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煤矿地下水库水岩作用时间规律模拟试验装置

一、煤矿地下水库水岩作用时间规律模拟试验装置概述

煤矿地下水库作为煤炭绿色开采中矿井水资源化利用的关键手段，其长期稳定运行依赖于对水岩作用时间规律的精准把握。本模拟试验装置专为研究矿井水与围岩在不同时间尺度下的物理、化学相互作用而设计，通过复现地下水库真实环境，捕捉水岩作用动态演化特征，为水库选址、结构优化及运维管理提供科学依据。

二、煤矿地下水库水岩作用时间规律模拟试验装置技术原理

装置基于相似模拟原理，构建多场耦合环境，模拟地下水库的水动力、应力、化学及温度条件。通过控制变量法，系统研究各因素对水岩作用时间规律的影响。例如，利用高精度泵控系统调节水流速，模拟水库不同区域的水力条件；通过伺服加载系统施加地应力与水压，研究应力耦合效应；配置模拟矿井水，调控化学组分与pH 值，分析化学作用机制。同时，集成多参数监测技术，实时捕捉水岩作用过程中的物理、化学变化。

三、煤矿地下水库水岩作用时间规律模拟试验装置功能特点

l多场耦合模拟：实现水动力、应力、化学、温度四场精准耦合，模拟精度可达±5%，可灵活调整参数，复现不同地质条件下的地下水库环境。

l长期稳定运行：核心组件采用高耐腐蚀材料，密封性能达IP68 级，可连续运行 365 天以上，确保长期试验数据的可靠性。

l全参数动态监测：集成压力、流量、水质、应变等30 余种传感器，数据采集频率 1 次 / 秒 - 1 次 / 天可调，实现多参数实时监测与分析。

l智能化控制：配备PLC 控制系统与上位机软件，可远程操作、自动调节试验参数，具备故障诊断与报警功能。

l可扩展性：预留多个接口，方便后期升级，如增加微生物监测模块，研究生物作用对水岩作用的影响。

四、煤矿地下水库水岩作用时间规律模拟试验装置产品结构

1.主体框架：采用高强度不锈钢材质，承重能力达5 吨，确保装置稳定性。

2.模拟腔室：分为水动力腔、应力加载腔、化学反应腔，各腔室独立可控，便于多场耦合试验。

3.监测系统：传感器均匀分布于模拟腔室，通过数据采集卡传输至计算机，实现数据实时处理。

4.控制系统：PLC 控制柜集成于装置一侧，与上位机通过以太网连接，操作界面简洁直观。

5.辅助设备：配备模拟矿井水配制系统、水质分析仪器、备用电源等，保障试验顺利进行。

五、煤矿地下水库水岩作用时间规律模拟试验装置应用场景

新建煤矿地下水库设计：为水库选址、坝体结构设计提供依据，优化水库布局，提高储水效率与安全性。

现有水库运维管理：评估水库长期运行稳定性，预测水质变化趋势，指导水质调控与维护方案制定。

科研教学：为高校、科研机构提供试验平台，开展水岩作用基础研究，培养专业人才。

政策制定：为政府部门制定煤矿水资源管理政策提供数据支持，促进煤炭行业绿色发展。