[发明专利]多场耦合作用下煤矸石淋溶浸泡试验装置

说明书

本发明公开了一种多场耦合作用下煤矸石淋溶浸泡试验装置，包括内桶、外桶、淋溶液桶和淋溶液收集器。内桶由过滤和渗透板分隔为淋溶液收集区和充填试验材料的淋溶区。在所述淋溶区上方配置能承载设定压力的进液板，进液板设有进液孔。淋溶液收集区连接淋溶液收集器。所述淋溶液桶用管路连接进液板的进液孔。所述外桶内装有定量的盐水，内桶置于外桶中，外桶内设有半导体制冷片。本发明试验装置，结构简单，结构合理，使用方便，可以模拟采空区固体填充物在应力场、渗流场、温度场、以及酸碱场等多场耦合作用下进行淋溶浸泡试验，收集的淋溶液用于重金属元素溶出测试试验，为解决煤矿采空区固体填充的环境保护问题提供基础数据资料。

技术领域

本发明涉及一种煤矿采空区填充的煤矸石淋溶浸泡后重金属离子的析出的分析实验装置，具体说是一种多场耦合作用下煤矸石淋溶浸泡试验装置，用于煤矿采空区填充的煤矸石在多场耦合环境下的淋溶浸泡试验。

背景技术

近年来，我国许多矿井尤其是东部矿井可采储量锐减，而不得不面临开采“三下”压煤的难题。据统计，仅大型国有煤矿“三下”压煤量就达130亿t。同时，矿区地表堆放的大量矸石等固体废弃物超过45亿t，且每年以1.5亿t的速度大幅度增加，造成压占耕地、矸石山自燃、污染环境等众多矿山难题。为解放“三下”压煤、解决地表矸石堆积难题。

中国发明专利文献《一种采煤固体物充填方法》（公开号CN101586460A）公开了一种采煤固体物充填方法，利用地面堆积的固体物料作为工作面采空区的充填物料，将固体充填物料从地面通过垂直投料井直接投放到井下巷道内的胶带输送机，再通过井下胶带输送机运至采煤工作面端头，利用自移式充填物料转载机将固体充填物料转载到自夯式充填液压支架后尾梁下悬挂的固体充填开采输送机上，在采煤工作的过程中，实施边采煤边充填，实现底部卸料充填，并借助自夯式充填液压支架的夯实机构实现固体充填物料接顶压实。本方法不仅解决了建筑物下的压煤和回采率低等问题，而且为我国类似条件下“三下”压煤的“规模性”开采开创了一条新的技术途径，其方法简单，操作简便，回采率高，生产效率高，成本较低，具有广泛的实用性。

中国发明专利文献《综合机械化固体物充填采煤的方法》（公开号CN102434163A），公开了一种综合机械化固体物充填采煤的方法，将固体物经地面运输系统送入安装有锥形缓冲器的投料井，其中所述的固体物为矸石、粉煤灰、黄土、石灰，固体物经锥形缓冲器减压后下落并堆积，然后将堆积的固体物运输到已采煤区域进行充填。本发明综合机械化固体物料充填采煤方法，可大大减少或消除地面露天矿排渣场面积，改变矿区生态环境质量，并且可有效控制岩层移动及保证地面建筑物安全使用，最大程度的、高效机械化的回收建筑物下压煤。

上述采煤技术，虽然较好解决了煤矸石的综合利用问题，也解决了采空区的固体填充问题，但是已有研究表明，煤矸石中含有较高含量的重金属元素，如安徽淮南矿区煤矸石中重金属的含量，发现煤矸石中Cd、Ni、Cu含量均高于土壤背景值，其中Cd含量超过土壤背景值近40倍。由于煤矸石在国内多用于固体充填采煤，且堆放时间较长，地下水的淋溶浸泡作用可将煤矸石中的重金属元素溶出，进而渗透至地下水体中，严重的可造成水环境污染的发生。因此，对填充到采空区的煤矸石在多场耦合环境下的淋溶浸泡过程中重金属离子的析出问题开展监测和研究，已经是当前面临的技术课题。

发明内容

本发明的发明目的在于，填补现有技术存在的空白，提出了一种多场耦合作用下煤矸石淋溶浸泡试验装置，用于对充填采空区的煤矸石在多场耦合环境下的淋溶浸泡试验，以此分析煤矸石在不同环境下淋溶浸泡后重金属离子的析出对环境的影响。

本发明多场耦合作用下煤矸石淋溶浸泡试验装置，包括内桶、外桶、淋溶液桶和淋溶液收集器。