[發(fā)明專利]一種煤與水資源協(xié)調(diào)開采系統(tǒng)及施工方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310073484.1
• 申請日: 2023-01-13
• 公開（公告）號(hào): CN116201594A
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 武強(qiáng);申建軍;曾一凡;劉守強(qiáng);杜鑫
• 申請（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)（北京）;濱州學(xué)院
• 主分類號(hào): E21F16/00
• 分類號(hào): E21F16/00;B01D36/02;E21F15/00;E21D9/14;E21D11/10
• 代理公司: 北京風(fēng)雅頌專利代理有限公司 11403
• 代理人: 鄭穎穎

1.一種煤與水資源協(xié)調(diào)開采系統(tǒng)，配合設(shè)置在礦井內(nèi)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：

邊界帷幕子系統(tǒng)、潔凈水儲(chǔ)存子系統(tǒng)、污水儲(chǔ)存子系統(tǒng)、水資源再利用子系統(tǒng)；

所述礦井內(nèi)設(shè)置有帷幕施工區(qū)、開采區(qū)和采空區(qū)，所述帷幕施工區(qū)設(shè)置在靠近礦井外圍的一側(cè)，所述帷幕施工區(qū)與所述開采區(qū)之間形成待開采區(qū)，所述采空區(qū)位于遠(yuǎn)離所述帷幕施工區(qū)的一側(cè)；

所述邊界帷幕子系統(tǒng)設(shè)置在所述帷幕施工區(qū)，以阻斷礦井外圍的地下補(bǔ)給水流入至礦井內(nèi)，使礦井內(nèi)部形成封閉隔水空間；

所述潔凈水儲(chǔ)存子系統(tǒng)和所述污水儲(chǔ)存子系統(tǒng)均設(shè)置在所述采空區(qū)，所述潔凈水儲(chǔ)存子系統(tǒng)與所述待開采區(qū)連通，以收集儲(chǔ)存所述待開采區(qū)內(nèi)的潔凈礦井水，所述污水儲(chǔ)存子系統(tǒng)與所述開采區(qū)連通，以收集儲(chǔ)存所述開采區(qū)內(nèi)的礦井污水；

所述水資源再利用子系統(tǒng)包括膏體充填材料制備裝置，所述潔凈水儲(chǔ)存子系統(tǒng)和所述污水儲(chǔ)存子系統(tǒng)均通過過濾子系統(tǒng)與所述膏體充填材料制備裝置連通。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤與水資源協(xié)調(diào)開采系統(tǒng)，其特征在于，包括：

所述邊界帷幕子系統(tǒng)包括帷幕巷和帷幕墻；

所述帷幕巷設(shè)置在所述礦井外圍與所述待開采區(qū)之間，且與所述開采區(qū)內(nèi)設(shè)置的巷道連通，所述帷幕巷靠近所述礦井外圍一側(cè)的側(cè)壁上設(shè)置有若干注漿孔，對所述注漿孔進(jìn)行帷幕注漿，形成設(shè)置于礦井外圍實(shí)體內(nèi)的帷幕墻。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤與水資源協(xié)調(diào)開采系統(tǒng)，其特征在于，包括：

所述待開采區(qū)內(nèi)的實(shí)體煤幫頂板上設(shè)置有疏放孔，所述疏放孔內(nèi)設(shè)置有鉆孔套管，所述鉆孔套管通過凈水管道與所述潔凈水儲(chǔ)存子系統(tǒng)連通，所述凈水管道與所述鉆孔套管之間設(shè)有前置過濾器；

所述凈水管道的管體上設(shè)置有凈水支管，所述凈水支管用于為開采區(qū)提供生產(chǎn)用水，所述凈水支管上設(shè)置有控制閥。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤與水資源協(xié)調(diào)開采系統(tǒng)，其特征在于，包括：

所述膏體充填材料制備裝置通過疏放管道與過濾子系統(tǒng)連通；

所述疏放管道上還設(shè)有控制閥。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種煤與水資源協(xié)調(diào)開采系統(tǒng)，其特征在于，包括：

所述采空區(qū)出水口處均設(shè)置有下順槽，所述過濾子系統(tǒng)設(shè)置在下順槽內(nèi)；

所述過濾子系統(tǒng)包括沿下順槽長度延伸方向依次設(shè)置的過濾墻一、過濾墻二和過濾墻三，所述過濾墻一和所述過濾墻二均為蜂窩狀結(jié)構(gòu)；

所述過濾墻一和所述過濾墻二之間設(shè)置有過濾填充物一，所述過濾墻二和所述過濾墻三之間設(shè)置有過濾填充物二；

所述過濾墻三上設(shè)置有出水口和溢水口，所述出水口和所述溢水口與疏放管道連通。

6.一種邊界帷幕子系統(tǒng)施工方法，其特征在于，應(yīng)用于權(quán)利要求1-5任一所述一種煤與水資源協(xié)調(diào)開采系統(tǒng)，所述施工方法包括：

在所述礦井外圍劃定富水層位和地下水補(bǔ)給區(qū)域位置，確定帷幕施工區(qū)，根據(jù)確定的所述帷幕施工區(qū)設(shè)定所述帷幕巷和所述帷幕墻施工參數(shù)；

根據(jù)所述施工參數(shù)掘進(jìn)帷幕巷，所述帷幕巷與開采區(qū)內(nèi)設(shè)置的巷道連通，在所述帷幕巷靠近所述礦井外圍一側(cè)的側(cè)壁上鉆探施工若干注漿孔，對所述注漿孔進(jìn)行帷幕注漿，形成設(shè)置于礦井外圍實(shí)體內(nèi)的帷幕墻，封堵所述注漿孔；

待所述帷幕巷和所述帷幕墻施工完畢，進(jìn)行放水試驗(yàn)，檢驗(yàn)注漿效果是否符合預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的邊界帷幕子系統(tǒng)施工方法，其特征在于，所述在所述帷幕巷靠近所述礦井外圍一側(cè)的側(cè)壁上鉆探施工若干注漿孔，包括：

所述帷幕巷靠近所述礦井外圍一側(cè)的側(cè)壁上鉆探施工多個(gè)注漿孔組，多個(gè)所述注漿孔組的間距為40m，每個(gè)所述注漿孔組包括多個(gè)注漿孔，每個(gè)所述注漿孔的孔距為1.0m，每個(gè)所述注漿孔的水平注漿距離為50m；

所述注漿孔方向朝向礦井外圍一側(cè)傾斜10°～25°。