CN106226495B - 一种实测煤矿采空区矸石净化矿井水的实验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种实测煤矿采空区矸石净化矿井水的实验方法，通过计量泵实现水在水箱→计量泵→充填矸石的透明管→流量计→水箱之间的循环流动，以研究矿井水在采空区矸石中流动及净化的过程，实验可对影响采空区矸石净化矿井水的主要因素：矸石岩性及组分、矸石级配、水流流速、水岩接触时间、废水成分、水‑岩石淋滤次数等进行控制，为掌握采空区矸石净化矿井水能力及机理、尤其是采空区矸石净化矿井水过程中的时间空间效应提供了一种有益的方法。其方法简单易行，效果良好。
Description
技术领域
本发明涉及水岩作用、矿井水资源化利用等领域，尤其是一种适用于煤矿采空区对矿井废水净化能力及净化机理研究的实测煤矿采空区矸石净化矿井水的实验方法。
背景技术
我国每年因煤炭开采破坏了大量地下水资源，且水资源利用率较低。造成矿井水利用率低的主要原因在于：传统的煤炭开采过程中，矿井下水主要通过抽排放转移到地面净化处理，再重新进行利用或者排放，这种处理会造成大量的水资源损失。因此提高矿井水资源的合理利用，意义十分重大，对于作为煤炭资源战略重心的中西部尤甚。近年来，利用煤炭开采形成的采空区进行储水的方法，为解决这一问题和生态脆弱区煤炭开采过程中水资源的保护提供了新的途径。
地下水库不仅解决了矿井水的储存问题，实践发现，采空区内堆积的矸石对矿井污水还具有一定的净化效果，但目前对采空区矸石净化能力的认知多来自工程实践，相关科学研究较少，矸石净化的能力、机理仍不清晰。由于矿井水赋存、运移特征的复杂性，水质跟踪监测具有一定难度，且影响采空区净化能力的变量难以控制，现场进行科学研究较为困难。
发明内容
技术问题：本发明的目的是克服已有技术中的不足之处，提供一种方法简单、操作方便、效果好的实测煤矿采空区矸石净化矿井水的实验方法。
技术方案：本发明的实测煤矿采空区矸石净化矿井水的实验方法，包括如下步骤：
a.在仪器架上排放内部充填有矸石的多根透明管，多根透明管的首尾两根透明管的同一侧端为入口端和出口端，首尾两根透明管的一端和两根透明管之间的其它透明管用活接头首尾连通，呈蛇状，所述出口端的透明管出口处最低点高于入口端透明管入口处最高点，以保证运行时水流充满透明管，入口端透明管和出口端透明管上均连有变径接头，入口端透明管和出口端透明管与变径接头之间均装有矸石过滤片，出口端透明管下方设有装有现场采集或人工配置的矿井废水的水箱，出口端的变径接头经水管与水箱内的水系连通，变径接头上设有流量计；入口端的变径接头经水管连接有计量泵，计量泵再经水管与水箱的底部相连；
b.实验时，通过计量泵实现水在水箱→计量泵→透明管→流量计→水箱之间的循环流动，即通过水管将水箱内从现场采集或人工配置的矿井废水抽入透明管内，进入透明管内的矿井废水经矸石过滤，通过调节计量泵的流量控制水在透明管中的流速，并通过流量计监控水流流量；
c.根据不同水质的实验要求，设定不同水循环的次数或时间，从水箱内采集水样，检测不同水样中的各污染物质浓度，绘制污染物质浓度随淋滤次数或实验时间变化的曲线，从而掌握采空区矸石对矿井水的动态净化过程。
所述的透明管采用透明亚克力管或有机玻璃管。
所述的透明管的直径为装填矸石最大粒径的5倍以上，一般为0.1～0.3m，为方便装填，单节长度为0.5～1m，根据需要选用单节或多节拼接。
所述的矸石过滤片为多孔渗水片，其孔径小于透明管中充填矸石的最小粒径。
有益效果：本发明采用实验室方法，模拟矿井废水在采空区矸石中流动及净化的动态过程，对影响矸石净化效果的主要因素：矸石岩性及组分、矸石级配、水流流速、水岩接触时间、废水成分、水-岩石淋滤次数等进行控制实验，为掌握采空区矸石净化矿井水能力及机理、尤其是采空区矸石净化矿井水过程中的时间空间效应提供了一种有益的方法。其方法简单易行，效果良好，在本技术领域内具有广泛的实用性。
附图说明
图1为本发明所用装置示意图。
图2、图3为装置分解示意图。
图中，1—透明管；2—计量泵；3—流量计；4—水箱；5—活接头；6—变径接头；7—水管；8—矸石过滤片；9—仪器架；10—矸石；11—内螺纹；12—外螺纹。
具体实现方式
下面结合附图中的实施例对本发明作进一步描述：
本发明的实测煤矿采空区矸石净化矿井水的实验方法，包括采用实测煤矿采空区矸石净化矿井水的实验装置，实验装置包括透明管1、计量泵2、流量计3、水箱4、水管7、矸石过滤片8、仪器架9，所述的透明管1为多根，内部装满矸石成排设在仪器架9上，首排透明管和末排透明管同一侧的管口上分别经变径接头6连接水管7，首排透明管一侧设有水箱4，末排透明管一侧设有与水箱4相连的计量泵2，包括如下步骤：
a.在特制的仪器架9上排放内部充填有矸石10的多根透明管1，多根透明管1的首尾两根透明管的同一侧端为入口端和出口端，首尾两根透明管的一端和两根透明管之间的其它透明管用活接头5首尾连通，呈蛇状，所述出口端的透明管出口处最低点高于入口端透明管入口处最高点，以保证运行时水流充满透明管，入口端透明管和出口端透明管上均连有变径接头6，入口端透明管和出口端透明管与变径接头6之间均装有矸石过滤片8，出口端透明管下方设有装有现场采集或人工配置的矿井废水的水箱4，出口端的变径接头6经水管与水箱4内的水系连通，变径接头6上设有流量计3；入口端的变径接头6经水管连接有计量泵2，计量泵2再经水管与水箱4的底部相连；所述的透明管1采用透明亚克力管或有机玻璃管；所述的透明管1的直径为装填矸石最大粒径的5倍以上，一般为0.1～0.3m，为方便装填，单节长度为0.5～1m，根据需要选用单节或多节拼接；所述的矸石过滤片8为多孔渗水片，其孔径小于透明管中充填矸石的最小粒径。
b.实验时，通过计量泵2实现水在水箱4→计量泵2→透明管1→流量计3→水箱4之间的循环流动，即在计量泵2的作用下，通过水管7将水箱4内从现场采集或人工配置的矿井废水抽入透明管1内，进入透明管1内的矿井废水经矸石10过滤，通过调节计量泵2的流量控制水在透明管1中的流速，并通过流量计3监控水流流量；
c.根据不同水质的实验要求，设定不同水循环的次数或时间，从水箱4内采集水样，检测不同水样中的各污染物质浓度，绘制污染物质浓度随淋滤次数或实验时间变化的曲线，从而掌握采空区矸石对矿井水的动态净化过程。
Claims (4)
1.一种实测煤矿采空区矸石净化矿井水的实验方法，其特征在于，包括如下步骤：
a.在仪器架(9)上排放内部充填有矸石(10)的多根透明管(1)，多根透明管(1)的首尾两根透明管的同一侧端为入口端和出口端，首尾两根透明管的一端和两根透明管之间的其它透明管用活接头(5)首尾连通，呈蛇状，所述出口端的透明管出口处最低点高于入口端透明管入口处最高点，以保证运行时水流充满透明管，入口端透明管和出口端透明管上均连有变径接头(6)，入口端透明管和出口端透明管与变径接头(6)之间均装有矸石过滤片(8)，出口端透明管下方设有装有现场采集或人工配置的矿井废水的水箱(4)，出口端的变径接头(6)经水管与水箱(4)内的水系连通，变径接头(6)上设有流量计(3)；入口端的变径接头(6)经水管连接计量泵(2)，计量泵(2)再经水管与水箱(4)的底部相连；
b.实验时，通过计量泵(2)实现水在水箱(4)→计量泵(2)→透明管(1)→流量计(3)→水箱(4)之间的循环流动，即通过水管(7)将水箱(4)内从现场采集或人工配置的矿井废水抽入透明管(1)内，进入透明管(1)内的矿井废水经矸石(10)过滤，通过调节计量泵(2)的流量控制水在透明管(1)中的流速，并通过流量计(3)监控水流流量；
c.根据不同水质的实验要求，设定不同水循环的次数或时间，从水箱(4)内采集水样，检测不同水样中的各污染物质浓度，绘制污染物质浓度随淋滤次数或实验时间变化的曲线，从而掌握采空区矸石对矿井水的动态净化过程。
2.根据权利要求1所述的一种实测煤矿采空区矸石净化矿井水的实验方法，其特征在于：所述的透明管(1)采用透明亚克力管或有机玻璃管。
3.根据权利要求1所述的一种实测煤矿采空区矸石净化矿井水的实验方法，其特征在于：所述的透明管(1)的直径为装填矸石最大粒径的5倍以上，一般为0.1～0.3m，为方便装填，单节长度为0.5～1m，根据需要选用单节或多节拼接。
4.根据权利要求1所述的一种实测煤矿采空区矸石净化矿井水的实验方法，其特征在于：所述的矸石过滤片(8)为多孔渗水片，其孔径小于透明管中充填矸石的最小粒径。
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