CN106014344B - 一种绿色保水煤铀协调开采系统及其应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种绿色保水煤铀协调开采系统。所述绿色保水煤铀协调开采系统，包括冻结机构、抽注机构、储水机构、采掘支护机构，冻结机构设置有冻结井筒，抽注机构设置有注液井、抽液井，储水机构设置有地下水库、保安煤柱、超前排水管，采掘支护机构设置有掘进机、采煤机、刮板输送机、液压支架。本发明通过冻结机构中冻结井筒进行以抽注机构为半径的周边含水层的冻结，抽注机构以地浸工艺进行铀矿开采，采掘支护机构对煤层进行回采，储水机构对破碎顶板含水层水体进行储存净化，最终在四大机构的合理配合下，实现煤铀安全协调开采同时回收净化地下水，达到绿色保水多资源协调开采的目的。

Description

一种绿色保水煤铀协调开采系统及其应用方法

技术领域

本发明涉及一种绿色保水煤铀协调开采系统、以及应用所述系统的方法。

背景技术

鄂尔多斯盆地资源储量丰富，多种珍贵资源垂直叠加在一起，为做好多资源时空协调开采，各高校及科研单位进行了积极探讨。“一种矿井地下水的分布式利用方法(201210134162.5)”仅说明了单一煤层含水层赋存环境下地下水的利用情况，“一种防止地浸方式铀矿开采中地下水位下降的方法(201510929534.7)”中仅提供了一种水力屏幕设置方法，然仍没有较为合理可行的协调开采方案，其中煤铀协调开采更是难以解决，铀矿地浸开采其反应液会入侵至煤层开采范围内，造成煤层浪费，同时煤层开采引发顶板岩层破坏运动，扰动上覆含水层及铀矿层，造成铀矿和水资源的浪费。基于上述情况，迫切需要一种绿色保水煤铀协调开采系统，实现煤铀安全协调开采同时回收净化地下水，达到绿色保水多资源协调开采的目的。

发明内容

本发明实施例的目的在于提出一种绿色保水煤铀协调开采系统，通过冻结机构中冻结井筒进行以抽注机构为半径的周边含水层的冻结，抽注机构以地浸工艺进行铀矿开采，采掘支护机构对煤层进行回采，储水机构对破碎顶板含水层水体进行储存净化，最终在四大机构的合理配合下，实现煤铀安全协调开采同时回收净化地下水，达到绿色保水多资源协调开采的目的。为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种绿色保水煤铀协调开采系统，包括：

抽注机构，包括注液井、抽液井；冻结机构，包括冻结井筒；采掘支护机构，包括掘进机、采煤机、刮板输送机、液压支架；储水机构，包括地下水库、保安煤柱、超前排水管，所述抽液井置于注液井中间，所述冻结井筒均匀布置在以所述抽液井为中心的一定半径的圆周上，所述注液井位于所述冻结井筒围成的圆周内部，所述掘进机置于工作面两侧巷道中且位于所述地下水库前方，所述刮板输送机置于工作面部且位于地下水库前方，所述采煤机置于所述刮板输送机上部且位于地下水库前方，所述液压支架置于工作面底部与顶部之间且位于地下水库前方，所述地下水库置于工作面后方，所述保安煤柱置于所述地下水库与抽注机构之间，所述超前排水管置于工作面前方两侧煤层中并与所述地下水库相通。

优选地，所述冻结井筒均匀布置在以抽注机构为中心的一定半径的圆周上，冻结抽注机构周边的水体。

优选地，所述保安煤柱置于地下水库与抽注机构之间，具有一定长度尺寸。

优选地，所述超前排水管置于工作前方两侧煤层中并按一定间距倾斜向上布置。

本发明还提出了一种绿色保水煤铀协调开采系统应用方法，应用上述系统，其包括如下实验步骤：

a、进行地质勘探确定铀矿、煤层、含水层赋存情况；

b、进行正交模拟实验确定注液井、抽液井、冻结井筒、保安煤柱、地下水库、采掘支护机构具体尺寸位置，并建设注液井、抽液井、冻结井筒；

c、开启冻结井筒进行含水层冻结；

d、待含水层冻结至规定程度后，利用掘进结构进行煤层工作面巷道掘进，运用刮板输送机、采煤机、液压支架进行煤层回采，同时开启注液井、抽液井进行铀矿的地浸开采；

e、随工作面推进进行地下水库、超前排水管的实时修建，储存并净化破碎顶板含水层水体；

f、一定范围内煤铀资源开采完毕后，按a-e步骤进行下一地层范围内煤铀资源的协调保水开采。

本发明具有如下优点：

本发明述及的绿色保水煤铀协调开采系统，由冻结机构、抽注机构、储水机构、采掘支护机构组成，其中冻结机构可有效冻结周边含水层流体，控制地浸采铀抽注机构产生的污染液远距离的扩散，保证储水机构内水体质量，储水机构可承接净化顶板含水层水体，实现地下水体的有效利用同时消除顶板水体对采掘支护机构的影响，达到绿色协调开采煤铀资源同时保护水体资源的目的。

附图说明

图1为本发明实施例中整体状态图。

图中：1-注液井；2-抽液井；3-冻结井筒；4-保安煤柱；5-地下水库；6-超前排水管；7-掘进机；8-采煤机；9-刮板输送机；10-液压支架。

具体实施方式

结合图1所示，一种绿色保水煤铀协调开采系统，包括冻结机构、抽注机构、储水机构、采掘支护机构，通过冻结机构中冻结井筒3进行以抽注机构为半径的周边含水层的冻结，抽注机构以地浸工艺进行铀矿开采，采掘支护机构对煤层进行回采，储水机构对破碎顶板含水层水体进行储存净化，最终在四大机构的合理配合下，实现煤铀安全协调开采同时回收净化地下水，达到绿色保水多资源协调开采。

抽注机构中，所述抽液井2置于注液井1中间；

冻结机构，所述冻结井筒3均匀布置在以抽注机构为中心的一定半径的圆周上；

采掘支护机构，所述掘进机7置于工作面两侧巷道中，所述刮板输送机9置于工作面部，所述采煤机8置于所述刮板输送机9上部，所述液压支架10置于工作面底部与顶部之间；

储水机构，所述地下水库5置于工作面后方，所述保安煤柱4置于所述地下水库5与抽注机构之间，所述超前排水管6置于工作面前方两侧煤层中并与所述地下水库5相通。

结合图1所示，首先进行地质勘探确定铀矿、含水层、煤层空间位置及相应的岩石力学参数，然后进行正交模拟实验确定出抽液井2、注液井1、冻结井筒3、保安煤柱4、地下水库5具体位置尺寸并进行相应施工运行，待冻结井筒3一定范围内含水层冻结后，利用抽液井2、注液井1井下铀矿的地浸开采，采掘支护机构中掘进机7、采煤机8、液压支架10、刮板输送机9进行煤层回采并将工作面前方超前排水管6中水体送至地下水库5，期间利用地下水库5储存净化破碎顶板含水层水体，直至铀矿煤层开采完毕。

其具体步骤大致如下：

a、进行地质勘探确定铀矿、煤层、含水层赋存情况；

b、进行正交模拟实验确定注液井1、抽液井2、冻结井筒3、保安煤柱4、地下水库5、采掘支护机构具体尺寸位置，并建设注液井1、抽液井2、冻结井筒3；

c、开启冻结井筒3进行含水层冻结；

d、待含水层冻结至规定程度后，利用掘进机7进行煤层工作面巷道掘进，运用刮板输送机9、采煤机8、液压支架10进行煤层回采，同时开启注液井1、抽液井2进行铀矿的地浸开采；

e、随工作面推进进行地下水库5、超前排水管6的实时修建，储存并净化破碎顶板含水层水体；

f、一定范围内煤铀资源开采完毕后，按a-e步骤进行下一地层范围内煤铀资源的协调保水开采。

当然，以上说明仅仅为本发明的较佳实施例，本发明并不限于列举上述实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的教导下，所做出的所有等同替换、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本发明的保护。

Claims (5)

1.一种绿色保水煤铀协调开采系统，其特征在于：所述绿色保水煤铀协调开采系统包括：

抽注机构，包括注液井、抽液井；冻结机构，包括冻结井筒；采掘支护机构，包括掘进机、采煤机、刮板输送机、液压支架；储水机构，包括地下水库、保安煤柱、超前排水管，所述抽液井置于注液井中间，所述冻结井筒均匀布置在以所述抽液井为中心的一定半径的圆周上，所述注液井位于所述冻结井筒围成的圆周内部，所述掘进机置于工作面两侧巷道中且位于所述地下水库前方，所述刮板输送机置于工作面部且位于地下水库前方，所述采煤机置于所述刮板输送机上部且位于地下水库前方，所述液压支架置于工作面底部与顶部之间且位于地下水库前方，所述地下水库置于工作面后方，所述保安煤柱置于所述地下水库与抽注机构之间，所述超前排水管置于工作面前方两侧煤层中并与所述地下水库相通。

2.根据权利要求1所述的绿色保水煤铀协调开采系统，其特征在于：所述冻结井筒均匀布置在以抽注机构为中心的一定半径的圆周上，冻结抽注机构周边的水体。

3.根据权利要求1所述的绿色保水煤铀协调开采系统，其特征在于：所述保安煤柱置于地下水库与抽注机构之间，具有一定长度尺寸。

4.根据权利要求1所述的绿色保水煤铀协调开采系统，其特征在于：所述超前排水管置于工作前方两侧煤层中并按一定间距倾斜向上布置。

5.一种绿色保水煤铀协调开采系统应用方法，其特征在于，采用如权利要求1至4任一项所述的绿色保水煤铀协调开采系统，包括如下步骤：

a、进行地质勘探确定铀矿、煤层、含水层赋存情况；

b、进行正交模拟实验确定注液井、抽液井、冻结井筒、保安煤柱、地下水库、采掘支护机构具体尺寸位置，并建设注液井、抽液井、冻结井筒；

c、开启冻结井筒进行含水层冻结；

d、待含水层冻结至规定程度后，利用掘进机进行煤层工作面巷道掘进，运用刮板输送机、采煤机、液压支架进行煤层回采，同时开启注液井、抽液井进行铀矿的地浸开采；

e、随工作面推进进行地下水库、超前排水管的实时修建，储存并净化破碎顶板含水层水体；

f、一定范围内煤铀资源开采完毕后，按a-e步骤进行下一地层范围内煤铀资源的协调保水开采。