CN114048625A - 煤矿地下水库储水系数计算方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种煤矿地下水库储水系数计算方法和系统，方法包括：确定煤矿地下水库底板预设面积；获取煤矿地下水库底板预设面积处的抽水前感应水罐内压强、抽水前水库水头高度和抽水前水库内部气压；对煤矿地下水库抽水，并获取水位稳定后水库底板预设面积处的抽水后感应水罐内压强、抽水后水库水头高度和抽水后水库内部气压；根据抽水前预设面积处应力平衡公式、抽水后预设面积处应力平衡公式以及影响参数计算得到煤矿地下水库储水系数。本发明通过对水库底板应力、水头、气压进行现场测量，并结合应力平衡方程计算储水系数的方式解决了现有技术中不是直接测量的方式造成计算的储水系数具有误差的技术问题。

Description

煤矿地下水库储水系数计算方法和系统

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计算方法和系统。

背景技术

煤矿开采过程中需要获取煤矿地下水库储水系数以保证开采，目前煤矿地下水库储水系数现场实测遇到的问题是：煤矿地下水库处于完全封闭的地下空间内，现有技术中很多煤矿地下水库储水系数计算方法并不是直接测量，而是通过实验室物理相似模拟试验，或通过数值模拟计算，而以上两种模拟方法与现场实际存在差异，因此获得的储水系数具有误差，不准确。

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计算方法和系统，通过对水库底板应力、水头、气压进行现场测量，并结合应力平衡方程计算储水系数的方式解决了现有技术中不是直接测量，而是通过实验室物理相似模拟试验，或通过数值模拟计算的方式造成计算的储水系数具有误差的技术问题。

本发明提出一种煤矿地下水库储水系数计算方法，包括：

确定煤矿地下水库底板预设面积；

获取煤矿地下水库底板预设面积处的抽水前感应水罐内压强、抽水前水库水头高度和抽水前水库内部气压；

对煤矿地下水库抽水，并获取水位稳定后水库底板预设面积处的抽水后感应水罐内压强、抽水后水库水头高度和抽水后水库内部气压；

根据抽水前预设面积处应力平衡公式、抽水后预设面积处应力平衡公式以及影响参数计算得到煤矿地下水库储水系数，影响参数至少包括：预设面积正上方潜水面以下岩石体积、预设面积正上方潜水面以下无效孔隙的体积和预设面积正上方岩石质量。

此外，抽水前预设面积处应力平衡公式为：

P₁A＝M_岩g+ρ_水gh₁A+P_气1A-ρ_水g(V_岩1+V_{无效空隙1})，

抽水后预设面积处应力平衡公式为：

P₂A＝M_岩g+ρ_水gh₂A+P_气2A-ρ_水g(V_岩2+V_{无效空隙2})，

其中：A为预设面积，P₁、P₂为抽水前和抽水后感应水罐内压强；h₁、h₂为抽水前和抽水后水库水头高度；P_气1、P_气2为抽水前和抽水后水库内部气压；V_岩1、V_岩2为抽水前和抽水后预设面积正上方潜水面以下岩石体积；V_{无效孔隙1}、V_{无效孔隙2}为抽水前和抽水后预设面积正上方潜水面以下无效孔隙的体积；M_岩为预设面积正上方岩石质量；ρ_水为水库水的密度；g为重力加速度。

此外，根据抽水前预设面积处应力平衡公式、抽水后预设面积处应力平衡公式以及影响参数计算得到煤矿地下水库储水系数包括：

对抽水前预设面积处应力平滑公式和抽水后预设面积处应力平滑公式相减后，整理得到预设面积对应的排水量(V_岩1+V_{无效孔隙1})-(V_岩2+V_{无效孔隙2})，

此外，煤矿地下水库储水系数R计算公式为：

根据求出的预设面积对应的排水量(V_岩1+V_{无效孔隙1})-(V_岩2+V无效孔隙2以及预设面积对应的总体积Ah1-h2计算R的值。

本发明还提出一种煤矿地下水库储水系数计算系统，包括：

感应水罐、水管、注放水阀门、外部水罐、水压计、测水位仪、处理器和气压仪；

水管的两端分别连接感应水罐和外部水罐，注放水阀门安装在水管上，水压计、测水位仪和气压仪分别与处理器连接，水压计放置在外部水罐的内部，测试外部水罐内的水压，测水位仪放置在水库的靠近底板处，气压仪放置在水库的上半部，测水位仪和气压仪分别测试水库手头高度和水库内部气压；通过应力感应水罐、外部水罐和水压计测量的数据计算得到感应水罐内压强；

煤矿地下水库储水系数计算方法如下：

确定煤矿地下水库底板预设面积；

获取煤矿地下水库底板预设面积处的抽水前感应水罐内压强、抽水前水库水头高度和抽水前水库内部气压；

对煤矿地下水库抽水，并获取水位稳定后水库底板预设面积处的抽水后感应水罐内压强、抽水后水库水头高度和抽水后水库内部气压；

根据抽水前预设面积处应力平衡公式、抽水后预设面积处应力平衡公式以及影响参数计算得到煤矿地下水库储水系数，影响参数至少包括：预设面积正上方潜水面以下岩石体积、预设面积正上方潜水面以下无效孔隙的体积和预设面积正上方岩石质量。

此外，测水位仪为MinDiver。

此外，气压仪为Bivo。

此外，抽水前预设面积处应力平衡公式为：

P₁A＝M_岩g+ρ_水gh₁A+P_气1A-ρ_水g(V_岩1+V_{无效空隙1})，

抽水后预设面积处应力平衡公式为：

P₂A＝M_岩g+ρ_水gh₂A+P_气2A-ρ_水g(V_岩2+V_{无效空隙2})，

其中：A为预设面积，P₁、P₂为抽水前和抽水后感应水罐内压强；h₁、h₂为抽水前和抽水后水库水头高度；P_气1、P_气2为抽水前和抽水后水库内部气压；V_岩1、V_岩2为抽水前和抽水后预设面积正上方潜水面以下岩石体积；V_{无效孔隙1}、V_{无效孔隙2}为抽水前和抽水后预设面积正上方潜水面以下无效孔隙的体积；M_岩为预设面积正上方岩石质量；ρ_水为水库水的密度；g为重力加速度。

此外，根据抽水前预设面积处应力平衡公式、抽水后预设面积处应力平衡公式以及影响参数计算得到煤矿地下水库储水系数包括：

对抽水前预设面积处应力平滑公式和抽水后预设面积处应力平滑公式相减后，整理得到预设面积对应的排水量(V_岩1+V_{无效孔隙1})-(V_岩2+V_{无效孔隙2})，

此外，煤矿地下水库储水系数R计算公式为：

根据求出的预设面积对应的排水量(V_岩1+V_{无效孔隙1})-(V_岩2+V无效孔隙2以及预设面积对应的总体积Ah1-h2计算R的值。

通过采用上述技术方案，具有如下有益效果：

本发明通过对水库底板应力、水头、气压进行现场测量，并结合应力平衡方程计算储水系数的方式解决了现有技术中不是直接测量，而是通过实验室物理相似模拟试验，或通过数值模拟计算的方式造成计算的储水系数具有误差的技术问题。

本发明解决了现有技术中存在的计算煤矿地下水库局部储水系数，目前水库储水系数现场实测方法能够计算出垂向上不同层位的储水系数和水库整体的平均渗透系数，但不能计算水库某一点位的储水系数的技术问题，本发明通过在水库中预设面积控制水平位置，再通过抽水方式控制水的垂向高度，因此可以计算出水库三维空间中某一点位的储水系数。

本发明通过在应力平衡方程中引入V无效孔隙体积概念，避免无效孔隙及结合水造成的误差。

水库潜水面上方采空区气压也会随天气、气候及其它因素发生变化，现有技术中的储水系数计算方法均为考虑此因素，本发明通过在应力平滑公式中加入水库内部气压参数避免了水库内部气压变化造成的计算误差。

附图说明

图1是本发明一个实施例提供的煤矿地下水库储水系数计算方法的流程图；

图2是本发明一个实施例提供的煤矿地下水库储水系数计算系统的示意图。

具体实施方式

以下结合具体实施方案和附图对本发明进行进一步的详细描述。其只意在详细阐述本发明的具体实施方案，并不对本发明产生任何限制，本发明的保护范围以权利要求书为准。

参照图1，本发明提出一种煤矿地下水库储水系数计算方法，包括：

步骤S001，确定煤矿地下水库底板预设面积；

步骤S002，获取煤矿地下水库底板预设面积处的抽水前感应水罐内压强、抽水前水库水头高度和抽水前水库内部气压；

步骤S003，对煤矿地下水库抽水，并获取水位稳定后水库底板预设面积处的抽水后感应水罐内压强、抽水后水库水头高度和抽水后水库内部气压；

步骤S004，根据抽水前预设面积处应力平衡公式、抽水后预设面积处应力平衡公式以及影响参数计算得到煤矿地下水库储水系数，影响参数至少包括：预设面积正上方潜水面以下岩石体积、预设面积正上方潜水面以下无效孔隙的体积和预设面积正上方岩石质量。

现有技术中存在几种煤矿地下水库储水系数的测定方法，如：

1)一种煤矿地下水库储水系数的测定方法及电子设备：获取待测煤矿地下水库的开采高度、推进长度、每层顶板岩层厚度、每层顶板岩层垮落角、每层顶板岩层碎胀系数、每层顶板岩层的原始孔隙和裂隙度、每层顶板岩层的初始体积；根据开采高度、推进长度、每层顶板岩层厚度、每层顶板岩层垮落角，确定煤层开挖后顶板岩层的垮落空间体积；根据每层顶板岩层厚度、每层顶板岩层碎胀系数、每层顶板岩层的原始孔隙和裂隙度、每层顶板岩层的初始体积、以及顶板岩层的垮落空间体积，确定待测煤矿地下水库的储水系数。

该发明能通过开采塌落前状态反推出煤矿地下水库平均储水系数，但是存在以下不足：首先，其默认水位下所有孔隙必会被水填充，根据水文地质学，孔隙度和有效孔隙度是两个概念，岩体中并不是所有孔隙都会被水填充，因此其计算出的储水系数偏大；其次，岩石浸水后，岩石表面会形成结合水，水分子结构与岩石分子结合在一起，该部分水不能被再排出水库，导致其计算出的储水系数偏大。

2)一种煤矿地下水库储水系数测定方法：建立关于待测定矿井的三维相似试验模型，三维相似试验模型包括从上至下依次设置的上覆岩层、含水层、隔水层、地下水库岩层和底板岩层；对三维相似试验模型进行工作面煤层开挖处理；对三维相似试验模型进行注水与放水试验，得到地下水库岩层水位每下降单位高度所对应的放水量；确定地下水库岩层每单位高度所对应的含水体积；根据地下水库岩层每单位高度所对应的含水体积与地下水库岩层水位每下降单位高度所对应的放水量，确定每单位高度对应的储水系数。

该发明通过降水试验能够计算出煤矿地下水库平均储水系数和各层位储水系数，但存在以下不足：首先，从水库整体来看，水库底板并不一定水平，水库边界不规则，不同水位高度水库水面积大小不同，因此在计算水库含水体积时会造成误差；其次，由于水库面积大，当水库抽水降低水位时，水库内部水面并不是一个平面，而是形成在抽水管处为最低点的漏斗形状，所以计算总体积和水的体积都存在误差；最后，通过相似试验测得数据与现场直接测得数据存在差异，且误差较大。

3)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。其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。

该发明通过模拟试验计算储水系数，但是并不能直接测量时间煤矿地下水库储水系数，存在较大误差。

本发明提出的煤矿地下水库储水系数计算方法的步骤S001中，确定煤矿地下水库底板预设面积；煤矿地下水库底板、潜水面、四周边界不能确定其是水平或规则图形，很多储水系数计算方法忽视了这一特征导致计算误差，本发明通过引入煤矿地下水库底板预设面积，解决了不同高度水库面积变化及潜水面不水平造成计算误差的技术问题。

在步骤S002中，获取煤矿地下水库底板预设面积处的抽水前感应水罐内压强、抽水前水库水头高度和抽水前水库内部气压；获取煤矿地下水库抽水前的数据。

在步骤S003中，对煤矿地下水库抽水，并获取水位稳定后水库底板预设面积处的抽水后感应水罐内压强、抽水后水库水头高度和抽水后水库内部气压；获取抽水后的数据。通过两次数据计算预设面积对应的排水量。

步骤S004，根据抽水前预设面积处应力平衡公式、抽水后预设面积处应力平衡公式以及影响参数计算得到煤矿地下水库储水系数，影响参数至少包括：预设面积正上方潜水面以下岩石体积、预设面积正上方潜水面以下无效孔隙的体积和预设面积正上方岩石质量。通过在应力平衡公式(方程)中引入无效孔隙量，避免无效孔隙和结合水形成误差；该发明通过预设面积避免水库整体形态不规则形成的误差，可以对水库三维空间中某一点的位置进行储水系数测量。

本发明通过对水库底板应力、水头、气压进行现场测量，并结合应力平衡方程计算储水系数的方式解决了现有技术中不是直接测量，而是通过实验室物理相似模拟试验，或通过数值模拟计算的方式造成计算的储水系数具有误差的技术问题。

本发明解决了现有技术中存在的计算煤矿地下水库局部储水系数，目前水库储水系数现场实测方法能够计算出垂向上不同层位的储水系数和水库整体的平均渗透系数，但不能计算水库某一点位的储水系数的技术问题，本发明通过在水库中预设面积控制水平位置，再通过抽水方式控制水的垂向高度，因此可以计算出水库三维空间中某一点位的储水系数。

本发明通过在应力平衡方程中引入V无效孔隙体积概念，避免无效孔隙及结合水造成的误差。

水库潜水面上方采空区气压也会随天气、气候及其它因素发生变化，现有技术中的储水系数计算方法均为考虑此因素，本发明通过在应力平滑公式中加入水库内部气压参数避免了水库内部气压变化造成的计算误差。

在其中的一个实施例中，抽水前预设面积处应力平衡公式为：

P₁A＝M_岩g+ρ_水gh₁A+P_气1A-ρ_水g(V_岩1+V_{无效空隙1})，

抽水后预设面积处应力平衡公式为：

P₂A＝M_岩g+ρ_水gh₂A+P_气2A-ρ_水g(V_岩2+V_{无效空隙2})，

其中：A为预设面积，P₁、P₂为抽水前和抽水后感应水罐内压强；h₁、h₂为抽水前和抽水后水库水头高度；P_气1、P_气2为抽水前和抽水后水库内部气压；V_岩1、V_岩2为抽水前和抽水后预设面积正上方潜水面以下岩石体积；V_{无效孔隙1}、V_{无效孔隙2}为抽水前和抽水后预设面积正上方潜水面以下无效孔隙的体积；M_岩为预设面积正上方岩石质量；ρ_水为水库水的密度；g为重力加速度。

本实施例给出了抽水前预设面积处应力平衡公式和抽水后预设面积处应力平衡公式，通过在公式中引入预设面积、感应水罐内压强、水库水头高度、水库内部气压、预设面积正上方潜水面以下岩石体积和预设面积正上方潜水面以下无效孔隙的体积等参数，使计算的结果更加准确，避免了很多误差。

在其中的一个实施例中，根据抽水前预设面积处应力平衡公式、抽水后预设面积处应力平衡公式以及影响参数计算得到煤矿地下水库储水系数包括：

对抽水前预设面积处应力平滑公式和抽水后预设面积处应力平滑公式相减后，整理得到预设面积对应的排水量(V_岩1+V_{无效孔隙1})-(V_岩2+V_{无效孔隙2})，

由于在计算煤矿地下水库储水系数时，需要使用预设面积对应的排水量以及预设面积对应的总体积，所以这里先计算预设面积对应的排水量。

在其中的一个实施例中，煤矿地下水库储水系数R计算公式为：

根据求出的预设面积对应的排水量(V_岩1+V_{无效孔隙1})-(V_岩2+V无效孔隙2以及预设面积对应的总体积Ah1-h2计算R的值。

通过1减去预设面积对应的排水量(V_岩1+V_{无效孔隙1})-(V_岩2+V无效孔隙2除以预设面积对应的总体积Ah1-h2的商得到煤矿地下水库储水系数R，通过这种方式计算得到的R值更加准确、可靠。

煤矿地下水库储水系数R为预设面积上方，高度为h1ˉh2之间的储水系数。

参照图2，本发明提出一种煤矿地下水库储水系数计算系统，包括：

感应水罐1、水管2、注放水阀门3、外部水罐4、水压计5、测水位仪7、处理器8和气压仪10；

水管2的两端分别连接感应水罐1和外部水罐4，注放水阀门3安装在水管2上，水压计5、测水位仪7和气压仪10分别与处理器8连接，水压计5放置在外部水罐4的内部，测试外部水罐4内的水压，测水位仪7放置在水库的靠近底板处，气压仪10放置在水库的上半部，测水位仪7和气压仪10分别测试水库手头高度和水库内部气压；通过应力感应水罐1、外部水罐4和水压计5测量的数据计算得到感应水罐内压强；

煤矿地下水库储水系数计算方法如下：

确定煤矿地下水库底板预设面积；

获取煤矿地下水库底板预设面积处的抽水前感应水罐内压强、抽水前水库水头高度和抽水前水库内部气压；

对煤矿地下水库抽水，并获取水位稳定后水库底板预设面积处的抽水后感应水罐内压强、抽水后水库水头高度和抽水后水库内部气压；

根据抽水前预设面积处应力平衡公式、抽水后预设面积处应力平衡公式以及影响参数计算得到煤矿地下水库储水系数，影响参数至少包括：预设面积正上方潜水面以下岩石体积、预设面积正上方潜水面以下无效孔隙的体积和预设面积正上方岩石质量。

水库底板预设面积A等于感应水罐1的上面积。感应水罐1的上面积所受的应力即感应水罐内压强，通过应力感应水罐1、外部水罐4和水压计5测量的数据计算得到感应水罐内压强。当外部水罐4和感应水罐1处于相同海拨高度时，二者内部水压一致，此时水压计5测量的水压就是感应水罐1的上面积所受的应力。

可选地，水压计5、测水位仪7和气压仪10通过数据线6分别与处理器8连接，可选地，处理器8为电脑。

本发明通过对水库底板应力、水头、气压进行现场测量，并结合应力平衡方程计算储水系数的方式解决了现有技术中不是直接测量，而是通过实验室物理相似模拟试验，或通过数值模拟计算的方式造成计算的储水系数具有误差的技术问题。

本发明解决了现有技术中存在的计算煤矿地下水库局部储水系数，目前水库储水系数现场实测方法能够计算出垂向上不同层位的储水系数和水库整体的平均渗透系数，但不能计算水库某一点位的储水系数的技术问题，本发明通过在水库中预设面积控制水平位置，再通过抽水方式控制水的垂向高度，因此可以计算出水库三维空间中某一点位的储水系数。

本发明通过在应力平衡方程中引入V无效孔隙体积概念，避免无效孔隙及结合水造成的误差。

水库潜水面上方采空区气压也会随天气、气候及其它因素发生变化，现有技术中的储水系数计算方法均为考虑此因素，本发明通过在应力平滑公式中加入水库内部气压参数避免了水库内部气压变化造成的计算误差。

在其中的一个实施例中，测水位仪7为MinDiver。

在其中的一个实施例中，气压仪10为Bivo。其中9为水库底板，11为人工坝体。

在其中的一个实施例中，抽水前预设面积处应力平衡公式为：

P₁A＝M_岩g+ρ_水gh₁A+P_气1A-ρ_水g(V_岩1+V_{无效空隙1})，

抽水后预设面积处应力平衡公式为：

P₂A＝M_岩g+ρ_水gh₂A+P_气2A-ρ_水g(V_岩2+V_{无效空隙2})，

其中：A为预设面积，P₁、P₂为抽水前和抽水后感应水罐内压强；h₁、h₂为抽水前和抽水后水库水头高度；P_气1、P_气2为抽水前和抽水后水库内部气压；V_岩1、V_岩2为抽水前和抽水后预设面积正上方潜水面以下岩石体积；V_{无效孔隙1}、V_{无效孔隙2}为抽水前和抽水后预设面积正上方潜水面以下无效孔隙的体积；M_岩为预设面积正上方岩石质量；ρ_水为水库水的密度；g为重力加速度。

本实施例给出了抽水前预设面积处应力平衡公式和抽水后预设面积处应力平衡公式，通过在公式中引入预设面积、感应水罐内压强、水库水头高度、水库内部气压、预设面积正上方潜水面以下岩石体积和预设面积正上方潜水面以下无效孔隙的体积等参数，使计算的结果更加准确，避免了很多误差。

在其中的一个实施例中，根据抽水前预设面积处应力平衡公式、抽水后预设面积处应力平衡公式以及影响参数计算得到煤矿地下水库储水系数包括：

对抽水前预设面积处应力平滑公式和抽水后预设面积处应力平滑公式相减后，整理得到预设面积对应的排水量(V_岩1+V_{无效孔隙1})-(V_岩2+V_{无效孔隙2})，

由于在计算煤矿地下水库储水系数时，需要使用预设面积对应的排水量以及预设面积对应的总体积，所以这里先计算预设面积对应的排水量。

在其中的一个实施例中，煤矿地下水库储水系数R计算公式为：

根据求出的预设面积对应的排水量(V_岩1+V_{无效孔隙1})-(V_岩2+V无效孔隙2以及预设面积对应的总体积Ah1-h2计算R的值。

通过1减去预设面积对应的排水量(V_岩1+V_{无效孔隙1})-(V_岩2+V无效孔隙2除以预设面积对应的总体积Ah1-h2的商得到煤矿地下水库储水系数R，通过这种方式计算得到的R值更加准确、可靠。

本实施例通过预设底面积、获取初始水库水位和底部预设面积初始应力、进行水库降水、获取截止水库水位和底部预设面积应力；根据初始和降水截止后的应力平衡方程计算得出预设面积对应释放的水量，通过降水前后水位和预设面积计算出预设面积对应的总体积，进而确定煤矿地下水库的储水系数。本实施例可避免无效孔隙和水库底面积不规则造成的误差，可以实现对地下水库有效储水系数进行合理测定，指导地下水库库容计算、人工坝体结构等进行优化设计。

以上所述的仅是本发明的原理和较佳的实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在本发明原理的基础上，还可以做出若干其它变型，也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种煤矿地下水库储水系数计算方法，其特征在于，包括：

确定煤矿地下水库底板预设面积；

获取煤矿地下水库底板预设面积处的抽水前感应水罐内压强、抽水前水库水头高度和抽水前水库内部气压；

对煤矿地下水库抽水，并获取水位稳定后水库底板预设面积处的抽水后感应水罐内压强、抽水后水库水头高度和抽水后水库内部气压；

根据抽水前预设面积处应力平衡公式、抽水后预设面积处应力平衡公式以及影响参数计算得到煤矿地下水库储水系数，影响参数至少包括：预设面积正上方潜水面以下岩石体积、预设面积正上方潜水面以下无效孔隙的体积和预设面积正上方岩石质量。

2.根据权利要求1所述的煤矿地下水库储水系数计算方法，其特征在于，

抽水前预设面积处应力平衡公式为：

P₁A＝M_岩g+ρ_水gh₁A+P_气1A-ρ_水g(V_岩1+V_{无效空隙1})，

抽水后预设面积处应力平衡公式为：

P₂A＝M_岩g+ρ_水gh₂A+P_气2A-ρ_水g(V_岩2+V_{无效空隙2})，

其中：A为预设面积，P₁、P₂为抽水前和抽水后感应水罐内压强；h₁、h₂为抽水前和抽水后水库水头高度；P_气1、P_气2为抽水前和抽水后水库内部气压；V_岩1、V_岩2为抽水前和抽水后预设面积正上方潜水面以下岩石体积；V_{无效孔隙1}、V_{无效孔隙2}为抽水前和抽水后预设面积正上方潜水面以下无效孔隙的体积；M_岩为预设面积正上方岩石质量；ρ_水为水库水的密度；g为重力加速度。

3.根据权利要求2所述的煤矿地下水库储水系数计算方法，其特征在于，

根据抽水前预设面积处应力平衡公式、抽水后预设面积处应力平衡公式以及影响参数计算得到煤矿地下水库储水系数包括：

对抽水前预设面积处应力平滑公式和抽水后预设面积处应力平滑公式相减后，整理得到预设面积对应的排水量(V_岩1+V_{无效孔隙1})-(V_岩2+V_{无效孔隙2})，

4.根据权利要求3所述的煤矿地下水库储水系数计算方法，其特征在于，

煤矿地下水库储水系数R计算公式为：

根据求出的预设面积对应的排水量(V_岩1+V_{无效孔隙1})-(V_岩2+V无效孔隙2以及预设面积对应的总体积Ah1-h2计算R的值。

5.一种煤矿地下水库储水系数计算系统，其特征在于，包括：

感应水罐、水管、注放水阀门、外部水罐、水压计、测水位仪、处理器和气压仪；

水管的两端分别连接感应水罐和外部水罐，注放水阀门安装在水管上，水压计、测水位仪和气压仪分别与处理器连接，水压计放置在外部水罐的内部，测试外部水罐内的水压，测水位仪放置在水库的靠近底板处，气压仪放置在水库的上半部，测水位仪和气压仪分别测试水库手头高度和水库内部气压；通过应力感应水罐、外部水罐和水压计测量的数据计算得到感应水罐内压强；

煤矿地下水库储水系数计算方法如下：

确定煤矿地下水库底板预设面积；

获取煤矿地下水库底板预设面积处的抽水前感应水罐内压强、抽水前水库水头高度和抽水前水库内部气压；

对煤矿地下水库抽水，并获取水位稳定后水库底板预设面积处的抽水后感应水罐内压强、抽水后水库水头高度和抽水后水库内部气压；

根据抽水前预设面积处应力平衡公式、抽水后预设面积处应力平衡公式以及影响参数计算得到煤矿地下水库储水系数，影响参数至少包括：预设面积正上方潜水面以下岩石体积、预设面积正上方潜水面以下无效孔隙的体积和预设面积正上方岩石质量。

6.根据权利要求5所述的煤矿地下水库储水系数计算系统，其特征在于，

测水位仪为MinDiver。

7.根据权利要求5所述的煤矿地下水库储水系数计算系统，其特征在于，

气压仪为Bivo。

8.根据权利要求5所述的煤矿地下水库储水系数计算系统，其特征在于，

抽水前预设面积处应力平衡公式为：

P₁A＝M_岩g+ρ_水gh₁A+P_气1A-ρ_水g(V_岩1+V_{无效空隙1})，

抽水后预设面积处应力平衡公式为：

P₂A＝M_岩g+ρ_水gh₂A+P_气2A-ρ_水g(V_岩2+V_{无效空隙2})，

其中：A为预设面积，P₁、P₂为抽水前和抽水后感应水罐内压强；h₁、h₂为抽水前和抽水后水库水头高度；P_气1、P_气2为抽水前和抽水后水库内部气压；V_岩1、V_岩2为抽水前和抽水后预设面积正上方潜水面以下岩石体积；V_{无效孔隙1}、V_{无效孔隙2}为抽水前和抽水后预设面积正上方潜水面以下无效孔隙的体积；M_岩为预设面积正上方岩石质量；ρ_水为水库水的密度；g为重力加速度。

9.根据权利要求8所述的煤矿地下水库储水系数计算系统，其特征在于，

根据抽水前预设面积处应力平衡公式、抽水后预设面积处应力平衡公式以及影响参数计算得到煤矿地下水库储水系数包括：

对抽水前预设面积处应力平滑公式和抽水后预设面积处应力平滑公式相减后，整理得到预设面积对应的排水量(V_岩1+V_{无效孔隙1})-(V_岩2+V_{无效孔隙2})，

10.根据权利要求9所述的煤矿地下水库储水系数计算系统，其特征在于，

煤矿地下水库储水系数R计算公式为：

根据求出的预设面积对应的排水量(V_岩1+V_{无效孔隙1})-(V_岩2+V无效孔隙2以及预设面积对应的总体积Ah1-h2计算R的值。

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