水库则是人工建设完成，通过科学选址，在露天矿采场底部或某一台阶上所围成的半封闭区域，经过回填后形成的地下空间。

传统的水库库容和地下水库库容计算方法通常需要测量蓄水体体积、重力给水度等参数，测量工作繁琐且难度较大，以孔隙介质为储水空间的地下水库为例，传统的地下水库库容确定方法需要测量蓄水体的体积和介质的给水度两项指标，蓄水体的体积等于各类蓄水体在库区的平均厚度与水面面积的乘积，其平均厚度需要通过物探或钻孔工程获得，而给水度则需要钻孔对各类蓄水体分别取样，在实验室开展相应的大量的测量工作来获得，可见，现有技术中的水库库容测定方法的测量工作十分繁琐且难度较大。

因此有必要针对露天煤矿地下水库库容的确定设计一种简便的方法，为库容监控和水资源的调配提供数据支撑。

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露天煤矿地下水库的库容确定方法，该方法能够简化传统地下水库库容的测定方法。

本发明的技术目的通过下述技术方案实现：

一种露天煤矿地下水库的库容确定方法，所述方法包括如下步骤：

步骤①：采集露天煤矿地下水库的上底的长L₁和宽W₁，下底的长L₂和宽W₂，以及露天煤矿地下水库的高H，通过如下公式计算所述露天煤矿地下水库的空间体积V₁:

$V_1=\frac{(W_1\×L_1+W_2\×L_2)}{2}\×H;$

步骤②：采集露天煤矿地下水库中回填材料的质量m和密度ρ，通过如下公式计算所述回填材料体积V₂:

$V_2=\frac{m}{\mathrm{\ρ}};$

步骤③：采集露天煤矿地下水库的净化过滤层的面积s以及净化过滤层厚度h₁,通过如下公式计算所述净化过滤层的体积V₃：

V₃＝s×h₁;

步骤④：采集露天煤矿地下水库的隔水层厚度为h₂，通过如下公式计算所述隔水层的体积V₄：

V₄＝W₂×L₂×h₂；

步骤⑤：通过如下公式计算所述露天煤矿地下水库的水库的库容V：

$V=V_1-V_2-V_3-V_4=\frac{(W_1\×L_1+W_2\×L_2)}{2}\×H-\frac{m}{\mathrm{\ρ}}-s\×h_1-W_2\×L_2\×h_2.$

进一步地，步骤②中所述回填材料体积V₂还可以通过溢杯法进行测定。

进一步地，所述净化过滤层的厚度h₁所述隔水层厚度h₂通过物探和钻孔探进行采集测定。

进一步地，所述隔水层厚度h₂的测定域为80-100cm。

进一步地，所述回填材料为砾石。

进一步地，所述回填材料为粒径为1-5cm的鹅卵石。

与传统地下水库库容确定方法相比，本发明无需进行蓄水体的取样测定，避免进行大量的实验室测定工作，本发明不但简化了库容确定的繁琐工作，节约劳动成本，还降低了库容确定的测定难度，为库容监控和水资源调配提供了数据支撑。

附图说明

图1是本发明所涉及的露天煤矿地下水库的结构示意图；

图2是图1所示露天煤矿地下水库的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的一个优选实施例做详细描述。

如图1和图2所示，本发明提供了一种露天煤矿地下水库的库容确定方法，所述方法包括如下步骤：

步骤①：采集露天煤矿地下水库的上底的长L₁和宽W₁，下底的长L₂和宽W₂，以及露天煤矿地下水库的高H，所述上底为露天煤款地下水库的顶平面，所述下底为露天煤矿地下水库的底平面，通过如下公式计算所述露天煤矿地下水库的空间体积V₁:

$V_1=\frac{(W_1\×L_1+W_2\×L_2)}{2}\×H.$

根据所选的地下水库半封闭空间，利用地质勘探方式，例如物探和钻孔探等方式，测量本发明的露天煤矿地下水库的上底的长L₁和宽W₁，下底的长L₂和宽W₂，以及露天煤矿地下水库的高H，从而得出露天煤矿地下水库的空间体积V₁。

步骤②：采集露天煤矿地下水库中回填材料的质量m和密度ρ，通过如下公式计算所述回填材料体积V₂:

$V_2=\frac{m}{\mathrm{\ρ}}.$

当然，采集露天煤矿地下水库中回填材料的质量m和密度ρ来测定回填材料体积V₂只是本发明的一种方案，本发明回填材料体积V₂还可以通过溢杯法反推出回填材料的密度，再利用该密度值及测定的回填材料的测量质量计算材料体积V₂。具体地，在回填材料堆放地附近设置简易便于移动的电子称重仪对回填材料的总质量进行测定，对回填材料进行多点取样，并将回填材料样本浸入盛满水的容器中同时将溢出的水接到量筒中读取量筒内水的数值便是回填材料的体积，利用加入容器中回填材料的质量除以量筒中溢出水的体积得到回填材料的密度，对多点取样的回填材料进行多次平行试验，得到回填材料的密度平均值，最后利用采集的回填材料的总质量反推出回填材料的总体积。

步骤③：采集露天煤矿地下水库的净化过滤层的面积s以及净化过滤层厚度h₁,通过如下公式计算所述净化过滤层的体积V₃：

V₃＝s×_h1。

相似地，所述面积s可通过采集净化过滤层的长和宽来计算面积s。

步骤④：采集露天煤矿地下水库的隔水层厚度为h₂，通过如下公式计算顶部隔水层的体积V₄：

V₄＝W₂×L₂×h₂；

作为本发明的一种优选方案，所述净化过滤层的厚度h1和所述隔水层厚度h2通过物探和钻孔探进行采集测定。当露天煤矿回填完毕，地下水库形成之后，可通过物探或钻孔探获取处于稳定状态的净化过滤层厚度。考虑地下水库运行过程中，库顶要承受一定的弯曲应力，通常水库的隔水层厚度为80-100cm。因此为了加快采集速度，本发明将测定隔水层厚度h₂的测定域设定为80-100cm。

步骤⑤：通过如下公式计算所述露天煤矿地下水库的水库的库容V：

$V=V_1-V_2-V_3-V_4=\frac{(W_1\×L_1+W_2\×L_2)}{2}\×H-\frac{m}{\mathrm{\ρ}}-s\×h_1-W_2\×L_2\×h_2.$

本发明的回填材料为砾石或者粒径为1-5cm的鹅卵石，当然，为了降低成本，本发明的回填材料更优选地为来源于露天矿剥离的砂砾岩和砾岩，露天矿剥离的砾岩和砾岩的粒径多为1-5cm，透水系数6.17×10^-4-1.03×10^-3m/d，给水度为6.4。

本发明简化了传统地下水库需要测量多个参量的繁琐工作，只需监控水库体积参数和水库充填材料质量和密度等参数的测量，即可确定露天煤矿地下水库的库容，从而为水库水位监测和库容调节奠定基础。

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)

1.一种露天煤矿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：采集露天煤矿地下水库的上底的长L₁和宽W₁，下底的长L₂和宽W₂，以及露天煤矿地下水库的高H，通过如下公式计算所述露天煤矿地下水库的空间体积V₁:

$V_1=\frac{(W_1\×L_1+W_2\×L_2)}{2}\×H;$

步骤②：采集露天煤矿地下水库中回填材料的质量m和密度ρ，通过如下公式计算所述回填材料体积V₂:

$V_2=\frac{m}{\mathrm{\ρ}};$

步骤③：采集露天煤矿地下水库的净化过滤层的面积s以及净化过滤层厚度h₁,通过如下公式计算所述净化过滤层的体积V₃：

V₃＝s×h₁;

步骤④：采集露天煤矿地下水库的隔水层厚度为h₂，通过如下公式计算所述隔水层的体积V₄：

V₄＝W₂×L₂×h₂；

步骤⑤：通过如下公式计算所述露天煤矿地下水库的水库的库容V：

$V=V_1-V_2-V_3-V_4=\frac{(W_1\×L_1+W_2\×L_2)}{2}\×H-\frac{m}{\mathrm{\ρ}}-s\×h_1-W_2\×L_2\×h_2.$

2.根据权利要求1所述的露天煤矿地下水库的库容确定方法，其特征在于，步骤②中所述回填材料体积V₂还可以通过溢杯法进行测定。

3.根据权利要求1所述的露天煤矿地下水库的库容确定方法，其特征在于，所述净化过滤层的厚度h₁所述隔水层厚度h₂通过物探和钻孔探进行采集测定。

4.根据权利要求1所述的露天煤矿地下水库的库容确定方法，其特征在于，所述隔水层厚度h₂的测定域为80-100cm。

5.根据权利要求1所述的露天煤矿地下水库的库容确定方法，其特征在于，所述回填材料为砾石。

6.根据权利要求1所述的露天煤矿地下水库的库容确定方法，其特征在于，所述回填材料为粒径为1-5cm的鹅卵石。