• 儲水空間：

采空區(qū)冒落帶與導(dǎo)水裂隙帶大空隙

• 水庫壩體

采空區(qū)周邊安全煤柱和人工壩體

煤礦采空區(qū)地下水庫是指：在煤礦采空區(qū)內(nèi)由明確自然邊界和人工建筑物所構(gòu)成的獨(dú)立儲水空間，并具有地下水天然補(bǔ)給能力和人工調(diào)蓄功能的地下水體。

在相關(guān)工作面的巷道內(nèi)修建擋水壩，與留設(shè)的煤柱組合構(gòu)成地下?lián)跛ㄖ?，將礦井水和周圍滲入的地下水儲存在采空區(qū)破碎巖體內(nèi)。建有輸排水系統(tǒng)，具備安全調(diào)度和生產(chǎn)調(diào)蓄功能。屬于多年調(diào)節(jié)水庫，上下層不同水庫之間可進(jìn)行安全生產(chǎn)和供水調(diào)度。

（煤礦多層地下水庫示意圖）

一、 庫容估算

（大尺度相似模擬垮落模型分形維數(shù)分析）

（采空區(qū)垮落數(shù)值模型有限元重構(gòu)）

二、煤礦地下水庫大尺度水巖耦合相似模型實驗

灌隔水砂

埋設(shè)觀測片

設(shè)置防水槽

防水圈

模擬煤層加工

鋪設(shè)模擬煤層

3D激光掃描儀

全站儀

數(shù)據(jù)采集卡

信號放大器

滲壓計

土壓力計

拉線式位移計

三、 煤礦地下水庫人工壩體設(shè)計

四、煤礦地下水庫整體抗震性能試驗研究

• 煤礦地下水庫整體抗震性能數(shù)值模擬研究

五、 采空區(qū)凈化機(jī)理

• 水質(zhì)凈化試驗：主要離子被吸附，水質(zhì)變好

*標(biāo)準(zhǔn)為《環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)

• 水質(zhì)凈化試驗：煤矸石煤屑土柱濾出水樣目視皆為清澈狀，其懸浮物基本去除

• 濃度變化

鉛離子

鋅離子

鋇離子

• 去除率

鉛離子

鋅離子

鋇離子

六、煤礦地下水庫安全運(yùn)行系統(tǒng)

七、某煤礦地下水庫

首座煤礦采空區(qū)地下水庫建設(shè)

屬神華集團(tuán)神東礦區(qū) 

（位于陜西神木與內(nèi)蒙鄂爾多斯交界處）

• 在2﹣2 和 5﹣2分別布置地下水庫
  

• 2﹣2 ：設(shè)計 4座地下水庫, 49 個擋水壩, 總庫容約 1500ⅹ104 m3，1號和2號水庫已建成運(yùn)行。

（2﹣2 煤分布式地下水庫平面布置圖）

• 5#﹣2：設(shè)計 6座地下水庫, 72 個擋水壩. 規(guī)劃中, 總庫容超過 2000ⅹ104 m3

• 上下層水庫高差 150m

• 壩體結(jié)構(gòu)：直墻式擋水壩——49座

（1# 水庫擋水壩設(shè)計圖）

• 各水庫之間設(shè)置輸排水管道系統(tǒng)

• 調(diào)入：收集礦井水（包括正在生產(chǎn)的采區(qū)礦井水）以及其它水庫水的調(diào)入。

• 調(diào)出：生產(chǎn)、生活、生態(tài)環(huán)境等用水

• 緊急情況事故水和水庫騰空的調(diào)出

• 水位和水質(zhì)控制的水庫調(diào)度

分布式地下水庫輸排水系統(tǒng)設(shè)計圖

（輸出管道為藍(lán)色   輸入管道為綠色）

• 目標(biāo)：安全調(diào)控、生產(chǎn)用水

1.礦井概況

目前尚未進(jìn)入開采階段，礦建一期、二期工程完成，2201工作面三條順槽及切眼已掘進(jìn)完成，正在鋪底、設(shè)備拆除，預(yù)計2017年三月底完成首采面設(shè)備安裝，具備試運(yùn)行條件。

2.總體工藝方案

3.水庫規(guī)劃討論

根據(jù)某煤礦煤層賦存條件及開采規(guī)劃接續(xù)，擬于2017年末對2201工作面采空區(qū)進(jìn)行防滲及封閉處理，作為1期濃鹽水儲庫；于2020年末2202工作面采空區(qū)進(jìn)行防滲及封閉處理，作為2期濃鹽水儲庫。具體方案需要根據(jù)開采時涌水量、礦井水礦化度、采空區(qū)封閉性、頂?shù)装鍘r層性質(zhì)、原巖應(yīng)力水平等綜合分析。

4.庫容估計