[發明專利]一種礦山采空區地下水凈化試驗系統及試驗方法

在審

• 申請號: 201711222871.8
• 申請日: 2017-11-29
• 公開（公告）號: CN108169438A
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發明（設計）人: 劉新杰;李井峰;張凱;郝興輝
• 申請（專利權）人: 中國神華能源股份有限公司;北京低碳清潔能源研究所;神華神東煤炭集團有限責任公司
• 主分類號: G01N33/18
• 分類號: G01N33/18
• 代理公司: 北京邦信陽專利商標代理有限公司 11012
• 代理人: 崔華;張相升

一種礦山采空區地下水凈化試驗系統及試驗方法，系統包括：注水單元、采空區模擬單元、支撐調節單元、以及水質測試單元，注水單元、采空區模擬單元、以及水質測試單元依次連通，采空區模擬單元由支撐調節單元承托；支撐調節單元調節采空區模擬單元的傾斜角度至試驗傾斜角度；注水系統將試驗用地下水抽采至采空區模擬單元；采空區模擬單元內設置有多種級配的凈水材料，在試驗傾斜角度下，對地下水進行凈化后得到凈化后地下水；水質測試單元對凈化后地下水進行水質測試。本發明實現了采空區注水?矸石凈化同步長時間測試。同時，可調節采空區模擬單元的傾角，模擬不同傾斜采空區，從而實現模擬采礦區水巖體的耦合作用和凈化機理。

技術領域

本發明涉及礦山采空區地下水相關技術領域，特別是一種礦山采空區地下水凈化試驗系統及試驗方法。

背景技術

水凈化試驗是模擬水質變化的主要手段，其試驗效果與試驗裝置和試驗方法密切相關。室內試驗裝置是一種簡便實用的監測方法，對分析水巖耦合作用的物理化學效應，研究合理利用和增強凈化效果對提高礦井水資源的凈化利用效率具有重要的指導意義。礦山采空區地下水賦存環境復雜，水質較差且差異性較大，而常規實驗室裝置主要目標是地表水，無法提供采礦區模擬裝置，雖然可以通過砂粒或晶珠替代采礦區垮落巖塊，但替代品無法分析水巖耦合作用下的巖體吸附、過濾和離子交換等物理化學效應的衰減特征。與此相比，也有部分試驗裝置采用細小巖塊近似，但由于尺寸和結構原因無法實現級配組合和模擬真實的賦存環境，測試結果與實際出入很大。

發明內容

基于此，有必要針對現有技術缺乏能模擬現場實際情況的試驗系統的技術問題，提供一種礦山采空區地下水凈化試驗系統及試驗方法。

本發明提供一種礦山采空區地下水凈化試驗系統，包括：注水單元、采空區模擬單元、支撐調節單元、以及水質測試單元，所述注水單元、所述采空區模擬單元、以及所述水質測試單元依次連通，所述采空區模擬單元由所述支撐調節單元承托；

所述支撐調節單元調節所述采空區模擬單元的傾斜角度至試驗傾斜角度；

所述注水系統將試驗用地下水抽采至采空區模擬單元；

所述采空區模擬單元內設置有多種級配的凈水材料，在所述試驗傾斜角度下，對所述地下水進行凈化后得到凈化后地下水；

所述水質測試單元對所述凈化后地下水進行水質測試。

進一步的，所述采空區模擬單元包括：試驗箱，所述試驗箱包括頂板、底板、前端板、后端板以及兩側板，所述頂板、所述底板、所述前端板、所述后端板以及兩所述側板圍出凈水空間，多種級配的所述凈水材料容置在所述凈水空間內，所述支撐調節單元與所述底板連接；

所述頂板上部設置有注水管，所述注水管內設有多個與所述凈水空間連通的進水通孔，設置在下方的前端板設有多個與所述凈水空間連通的出水通孔，所述底板設置有至少一個能夠與所述凈水空間連通或關閉的取水口，所述取水口與所述水質測試單元連通。

更進一步的，所述采空區模擬單元還包括：設置在所述前端板下方的儲水槽。

更進一步的，所述頂板、所述邊框和所述前端板由透明樹脂材料制成。

更進一步的，所述出水通孔的孔徑小于所述凈水材料的最小粒徑。

進一步的，所述凈水材料為矸石。

進一步的，所述注水單元包括地下水蓄水池、以及注水閥，所述地下水蓄水池的出水口通過所述注水閥與所述采空區模擬單元連通。

更進一步的，所述注水單元還包括水量控制裝置，所述地下水蓄水池的出水口與所述水量控制裝置的進水口連通，所述水量控制裝置的出水口通過所述注水閥與所述采空區模擬單元連通。

進一步的，所述支撐調節單元包括多個與所述采空區模擬單元連接的液壓支架。