（1）平台简介

建设背景：煤矿地下水库技术作为煤水共采理念成功实践的技术支撑，在神东矿区得到了广泛的推广应用，但是针对复杂地质条件，煤矿地下水库技术的推广应用还存在一些技术瓶颈。其原因主要是煤矿地下水库煤柱坝体和采空区覆岩在复杂应力环境下（覆岩垂直压力、采动应力及采空区水体侧向压力耦合作用）的裂隙发育规律及其稳定性研究缺乏有效的研究手段。尤其是相似模拟试验方面，目前已有的相似模拟平台大多注重煤柱或覆岩在采动应力作用下的稳定性问题，而没有考虑采空区储水过程中，侧向水压对煤柱坝体及覆岩的二次破坏作用。这就在一定程度上限制了复杂条件下煤矿地下水库技术的深入研究。

建设意义：煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室以模块化理念为指导，采用现代设计方法，研发了多煤层开采煤矿地下水库模拟试验平台。通过模拟煤矿地下水库建设及运行整个过程，可达到研究复杂应力环境下煤矿地下水库煤柱坝体及采空区覆岩裂隙场发育、应力分布形态及结构变形的目的，最终为煤矿地下水库建设提供科学的试验依据。

（2）平台主要模块

多煤层开采煤矿地下水库模拟试验平台主要由反力框架、垂直加载系统、水平加载系统、煤层开挖模拟装置、地下水模拟系统及监测系统等模块组成。平台整体实物图如图12所示。

平台整体框架系统现场安装图

整体模型试验装置采用榀式结构，方便安装、保养与维修。模型内部空间三维净尺寸为2100mm×1800mm×300mm（宽×高×厚）。

加载系统分为垂直加载系统和水平加载系统。由伺服电缸、加载板及密封装置组成，系统高度不超过30cm，加载行程150mm，可实现逐级加载，平滑无冲击

煤层开挖模拟装置采用楔形结构拼接模拟需开挖部分煤层，从而可减小楔形结构与模型试件之间的摩擦力，减小开挖过程对煤层顶底板的扰动。

地下水模拟系统可与主体反力框架密封连接，地下水模拟系统各连接管路稳定可靠，无泄漏。

监测系统配备高清单反相机、示踪剂、应变仪、应变片、薄膜应力计、位移计、监测软件等装置，监测采集系统可获取试件表面高清图像及视频。

（3）平台功能介绍

本试验平台可模拟煤矿地下水库建设和运行的整个过程，进而有针对性的开展相关模拟试验研究，如：通过注水系统模拟地下含水层，可以分析煤炭开采对含水层的影响规律，同时获取地下水在采空区覆岩裂隙带中运移路劲；通过开挖系统模拟多个工作面开挖，可以分析由多个采空区形成的煤矿地下水库储水前煤柱坝体及覆岩的稳定性；通过加载系统模拟不同水头压力对煤柱的侧向作用，进而分析地下水库运行期间不同储水高度条件下，煤柱坝体的稳定性。