CN104018459A - 一种煤矿地下水库的清淤方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤矿地下水库的清淤方法，包括以下步骤：对所述煤矿地下水库进行勘查；根据勘查结果确定清淤口的位置；在所述清淤口布置清淤设备，对所述煤矿地下水库的淤积物进行清理。本发明通过对煤矿地下水库的勘察，在地下水库容易淤积的位置选定多个清淤口，布设清淤设备进行淤积物清除，使地下水库保持稳定的水资源调节能力，实现持续高效运行，避免由于地下水库淤积造成水资源利用量小，大量水体被封闭形成突水安全隐患的情况，为科学调节和利用矿井水资源提供合理的技术方法。

Description

一种煤矿地下水库的清淤方法

技术领域

本发明涉及矿业工程及水利工程的综合应用，尤其涉及一种煤矿地下水库的清淤方法。

背景技术

我国是缺水国家，水资源短缺现象对国民经济发展和人民生活的改善构成了严重威胁。矿井水在煤炭开采过程中不可避免产生，作为一种宝贵的水资源，仅国有重点煤矿每年排放的矿井水就高达22亿吨，平均每开采一顿煤需要排放2吨废水。一方面，矿井水的外排，不仅浪费了大量宝贵的水资源，而且对周边环境极易构成严重的环境污染。另一方面，我国西部地区赋存着丰富的煤炭资源，但水资源匮乏，使得矿区用水及周边区域用水紧张的进一步恶化，已经严重制约了矿区的正常生产，不利于资源与环境的协调发展。因此，建设煤矿地下水库对地下水资源科学保护意义重大。空间上，地下水库避免矿井水外排，可降低采煤能耗，实现保水开采；时间上，使得水的使用能够实现均匀调配，解决矿区用水难和用水不均衡的问题。

“一种防治煤矿井下浮煤淤积的方法”、“水库清淤装置”、“集水井清淤系统及其清淤方式”、“一种防淤积排水体装置以及其方法”、“一种井下水仓煤泥淤积量检测装置”、“一套可清除江河、湖泊及海港内淤积物的装置”、“步履式矿井水仓清淤装置”、“一种驱动水库淤积泥沙再分布的装置和方法”等专利，通过自然冲刷、沉淀池、清淤装置、集水井等方法，提出了矿井水仓淤煤、地面水库泥沙淤积等的解决方案。但针对煤矿地下水库的淤积问题仍然没有可行的技术路径。

煤矿地下水库不同于地面水库，它依托煤矿开采后的采空区构建而成，是一个完全封闭的空间。水库内充填有垮落的破碎矸石，起到过滤层的作用，通过在水库上游注水、水库下游抽水，将矿井水过滤净化，直接用于井下工业生产。但这个过程中，由于松散矸石的分离以及悬浮颗粒物的沉淀，容易造成水库淤积，且淤积状态难以观测，不利于地下水库的运行，同时给井下安全生产造成隐患。

因此，有必要设计一种用于清洗煤矿地下水库的清淤方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种煤矿地下水库的清淤方法。

本发明的技术方案提供一种煤矿地下水库的清淤方法，包括以下步骤：

对所述煤矿地下水库进行勘查；

根据勘查结果确定清淤口的位置；

在所述清淤口布置清淤设备，对所述煤矿地下水库的淤积物进行清理。

进一步地，对所述煤矿地下水库进行勘查的步骤，进一步包括：

对地下水库的内外地质条件和地下水的流动特征进行勘察。

进一步地，所述地下水库的内外地质条件包括：所述煤矿地下水库所处岩层的岩性条件和所述煤矿地下水库内垮落矸石的结构形态。

进一步地，所述地下水的流动特征包括：地下水在所述煤矿地下水库内的流动方向和流速。

进一步地，对所述煤矿地下水库进行勘查的步骤，进一步包括：

以物探为主，结合模型试验和观测数据进行校验。

进一步地，根据勘查结果确定清淤口的位置的步骤，进一步包括：

根据地下水的流动特征，将所述清淤口选取在地下水下游的区域。

进一步地，所述根据勘查结果清淤口的位置的步骤，进一步包括：

根据地下水库的内外地质条件，将所述清淤口选取在矸石结构松散、泥质岩体较多的区域。

进一步地，在矸石砾度大于400mm或者泥质岩体占比50％以下的位置，选定为所述清淤口。

进一步地，所述根据勘查结果确定清淤口的步骤，进一步包括：

将所述清淤口选取在抽水孔附近的区域。

进一步地，所述抽水孔附近的区域是指水库侧帮向内20m的半径范围内。

进一步地，每个所述抽水孔附近的区域至少选定一个所述清淤口。

进一步地，对所述煤矿地下水库的淤积物进行清理的步骤，进一步包括：

根据淤积量和井巷条件选择清淤方式，清理淤积物。

进一步地，对于地下水库水位高于5m的区域，采用泄水排淤的方式，将所述清淤口留设的水管连接到井下污水管，所述水管的直径大于200mm，打开控制阀门进行直接泄水，将淤积的碎屑、泥质矸石冲出。

进一步地，对于地下水库水位低于5m无法形成冲击力的区域，采用反向注水冲淤的方式，将所述清淤口留设的水管连接到井下水泵房，所述水管的直径大于200mm，打开控制阀门进行反向注水，将淤积的碎屑、泥质矸石冲散，随后再进行泄水排淤，将淤积物冲出。

进一步地，在水库侧帮向内20m的半径范围内、矸石砾度小于1000mm、泥质岩体占比为20％-50％的区域，选定至少两个所述清淤口，相邻两个所述清淤口之间的间距不超过20m，在一个清淤口采用反向注水冲淤的方式，另一个清淤口采用泄水排淤的方式。

采用上述技术方案后，具有如下有益效果：本发明通过对煤矿地下水库的勘察，在地下水库容易淤积的位置选定多个清淤口，布设清淤设备进行淤积物清除，使地下水库保持稳定的水资源调节能力，实现持续高效运行，避免由于地下水库淤积造成水资源利用量小，大量水体被封闭形成突水安全隐患的情况，为科学调节和利用矿井水资源提供合理的技术方法。

附图说明

图1是本发明一实施例中煤矿地下水库的清淤方法的流程图；

图2是本发明一实施例中煤矿地下水库的清淤方法的演示图。

附图标记对照表：

1-地下水库    2-清淤口      3-抽水孔

4-巷道        5-水库侧帮

具体实施方式

下面结合附图来进一步说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，煤矿地下水库的清淤方法，包括以下步骤：

步骤S100：对所述煤矿地下水库进行勘查；

对所述煤矿地下水库进行勘查的步骤，进一步包括：

步骤S101：对地下水库的内外地质条件和地下水的流动特征进行勘察。

优选地，所述地下水库的内外地质条件包括：所述煤矿地下水库所处岩层的岩性条件和所述煤矿地下水库内垮落矸石的结构形态。

优选地，所述地下水的流动特征包括：地下水在所述煤矿地下水库内的流动方向和流速。

对所述煤矿地下水库进行勘查的步骤，进一步包括：

步骤S102：以物探为主，结合模型试验和观测数据进行校验。对地下水库进行勘探，获得该水库垮落矸石的破碎块度和形态分布，采用模型试验得到相同条件的模拟数据，分别计算出过流速度，通过观测抽水孔的流量计算流速，用模型试验数据校验勘探数据。勘察的范围及密度可根据地下水库形态、地质条件等情况并结合实际工程需要而设定。

步骤S200：根据勘查结果确定清淤口的位置；

根据勘查结果确定清淤口的步骤，进一步包括：

步骤S201：根据地下水的流动特征，将所述清淤口选取在地下水下游的区域。由于地下水下游为容易淤积的位置，因此在地下水下游布置清淤口，有利于快速清淤情况。

所述根据勘查结果确定清淤口的步骤，进一步包括：

步骤S202：根据地下水库的内外地质条件，将所述清淤口选取在矸石结构松散、泥质岩体较多的区域。矸石结构松散、泥质岩体较多的区域容易因为矸石和泥质岩体的垮落形成淤积，因此在此布置清淤口，有利于快速清淤情况。

优选地，在矸石砾度大于400mm或者泥质岩体占比50％以下的位置，选定为所述清淤口。大于50％的泥质岩体，过水量和流速较小，不是水库内矿井水主要的过流通道，不易淤积，同时泥质岩体较密实，冲淤的难度也较大。

所述根据勘查结果确定清淤口的步骤，进一步包括：

步骤S203：将所述清淤口选取在抽水孔附近的区域。抽水孔附近的区域也是容易淤积的位置，因此，在此布置清淤口，同样有利于快速清淤。

优选地，如图2所示，所述抽水孔附近的区域是指水库侧帮5向内20m的半径范围内。水库侧帮5是指地下水库1靠近巷道4的坝体。

优选地，每个所述抽水孔附近的区域至少选定一个所述清淤口。

上述步骤S201、步骤S202和步骤S203，根据地下水库的实际情况，可以全部选取，或选取其中一个，或任意两个。

步骤S300：在所述清淤口布置清淤设备，对所述煤矿地下水库的淤积物进行清理。

对所述煤矿地下水库的淤积物进行清理的步骤，进一步包括：

根据淤积量和井巷条件选择清淤方式，清理淤积物。淤积物是指细小矸石颗粒的沉淀物。

步骤S301：对于淤积量小或者地下水库水位高于5m的区域，采用泄水排淤的方式，将所述清淤口留设的水管连接到井下污水管，所述水管的直径大于200mm，打开控制阀门进行直接泄水，将淤积的碎屑、泥质矸石冲出。这里水管的直径大于200mm，是指水管的直径最小为200mm，最大为现有的可正常使用的水管直径，不是指其直径可以无限大。

步骤S302：对于淤积量大或者地下水库水位低于5m无法形成冲击力的区域，采用反向注水冲淤的方式，将所述清淤口留设的水管连接到井下水泵房，所述水管的直径大于200mm，打开控制阀门进行反向注水，将淤积的碎屑、泥质矸石冲散，随后再进行泄水排淤，将淤积物冲出。

优选地，在抽水孔附近、矸石砾度小于1000mm、泥质岩体占比为20％-50％等容易淤积的重点区域，选定至少两个所述清淤口，相邻两个所述清淤口之间的间距不超过20m，在一个清淤口采用反向注水冲淤的方式，另一个清淤口采用泄水排淤的方式。低于20％认为泥质岩体不够多。但大于50％时，过多的泥质岩体，不利于水流通过，淤积的变化特征不明显，不利于监测，因此设定为50％以下。

如图2所示，以神华集团神东矿区大柳塔矿地下水库的清淤应用情况为一个具体实施例，对本发明作进一步描述：

(1)煤矿地下水库勘查：通过物探技术对地下水库1的内外地质条件和地下水流动特征进行勘察，获得地下水库1所处岩层的岩性、地下水库1内垮落矸石结构形态与破碎砾度、地下水在地下水库1内的流动方向、流速。

(2)地下水库清淤口位置的选定：根据勘查结果，在满足地下水下游、矸石结构松散且泥质岩体富集、靠近抽水孔3等条件的区域确定清淤口2的位置(如图2所示)，在清淤口2留设水管及控制阀门，清淤口2留设水管型号为DN200。

(3)地下水库清淤：该地下水库1淤积量不大，但地下水库1水位低，因此先采用反向注水冲淤的方式。当地下水库1的抽水孔3的出水大幅变小，显示淤积状态异常时，将清淤口2留设的水管连接到井下水泵房，打开控制阀门进行反向注水，将淤积的碎屑、泥质矸石冲散。随后关闭控制阀门，将清淤口2留设的水管连接到井下污水沟，再次进行泄水排淤，将淤积物冲出，排入集水仓集中处置。

本发明的目的是解决煤矿地下水库的淤积问题，保障地下水库的持续高效运行，实现矿井水资源的有效保护和利用。为解决上述问题，本发明提供一种煤矿地下水库的清淤方法。通过对煤矿地下水库内外地质条件的勘察，掌握地下水库所处岩层的岩性条件、地下水库内垮落矸石结构形态与岩体性能等关键参数，在地下水库容易淤积的位置选定多个清淤口，结合地下水库运行状态监测的情况，布设清淤装置进行淤积物清除，使地下水库保持稳定的水资源调节能力，实现持续高效运行，避免由于地下水库淤积造成水资源利用量小，大量水体被封闭形成突水安全隐患的情况，为科学调节和利用矿井水资源提供合理的技术方法。

以上所述的仅是本发明的原理和较佳的实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在本发明原理的基础上，还可以做出若干其它变型，也应视为本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种煤矿地下水库的清淤方法，其特征在于，包括以下步骤：

对所述煤矿地下水库进行勘查；

根据勘查结果确定清淤口的位置；

在所述清淤口布置清淤设备，对所述煤矿地下水库的淤积物进行清理。

2.根据权利要求1所述的清淤方法，其特征在于，对所述煤矿地下水库进行勘查的步骤，进一步包括：

对地下水库的内外地质条件和地下水的流动特征进行勘察。

3.根据权利要求2所述的清淤方法，其特征在于，所述地下水库的内外地质条件包括：所述煤矿地下水库所处岩层的岩性条件和所述煤矿地下水库内垮落矸石的结构形态。

4.根据权利要求2所述的清淤方法，其特征在于，所述地下水的流动特征包括：地下水在所述煤矿地下水库内的流动方向和流速。

5.根据权利要求1所述的清淤方法，其特征在于，对所述煤矿地下水库进行勘查的步骤，进一步包括：

以物探为主，结合模型试验和观测数据进行校验。

6.根据权利要求2所述的清淤方法，其特征在于，根据勘查结果确定清淤口的位置的步骤，进一步包括：

根据地下水的流动特征，将所述清淤口选取在地下水下游的区域。

7.根据权利要求2所述的清淤方法，其特征在于，所述根据勘查结果清淤口的位置的步骤，进一步包括：

根据地下水库的内外地质条件，将所述清淤口选取在矸石结构松散、泥质岩体较多的区域。

8.根据权利要求7所述的清淤方法，其特征在于，在矸石砾度大于400mm或者泥质岩体占比50％以下的位置，选定为所述清淤口。

9.根据权利要求1所述的清淤方法，其特征在于，所述根据勘查结果确定清淤口的步骤，进一步包括：

将所述清淤口选取在抽水孔附近的区域。

10.根据权利要求8所述的清淤方法，其特征在于，所述抽水孔附近的区域是指水库侧帮向内20m的半径范围内。

11.根据权利要求8所述的清淤方法，其特征在于，每个所述抽水孔附近的区域至少选定一个所述清淤口。

12.根据权利要求1所述的清淤方法，其特征在于，对所述煤矿地下水库的淤积物进行清理的步骤，进一步包括：

根据淤积量和井巷条件选择清淤方式，清理淤积物。

13.根据权利要求12所述的清淤方法，其特征在于，对于地下水库水位高于5m的区域，采用泄水排淤的方式，将所述清淤口留设的水管连接到井下污水管，所述水管的直径大于200mm，打开控制阀门进行直接泄水，将淤积的碎屑、泥质矸石冲出。

14.根据权利要求13所述的清淤方法，其特征在于，对于地下水库水位低于5m无法形成冲击力的区域，采用反向注水冲淤的方式，将所述清淤口留设的水管连接到井下水泵房，所述水管的直径大于200mm，打开控制阀门进行反向注水，将淤积的碎屑、泥质矸石冲散，随后再进行泄水排淤，将淤积物冲出。

15.根据权利要求14所述的清淤方法，其特征在于，在水库侧帮向内20m的半径范围内、矸石砾度小于1000mm、泥质岩体占比为20％-50％的区域，选定至少两个所述清淤口，相邻两个所述清淤口之间的间距不超过20m，在一个清淤口采用反向注水冲淤的方式，另一个清淤口采用泄水排淤的方式。