（1）平台简介

建设背景：煤矿地下水库开辟了煤水资源协调开采新的技术途径，同时，矿井水在库内与采空区岩体发生水~岩耦合作用，在流动过程中实现了水质的净化。但是，目前煤矿地下水库岩体对矿井水的净化作用研究很少，尚未掌握其净化机理，难以揭示其净化规律。由于国内外没有类似平台，针对采空区内岩体与矿井水的水~岩耦合作用的模拟研究无法深入开展。

建设意义：煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室通过自主研发设计，建设了煤矿地下水库矿井水自净化试验平台，通过模拟采空区岩体与矿井水的水-岩耦合作用，揭示煤矿地下水库对矿井水净化机理，并通过相关实验研究提出增强净化效果的技术方法，为实现矿井水大规模低成本处理和利用提供理论和技术支撑，为矿区高质量发展和生态文明建设提供水资源保障。

（2）平台主要模块

煤矿地下水库矿井水自净化试验平台组成部分主要包括试验平台主体及底部框架、调斜支撑装置、在线监测设备、控制系统及其配套设备等。

1）试验平台主体模块

矿井水净化模拟试验平台主体台架是试验平台的主体，主要包括平台装置（不锈钢模块组件、插板阀装置、框架）、电动翻转装置和控制系统三部分。试验平台主体如图1所示。

图1 煤矿地下水库矿井水自净化试验平台主体

2）在线监测设备模块

在线监控设备主要用于试验过程中对矿井水水质指标的监测，监测数据上传并做记录。主要包括浊度/悬浮物在线分析仪、水质硬度检测仪和在线氟化物分析仪各一套。平台控制系统及部分在线监测设备如图2所示。

图2 平台控制系统及在线监测设备

3）配套设备模块

配套设备主要包括2台配套水泵、阀门及管道等，用于辅助平台开展试验，保证试验过程的完整性和流畅性，调节阀和流量计。1台泵用于试验进水，另1台用于试验过程中的循环进水。

（3）平台功能介绍

1）地下水库中岩体对矿井水净化机理研究

现场采集冒落岩样和矿井水样，测试分析其物理化学特征，利用试验平台开展静态水-岩耦合作用试验，利用测试化验和动态模拟等手段，研究冒落岩体和矿井水之间的物理化学效应，从而揭示净化机理，包括岩体在水中的的溶解、元素吸附和离子反应等。

2）长期水-岩耦合作用下矿井水净化演变规律研究

开展岩体在长期水-岩耦合作用下净化矿井水的动态模拟试验，通过长期在线监测水质变化以及检测岩体表面发生的变化，在岩体对矿井水净化机理的基础上，研究矿井水净化演变规律。

3）促进地下水库对矿井水净化作用的技术方法研究

基于长期水-岩耦合作用模型试验，分析流速、流量、岩体分布和净化材料等不同条件下，地下水库岩体对矿井水的净化效果，研究优化和促进地下水库水岩净化作用的技术方法。

4）地下水库在净化矿井水过程中的淤积阈值研究

开展岩体在长期水-岩耦合作用下净化矿井水的模型试验，分析矿井水中悬浮物的沉降过程，通过监测平台岩体的淤积情况和对矿井水的净化效果，研究水库对矿井水产生净化作用的淤积阈值。