一种采煤塌陷区地表水、采空区、地热综合利用方法及试验设备,涉及采矿工程技术领域。该方法包括：确定地热水汇集区,在大巷内布置热能交换设备,设置地热水抽采系统,地热水抽采系统包括地热井、抽采管道和尾水回注管道,抽采管道连接热能交换设备,尾水回注管连接热能交换设备的出水口；在地表布置水渠,并在地表移动盆地设置排水系统,引导地表水流入地下；通过地面开采形成的采煤塌陷区控制地表水的定向有序流动,实现地下水的可持续开采。利用试验设备综合模拟该方法,该试验设备包括地下水系统、地质模拟系统和储热模拟系统。该方法解决了地热利用的水源问题,重构了地下水系,还利用地质构造直接向储热层注水,井下换热缩短了提升距离。