[发明专利]一种煤矿地下水库监测模拟试验装置

说明书

本发明公开一种煤矿地下水库监测模拟试验装置，属于煤矿模拟试验装置领域。包括：试验台架以及位于试验台架内由下至上依次铺装的底板岩层、煤层、间隔岩层、隔水层、含水层、表土层，其中，所述煤层包括切眼区与煤矿区；注水管，沿所述表土层向下延伸至所述含水层内，用于向含水层进行注水，所述注水管内设置第一水质监测装置；第一监测水管，安装于所述煤层的煤矿区内，用于采集流经含水层、隔水层、间隔岩层以及煤层的煤矿区的水，所述第一监测水管内设置第二水质监测装置；第二监测水管，与所述煤层的切眼区连通，用于采集流经含水层、隔水层、间隔岩层、煤层的煤矿区以及切眼区的水，所述第二监测水管内设置第三水质监测装置。本发明解决了现有煤矿地下水库监测模拟试验不能对矿井水的水质进行智能监测的问题。

技术领域

本发明涉及煤矿模拟试验装置领域，特别涉及一种煤矿地下水库监测模拟试验装置。

背景技术

煤矿地下水库是一种重要的煤矿开采水资源，煤矿地下水库运行过程中，矿井水在地下水库内部的岩石裂缝和孔隙中运移，其所含悬浮物在自由沉降和岩体阻力的作用下得到去除，离子和有机物可通过与采空区岩体的水-岩耦合作用得到降低，因此，煤矿地下水库能够去除矿井水中的悬浮物、离子和有机物，进而净化矿井水。

由于煤矿地下水库属于地下工程，加上其采空区上部的上覆岩层垮落的复杂性和不可预见性，使得通常利用相似模拟试验来开展煤矿地下水库的研究。相似模拟试验是针对煤矿地下水库的主要试验研究方法之一，可通过相似模拟试验装置来模拟再现工程现场煤层开采工作面开挖实况，并观测该条件下的围岩应力应变，岩层位移和含水层的破坏，裂隙发育与导水路径等。但目前大多数相似模拟试验装置只针对煤矿地下水库的“三场”变化开展研究，并不能模拟煤矿地下水库对矿井水的净化过程。因此，有必要针对现有的相似模拟试验装置和煤矿地下水库净化试验装置的缺陷，开发一种能够兼顾两者功能，并针对煤矿地下水库“三场”和水质进行智能监测的相似模拟试验装置，实现对煤矿地下水库实时的、连续的、高效的监测，从而有利于“三场”理论和净化机理的研究，保障煤矿地下水库的正常运行和水质安全。

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有煤矿地下水库监测模拟试验不能对矿井水的水质进行智能监测的问题。

针对上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种煤矿地下水库监测模拟试验装置，包括：试验台架以及位于试验台架内由下至上依次铺装的底板岩层、煤层、间隔岩层、隔水层、含水层、表土层，其中，所述煤层包括切眼区与煤矿区；注水管，沿所述表土层向下延伸至所述含水层内，用于向含水层进行注水，所述注水管内设置第一水质监测装置；第一监测水管，安装于所述煤层的煤矿区内，用于采集流经含水层、隔水层、间隔岩层以及煤层的煤矿区的水，所述第一监测水管内设置第二水质监测装置；第二监测水管，与所述煤层的切眼区连通，用于采集流经含水层、隔水层、间隔岩层、煤层的煤矿区以及切眼区的水，所述第二监测水管内设置第三水质监测装置。其中，所述第一水质监测装置用于监测含水层内的水质情况，所述第二水质监测装置用于监测经过含水层、隔水层、间隔岩层以及煤矿区的矿井水水质情况，所述第三水质监测装置则用于监测经过含水层、隔水层、间隔岩层、煤层的煤矿区以及切眼区的水质情况后的水质情况；可以得到经过该装置的煤矿区岩体净化以及经过采空区后水质的整体变化规律。

本发明的部分实施方式中，所述第二监测水管与所述煤层的切眼区通过出水管连通，所述第二监测水管与排水沟连通，所述煤层的水经过所述第二监测水管输送至所述排水沟内，以便将切眼区内积存的水快速引至第二监测水管内，避免煤层切眼区的水量过多影响试验效果。

本发明的部分实施方式中，所述第一监测水管沿所述试验台架的侧板穿入至所述煤层的煤矿区的底部，所述第一监测水管的部分区域位于所述试验台架外侧，所述第二水质监测装置位于所述第一监测水管位于所述试验台架外侧的部分区域内。