Based on the key issues during the coal mine water stored within goaf in fragile ecology mine area, a series pore structure characteristic and hydro-geochemistry experiments will be processed. According to the theory of rock pressure in mine, rock mechanics, fluid mechanics in porous media and hydro-geochemistry, the variety influence of macro and micro storage structure characteristic parameters of caving rocks within goaf, the mineral dissolution kinetic parameters and the solute distribution coefficients on storage structure and coal mine water quality will be revealed. The mechanical-hydro-chemical coupled nonlinear model of storage structure and water quality will be established and then the inversion method of coupled model parameters will be studied. The coupled model characterized the evolution of caving rock structure within goaf and stored water quality will be established and the numerical simulation method will be processed. The coupled model could be used for predicting the evolution of caving rock pore structure within goaf and the stored coal mine water quality. The prediction results will be helpful for the realization of coal mine water stored by goaf within fragile ecology coal mine in the future.
针对生态脆弱型矿区利用采空区对矿井水进行地下储存过程中存在的关键科学问题,通过一系列应力-渗流-化学耦合条件下采空区垮落岩体孔隙结构特性试验以及水文地球化学特性试验,采用矿山压力学、岩石力学、渗流力学以及水文地球化学等多学科交叉方法,揭示采空区垮落岩体宏-细观储水结构特性参数、矿物溶解反应动力学参数、矿井水中溶质吸附分配系数等物性参数变化对储水结构及矿井水水质的影响;提出储水结构特性参数与水质参数之间的应力-渗流-化学非线性时效耦合模型,并研究模型参数的反演辨识方法;建立采空区垮落岩体储水结构演化及矿井水水质演化规律的耦合动力学模型,提出相应的数值求解计算方法,预测矿井水在采空区储存过程中采空区垮落岩体储水特性及矿井水水质特性的演化规律,为生态脆弱型矿区利用采空区实现矿井水的地下储存提供理论依据和技术支持。
摘要:针对生态脆弱型矿区利用采空区对矿井水进行地下储存过程中存在的关键科学问题,以神东矿区大柳塔矿22616面为工程背景,采用相似实验、数值模拟、现场实测、理论分析和工程应用相结合的方法,对浅埋采空区垮落岩体储水特性及储水量预测开展系统研究。通过浅埋采空区垮落岩体储水结构参数实验,确定水岩耦合作用下垮落岩体应力与碎胀系数关系。根据相似实验和数值计算结果,构建浅埋采空区走向和倾向覆岩力学结构,划分采空区垮落岩体应力分区,建立各分区垮落岩体应力空间变化方程,并通过实测数据进行校验。结合垮落岩体应力与碎胀系数关系划分碎胀特性分区,分析采空区垮落岩体储水结构特性分布规律,进而构建煤矿地下采空区储水量预测数学模型,并通过自主研制的煤矿地下采空区储水系数测定实验装置对其计算结果进行验证,揭示应力-水岩作用条件下煤矿地下采空区储水能力演变特征,为生态脆弱型矿区利用采空区实现矿井水的地下储存提供理论依据和技术支持。
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数据更新时间:2023-05-31
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