【技术实现步骤摘要】
水资源水量
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水质综合保护下充实率及粒径级配设计方法
[0001]本专利技术涉及采矿工程领域，具体而言，涉及一种水资源水量
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水质综合保护下充实率及粒径级配设计方法。
技术介绍
[0002]煤炭资源作为我国的主导能源，其绿色安全高效开采是我国的重大战略需求。在煤炭资源开采过程中，采用传统的垮落法开采煤炭资源，极易对矿区水资源的“水量”造成影响，损失大量的矿区地下水资源。同时，随着煤炭资源的高强度开采，导致大量废弃矸石被堆积至地表形成矸石山，造成土地资源的大量浪费与周边土壤、水体的污染，此外，矸石自燃产生的有毒有害气体还会造成大气环境的严重污染。
[0003]固体充填采煤技术作为一种环境友好型采煤技术，在控制覆岩移动破坏和保护水资源“水量”的基础之上，可有效利用地面与井下矸石，实现地面生态环境保护。然而，当矸石被大规模充入采空区后，虽然可以对矿区水资源的“水量”进行有效保护，但矸石充填体在矿井水的长期作用后，内部重金属离子会发生浸出与扩散，对矿区水资源的“水质”造成影响。因此，如何兼...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种水资源水量
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水质综合保护下充实率及粒径级配设计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：获取矿区固体充填开采工作面采高M，上覆岩层载荷σ，矸石破碎后最大粒径D，上隔离保护层厚度h1和下隔离保护层厚度h2；所述的上隔离保护层厚度h1为煤层与顶板含水层之间的距离，下隔离保护层厚度h2为煤层与底板含水层之间的距离；步骤二：采集矿区煤岩体岩样，利用岩石力学实验测试待测煤岩体岩样物理力学参数，所述物理力学参数包括体积模量、剪切模量、抗拉强度、内聚力、内摩擦角和密度；同时测试煤层与底板含水层之间待测煤岩体岩样的渗透系数和孔隙率；利用电感耦合等离子体发射光谱仪测试不同充实率下矸石充填材料经去离子水浸泡后内部重金属离子的浸出浓度；步骤三：基于步骤一获取的采高M以及步骤二待测煤岩体岩样的物理力学参数，借助UDEC数值模拟软件建立不同充实率下覆岩导水裂隙带发育模型，得到不同充实率下覆岩导水裂隙带发育高度；基于步骤一获取的采高M以及步骤二得到的煤层与底板含水层之间待测煤岩体岩样的渗透系数、孔隙率以及不同充实率下重金属离子浸出浓度，借助COMSOLMultiphysics数值模拟软件建立不同充实率下重金属离子扩散模型，得到不同充实率下重金属离子扩散距离；步骤四：对比上隔离保护层厚度h1与不同充实率下覆岩导水裂隙带发育高度，得到上隔离保护层未被完全破坏时，基于矿区水资源“水量”保护下充实率θ1的阈值；对比下隔离保护层厚度h2与不同充实率下重金属离子扩散距离，得到下隔离保护层未被重金属离子贯穿时，基于矿区水资源“水质”保护下充实率θ2的阈值；其中，基于矿区水资源“水量”保护下充实率θ1的阈值为矿区水资源“水量”尚未受...
【专利技术属性】
技术研发人员：张云，刘永孜，闫保旭，来兴平，薛熠，杨彦斌，刘嘉，梁鑫，张楠，童亮，何伟，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：
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