矿井地下水封洞库适宜性评价研究

[摘 要] 随着我国经济的不断发展和我国石油资源的短缺，以及国家安全的需要，修建大型的地下水封洞库储备库已经迫在眉睫。石油的储备状况也成为了关系到国家相关政治、经济、军事等各项安全的重要要素。地下水封洞库作为地下石油储备设施，主要兴起于20世纪70年代初期，作为一种新型的地下石油储备模式，地下水封洞库具有安全、环保、简单和建造成本低的优点，发展到现在，已经成为了现代石油储备的一种重要方式。但是，想要使封洞库的水封效果得到进一步的提高，那么地下水封洞库的适宜性就极为重要。本文通过对地下水封洞库的相关研究，进一步分析了矿井地下水封洞库适宜性评价。

[关键词] 矿井地下水封洞库； 适宜性研究

地下水封洞库因为具有很多的优点，例如：安全、环保、建造成本低等。所以，地下水封洞库已经成为现代石油储备的一种重要方法之一。但是，地下水封洞库岩体质量受到地下水、地应力、结构面和洞轴方位等各个方面的因素影响，对于这些因素的综合考虑就显得非常的重要。因此，确定一定的评价指标，并对封洞库的选址等工作进行相应的分析，这对于地下水封洞库的适宜性评价研究来说具有积极的意义。

1 地下水封洞库

1.1 地下水封洞库概述

地下水封石油洞库是第二次世界大战以后逐步发展起来的一种新型储油设施。它是在稳定的地下水位以下的岩层中开挖未经被覆的洞穴用来储油。由于洞穴处于地下水的静压力的包围之中，少量地下水可以通过岩石裂隙渗入洞穴，从而有效地防止洞内油气外逸。地下水封洞库的整个油库实行自动控制，地下无人值守。

1.2 地下水封洞库的石油储存原理

简单的说，地下水封洞库的设计原理就是运用地下水进行封存，在地下水位以下的岩石层凿一个洞穴，凿好的洞穴会因为地下水的静水压力始终都大于洞穴内油的压力，着就保证了洞穴内的石油不会从洞口流出，同时又因为油与水互不相容的特点，这就充分保证了石油在地下水封洞库中储备的安全性，同时也节省了人力监管方面的人力浪费。简单的说，地下水封洞库就是通过洞穴周围岩层和缝隙的地下水保证石油的存储，并通过压力进一步确保石油存储的安全可靠。这一原理还可以通过图表达出来，如图1所示：

其中，1表示裂隙状岩体；2表示地下水水位；3表示地下水降落“漏斗”；4表示库存所贮介质液体；5表示垫水层；6表示介质注入管；7表示抽取介质的潜液泵；8表示抽取地下水的潜液泵。这就是简单的地下水封洞库石油存储原理。

2 适宜性评价研究

地下水封洞库适宜性评价研究简单的说也是一种土地的适宜性评价。其中，土地的适应性研究就是评定土地对于某种用途是否适宜以及适宜的程度，它是进行土地利用决策，科学地编制土地利用规划的基本依据。是通过对土地的自然、经济属性的综合鉴定，阐明土地属性所具有的生产潜力，已经对农、林、牧、渔等各业的适宜性、限制性及其程度差异的评定。

对于地下水封洞库来说，其适宜性评价就是针对某种特定的用途而对区域土地资源质量的综合评定。为了保证评价结果的科学性、正确性和实用性，就必须掌握一定的基本原理，遵循一定的评价原则。

土地适宜性评价和地下水封洞库适宜性评价都遵循以下的基本原理，既：在现有的生产力经营水平和特定的土地利用方式条件下，以土地的自然要素和社会经济要素相结合作为鉴定指标，通过考察和综合分析土地对各种用途的适宜程度、质量高低及其限制状况等，从而对土地的用途和质量进行分类定级。

其中对于地下水封洞库的适宜性评价来说，评价因素的选择是土地适宜性评价的关键性步骤。参评因子的选择的科学和正确与否，直接关系到评价结果的准确度和评价工作量的大小。因此，在对地下水封洞库的适宜性进行评价时，要选用水文地质单元位置、地下水水位、岩体渗透性和地下水水质等要素对地下水封洞库的适应性进行分析评价。

3 地下水封洞库适宜性评价研究

3.1 水文地质单元位置

地下储存洞穴的水文地质单元位置可以分为补给区、排泄区和径流区，根据相关的资料试验知道，库区所在的地下水流动系统当处于排泄区时，对地下水封洞库安全稳定性最有利，同时也最适宜地下水封洞库的建造，而当地吸水流动系统位置处于补给区时，对地下水封洞库的安全稳定最为不利，对地下水封洞库的建设不适宜。其中，地下水补给区就是指包括大气、地表水、回渗水等的地区。径流区是指地下水从补给区到排泄区所能够流经的范围。排泄区则指地下水向外部排泄的范围。

通过对相关气象和水文资料的收集整理，以及对现场进行的进一步的考察试验，我们可以判断出地下水的流经途径，并根据相应的流经途径判断出地下水封洞库建成之后地下水的流动状态。但是又因为各地地质的不同，以及封洞库地下水涌水量的不同，这些都将直接影响地下水位的稳定性和洞穴的正常施工，同时也不能保证在封洞库的运行中能够达到安全稳定的效果。所以，对于封洞库在地下水排泄区的建立不仅会对周围的环境能够减小破坏，同时还能保证地下水封洞库的安全性和稳定性。

3.2 地下水水位

想要保证地下水封洞库能够有效并安全的运行，就要保持在地下水封洞库有非常稳定的地下水水位。想要达到以上的条件，就需要选取一个基准面作为标准，同时要确保所选准的基准面不会受到外界天然或人为因素的影响，具有长期稳定的特点。通常情况下，基准面都是以地下水排泄面为基准面。

根据上述地下水封洞库的原理，想要使地下水封洞库达到预期的效果，就要保证地下水封洞库以上的水位能够保持在水排泄区的水位以上，这也是保证地下水封洞库中的压力小于洞穴和裂缝外压力的基础条件。因为，如果封洞库上方岩层体中的地下水的水不足的话就很有可能会导致油气通过裂缝进入大气层，进而造成空气的污染，对人们的身体健康造成危害。所以，确保最低地下水设计水位，并了解清楚地下水一定的变化规律，是保证洞穴的密封性和稳定性及降低施工成本和管理费用的基础，同时也是保证地下水封洞库适宜性的基础。

3.3 岩体渗透性

岩体的渗透性会对地下水封洞库的施工期和运行期地下洞穴的用水量造成一定的影响，同时也能够充分反映出岩体内部裂缝的渗水情况和岩体内部裂缝的相通。所以，在地下水封洞库的选择过程中，对于所选岩体的渗透系数来说一般都要小于10-5cm/s，用来确保封洞库内气密性的需要。

3.4 地下水质

因为地下水封洞库中地下水对监控设施具有一定的影响，所以可以选定一些特定的指标进行分析和评价。例如，地下水对封洞库中各建筑物的腐蚀性课选取腐蚀性参数来进行腐蚀性的评价；封洞库的建设与运行阶段地下水微生物对岩层体的作用和对水质的影响，则可以选取耗氧量、氯化物氨氮和细菌含量进行分析评价。这些同时也是地下水封洞库适宜性评价研究的原则。

总结

综合上文所述，地下水封洞库已经成为了现代对石油储备的重要形式，但是地下水封洞库的水文地质条件、地下水质、岩体渗水量及地下水质等都决定了地下水封洞库建设的成败所以，想要对地下水封洞库的适宜性评价分析进行研究，就要对地下水封洞库所处的位置进行哟俺就，在此基础上，建立起相应的地下水封洞库适宜性评价指标体系。这对于从整体上进行地下水封洞库的适应性评价分析的研究具有重要的意义。

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