[发明专利]采矿三维模拟实验模型实验方法

说明书

本发明公开一种采矿三维模拟实验模型实验方法，包括：铺设模拟煤层；在模拟煤层上铺设模拟岩层、铺设模拟隔水层以及铺设模拟含水层，以进行采矿三维模拟实验模型铺设，模拟含水层的含水层模拟材料在铺设时为固态，经过加热后为液态；铺设模拟地表岩层，对模拟含水层加热或者等待含水层模拟材料转化为液态，以完成采矿三维模拟实验模型铺设后，对采矿三维模拟实验模型进行模拟实验，并在模拟实验中对模拟含水层进行监测。本发明通过含水层模拟材料模拟含水层，实现含水层铺设，并在模拟实验时对模拟含水层进行监测，使模拟实验的真实性和准确性都有了极大的改善和提高。

技术领域

本发明涉及煤矿相关技术领域，特别是一种采矿三维模拟实验模型实验方法。

背景技术

煤炭是我国最主要的能源，随着东部煤炭资源的衰竭，西部煤炭产量在总的煤炭产量占比中越来越大，而且西部地区也拥有大量的煤炭资源储量，但西部地区严重缺水，国内专家学者以神东矿区为基地开展了系列的研究工作，针对我国西部区域典型类型的生态环境和煤炭开采工艺特点，揭示了“三水”(地表水、土壤水和地下水)转化规律，但因环境和时间周期等因素，无法有效大规模现场实施；其次是针对西部典型类型采煤沉陷区生态环境特点，对煤炭开采“减损”理论与控制关键技术的研究难以在现实中找到并监测相同或类似地质生产条件下不同开采参数的工作面进行对照；针对上述研究工作的不足，需要在结合煤炭开采及现场监测的基础上，在室内建设大型模拟试验平台。

然而，现有的开采模拟技术，对于含水层的铺设，是使用水袋装水模拟含水层，即：先从下至上铺设其他模拟岩层，在铺设含水层时使用水袋装水，之后在水袋上继续铺设模拟岩层。而水位动态监测法在采矿物理模拟中还未见到。

使用水袋装水模拟含水层，水袋密封之后，水不会流出，无法模拟含水层水位变化。此外水袋与隔水层的物理力学性质相差甚远，水袋无法模拟隔水层力学性质；水袋模拟含水层无法模拟含水层内水受采矿影响之后的水位变化；水袋无法模拟含水层内水被采矿扰动后如何通过裂缝带到达采矿工作面。

另外一种模型铺设方法是模拟松散含水层时使用的，即：先从下至上铺设其他模拟岩层，在铺设含水层时，铺设带微孔的渗流管道，在管道上继续铺设模拟岩层，铺设完所有岩层之后，向预留管道注水，水通过微孔流出，以此模拟含水层。

然而，模拟松散含水层时使用的方法则只能模拟松散含水层，不能模拟其他状态的含水层，而且没有模拟隔水层，只能做渗流实验，不能做其他模拟实验。

因此，现有的开采模拟技术无法在大型模拟实验设备上模拟采矿对含水层的影响，更无法监测含水层内水位的变化，含水层破坏后水的流向。

发明内容

基于此，有必要针对现有技术无法直接模拟采矿对含水层影响全过程的技术问题，提供一种采矿三维模拟实验模型实验方法。

本发明提供一种采矿三维模拟实验模型实验方法，包括：

铺设模拟煤层；

在模拟煤层上铺设模拟岩层、铺设模拟隔水层以及铺设模拟含水层，以进行采矿三维模拟实验模型铺设，所述模拟含水层的含水层模拟材料在铺设时为固态，经过加热后为液态；

铺设模拟地表岩层，对所述模拟含水层加热或者等待所述含水层模拟材料转化为液态，以完成所述采矿三维模拟实验模型铺设后，对所述采矿三维模拟实验模型进行模拟实验，并在模拟实验中对模拟含水层进行监测。

进一步地，所述模拟含水层材料为纯水冰块、含有含水层杂质材料的混合冰块、凝固酒精、或者含有含水层材料的混合凝固酒精。

进一步地，在铺设模拟含水层时，在所述含水层模拟材料内预留补水管道或者加热装置。

进一步地，所述铺设模拟隔水层，具体包括：

用防水涂料涂抹隔水层模拟材料；

铺设所述隔水层模拟材料。