CN207538156U - 一种海绵矿井综合体 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种海绵矿井综合体,包括海绵型工业场地、条带充填水质净化采空区、生态修复园区和地下水反向补给区;其中,海绵型工业场地上建设有多个建筑物,每个建筑物的屋顶均进行了防渗处理并种植有绿色植被形成绿色屋顶,每个建筑物附近的地面上均开设有雨水花园,建筑物的屋顶上多余的雨水引入至雨水花园;在该海绵型工业场地内厂区道路的两侧均设置植草沟,在该海绵型工业场地内的空地处开设有地面生态蓄水池,所有植草沟均连通至地面生态蓄水池,且地面生态蓄水池通过地面排水管渠分别连通至生态修复园区和地下水反向补给区。

Description

一种海绵矿井综合体
技术领域
本实用新型属于采矿工程技术领域,具体涉及一种海绵矿井综合体。
背景技术
一方面,我国大部分矿井并未对工业场地内的雨水进行综合利用,多数采用外排或者简单沉淀处理后外排,工业场地内的防洪排涝主要措施仍采用在竖向设计时保证工业场地防洪排涝的安全高程为主,该方式存在以下问题:
1、采用上述方式的地面设施对雨水的滞留、渗透、过滤等就地消纳效果差,不利于削减地面雨水径流量,对峰值流量消减作用不明显,已建成的矿井仍存在内涝危害,特别是在暴雨较多的雨季、汛期。
2、地面雨水径流量大使得雨水冲刷引起的面源污染极为严重,大量研究表明,下雨初期25%~30%的降水径流将带走至少80%以上的污染负荷。降低地面雨水径流量是控制面源污染的关键。
3、富余的雨水外排造成水资源浪费。
另一方面,我国大部分煤矿采空区采用全部垮落法管理顶板,开采生产过程中井下采空区涌水和疏放水水量巨大,多数矿井采用将井下清水、污水泵送至井下水仓,简单沉淀后泵送至地面污水处理站,经污水处理站处理后,一部分再供地面和井下生产使用,另一部分污水处理达标后直接排放掉。该方式存在以下问题:
1、煤矿采空区采用全部垮落法管理顶板,导水裂隙带发育高度大,造成上覆含水层破坏严重,矿井涌水量大,地面沉降大,地下水位不断降低,对生态环境破坏严重。
2、将井下清水(包括矿井井下顶板疏放水和采空区涌水)、污水(井下各巷道积水)泵送至井下水仓,简单沉淀后泵送至地面污水处理站,污水经地面污水处理站处理后再输送至井下,用于生产用水。该方式一方面增加地面水处理站工作负荷,地面水处理站建设投资较大,另一方面井下排水系统工作负荷大,增加建设投资且不利于节能减排。
3、污水经污水处理站处理达标后,多余部分直接排放掉,导致水资源大量浪费,特别是在我国西部干旱缺水地区。
总之,对矿井水资源整体实现综合利用在生态环保方面具有较大意义,是实现绿色开采的重中之重。目前,国内对于地下水资源的保护国内已有一些尝试。
CN1199022A(CN97112011.0)公开了一种矿井水澄清方法,它将矿井各采掘工作面及井筒涌水汇集后,经沉砂池、加药池、混合池、反应池、斜管沉淀池、泥浆泵和压滤机几个环节,使矿井水变清,其特征在于:利用排泥管和泥浆泵将煤泥抽入压滤机压成煤饼,经副井提升到地面。解决了矿井水澄清、矿井排水污染环境及清理水仓的繁重体力劳动问题,延长了水泵及排水管路的使用寿命,使矿井水得到了有效的利用。
CN101975087A公开了一种矿井水综合处理利用技术,包括对采空区清水、疏放水的利用及井下污水处理。采空区温水热交换利用、井下奥灰疏放钻孔水作为井下防尘用水利用、岩浆岩疏放钻孔水作为生活用水利用及井下污水处理后利用。解决了大量矿井的处理难题,避免污染了环境,节约宝贵的水资源。
CN148278A公开了一种煤矿井下采空区水的净化方法,在矿井煤层特定区域利用采空区构筑集水区,并修筑挡水设置以阻隔采空区的水泄漏;然后引导采空区矿井水通过采空区矸石过滤渗流后汇集在集水区,再经二次沉淀后清水排至矿区工业用水管网复用。该方式利用采空区对污水的过滤、沉淀、吸附与离子交换和自生矿物生成等物理化学作用实现水质净化,经济效益明显。
上述几种方法实现了对矿井井下净水、污水的收集、净化、复用,但存在以下问题:
1、均将地下各含水层中的水抽排至地面,没有对地下水资源进行合理保存,导致地下水位不断降低,影响生态环境;
2、没有涉及到对雨水的综合利用,未从全矿井甚至全矿区角度考虑水资源的综合利用;
3、从我国西部地区矿井实际开采经验来看,井下涌水大都存在矿化度超标,且井下污水(例如巷道积水)多含有油脂等污染物,单纯采用采空区净化污水难以达到生活用水标准或直接排放标准;
4、对矿井水资源复用后多余部分采取直接排放,造成水资源浪费。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种海绵矿井综合体,一方面最大限度实现雨水反补地下水及综合利用,另一方面从源头上减少整个矿井涌水量,并实现对井下污水清水的综合利用与适量存贮,整体上实现海绵型矿井。
本实用新型采用如下的技术方案来实现:
一种海绵矿井综合体,包括海绵型工业场地、生态修复园区和地下水反向补给区;其中,
海绵型工业场地上建设有多个建筑物,每个建筑物的屋顶均进行了防渗处理并种植有绿色植被形成绿色屋顶,每个建筑物附近的地面上均开设有雨水花园,建筑物的屋顶上多余的雨水通过墙体上的雨水立管引入至雨水花园;在该海绵型工业场地内厂区道路的两侧均设置植草沟,且各个雨水花园与厂区道路两侧的植草沟相连通;在该海绵型工业场地内的空地处开设有地面生态蓄水池,所有植草沟均最终连通至地面生态蓄水池,且地面生态蓄水池通过地面排水管渠分别连通至生态修复园区和地下水反向补给区。
本实用新型进一步的改进在于,该海绵型工业场地内的厂区道路、非生产用途的广场均采用透水砖或透水水泥铺设,形成地面透水铺装。
本实用新型进一步的改进在于,地面生态蓄水池位于整个海绵型工业场地最低点,其溢出口与地面排水管渠连通。
本实用新型进一步的改进在于,地下水反向补给区内设置多个渗井。
本实用新型进一步的改进在于,地下水反向补给区位于整个矿井采掘作业区域的下游方向,且为非开采区域。
本实用新型进一步的改进在于,还包括条带充填水质净化采空区,条带充填水质净化采空区设置有水处理巷、临时水仓和充填条带;其中,水处理巷内敷设有污水管路和清水管路;污水管路出口接入充填条带内,且污水管路出口设置在条带充填水质净化采空区标高较高处;在条带充填水质净化采空区标高较低处设置临时水仓,临时水仓内设置排水泵,清水管路接至临时水仓附近并与排水泵相连,清水管路敷设至井底主水仓。
本实用新型进一步的改进在于,海绵型工业场地上建设有深度水处理站,井底主水仓内的清水可排至深度水处理站。
本实用新型进一步的改进在于,充填条带上留设有过水通道,过水通道根据水流方向相互错开布置。
本实用新型至少具备以下的有益效果:
本实用新型提供的一种海绵矿井综合体,包括海绵型工业场地、条带充填水质净化采空区、生态修复园区和地下水反向补给区等。
海绵型工业场地,包括绿色屋顶、雨水花园、植草沟、地面透水铺装、地面生态蓄水池、地面排水管渠、深度水处理站。下雨时,建筑物的绿色屋顶所包含的土壤、耐旱植物可涵养部分雨水,多余雨水由建筑物的雨水立管流入雨水花园,对雨水进行渗透、滞留、净化作用,多余水量再进入植草沟进一步渗透、滞留、净化,直至流入地面生态蓄水池;海绵型工业场地内的厂区道路、非生产用途的广场均采用透水砖或透水水泥铺设,形成透水铺装,下雨时,一部分雨水经透水铺装渗透至地下,另一部分进入植草沟,经渗透、滞留、净化后流入地面生态蓄水池;地面生态蓄水池内的水可用于地面绿化及浇洒道路,超标雨水经地面排水管渠排至生态修复园区。
将首采工作面布置在首采煤层中标高最低处,井下采煤工作面采用条带充填采煤工艺,减少采空区导水裂隙带发育高度,尽可能的避免关键含水层中水的漏失,从源头上减少整个矿井涌水量;减少后的矿井采空区涌水及矿井顶板疏放水为清水,直接排至井底主水仓;井下污水收集后沿设置在水处理巷内的污水管路排至条带充填水质净化采空区,经条带充填水质净化采空区净化后成为清水,流入临时水仓,再经临时水仓处的排水泵经清水管路排至井底主水仓;井底主水仓内的清水再排至设置在地面上的深度水处理站,经处理后即可达到生活用水标准,可复用于全矿井生产生活用水,多余水量经地面排水管渠排至生态修复园区,用于植被修复。
进一步,条带充填水质净化采空区可根据矿井涌水规律及生产生活用水量,适当存储部分地下水资源,待需要时再进行复用;当该地区出现暴雨,面景观水池水位超限,生态修复园区无法消纳时,将多余水量经地面排水管渠排至地下水反向补给区,通过多个渗井渗透至地下,用于补给地下水。从而实现对全矿井水资源的有序的综合利用,实现海绵型矿井。
概括来说,本实用新型具有以下几个优点:
1、在矿井地面工业场地内设置绿色屋顶、雨水花园、地面透水铺装、植草沟等设施,增大了对雨水的渗透、滞留、过滤作用,有利于更多的雨水渗透至地下,起到减小地面径流、减弱矿井内涝危害、降低雨水冲刷引起的面源污染和补给地下水的作用。
2、井下采煤工作面采用条带充填采煤工艺,减少采空区导水裂隙带发育高度,尽可能的避免关键含水层中水的漏失,从源头上减少整个矿井涌水量,尽可能的对地下水资源进行合理保存,对保持地下水位、保护生态环境起到积极作用。
3、充填条带上根据水流方向相互错开布置过水通道,相比全部垮落法管理顶板,这种结构使得采空区内水流通道相互连通且水流通道较大,降低了煤泥水进入采空区后因淤积产生的堵塞现象,更有利于采空区内处理大量的煤泥水。
4、地面设置深度水处理站,井下污水经条带充填水质净化采空区净化后成为清水,再排至地面深度水处理站,经处理后即可达到生活用水标准,该方式水处理效果好,适用于井下涌水矿化度高的矿井。
5、本实用新型从全矿井甚至全矿区角度考虑水资源的综合利用,对各种水资源实现了有序的综合利用,最大限度减少了直接排放,避免了水资源浪费。
附图说明
图1是本实用新型的整体示意图。
图2是本实用新型中的海绵型工业场地部分示意图。
图3是本实用新型中的井下部分设施示意图。
图中:1-海绵型工业场地;2-条带充填水质净化采空区;3-生态修复园区;4-地下水反向补给区;101-绿色屋顶;102-雨水花园;103-植草沟;104-地面透水铺装;105-地面生态蓄水池;106-地面排水管渠;107-深度水处理站;108-建筑物;109-雨水立管;110-厂区道路;201-水处理巷;202-污水管道;203-清水管道;204-临时水仓;205-排水泵;206-井底主水仓;207-充填条带;208-过水通道;209-污水管路出口;401-渗井。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体技术方案进行详细的描述,但这并不意味着对本实用新型的保护范围加以限制。
如图1所示,本实用新型提供发一种海绵矿井综合体,包括海绵型工业场地1、条带充填水质净化采空区2、生态修复园区3和地下水反向补给区4。
如图2所示,海绵型工业场地1内所有建筑物108的屋顶进行防渗处理、种植耐旱植物、敷设给水管线等形成绿色屋顶101;在建筑物108的雨水立管109末端的地面周围设置有雨水花园102;比邻雨水花园102设置植草沟103;海绵型工业场1地内的厂区道路110两侧设置植草沟102,且各个雨水花园102与厂区道路110两侧的植草沟103相连通;所有植草沟102最终均连接至地面生态蓄水池105;海绵型工业场地1内的厂区道路110、非生产用途的广场均采用透水砖或透水水泥铺设,形成地面透水铺装104。
如图3所示,将首采工作面布置在首采煤层中标高最低处,井下采煤工作面采用条带充填采煤工艺;利用回风巷或采取留巷工艺在条带充填水质净化采空区2旁设置水处理巷201,水处理巷201内敷设污水管路202和清水管路203;污水管路出口209接入条带充填207内,且污水管路出口209设置在条带充填水质净化采空区2标高最高处;在条带充填水质净化采空区2标高最低处设置临时水仓204,临时水仓204内设置排水泵205,清水管路203接至临时水仓204附近并与排水泵205相连,清水管路203敷设至井底主水仓206。
如图1和图2所示,在海绵型工业场地1附近设置生态修复园区3和地下水反向补给区4,海绵型工业场地1内的地面排水管渠106接至生态修复园区3和地下水反向补给区4内;地下水反向补给区4内设置多个渗井401。
如图2所示,地面生态蓄水池105位于整个海绵型工业场地1最低点,其溢出口与地面排水管渠106相连。
如图3所示,作为条带充填水质净化采空区1的工作面回采时需要在充填条带207上留设过水通道208,过水通道208根据水流方向错开布置。
所述的生态修复园区3的面积根据矿井所在地年平均降雨总量减去地面绿化及浇洒道路需水量,井下污水、净水处理复用后的余量设计。
所述的地下水反向补给区4的选址依据当地地下水流场,设置在整个矿井采掘作业区域的下游方向,且为非开采区域。
本实用新型的运作原理是:
海绵型工业场地1,包括绿色屋顶101、雨水花园102、植草沟103、地面透水铺装104、地面生态蓄水池105、地面排水管渠106、深度水处理站107。下雨时,建筑物108的绿色屋顶101所包含的土壤、耐旱植物可涵养部分雨水,超标雨水由建筑物108的雨水立管109流入雨水花园102,对雨水进行渗透、滞留、净化作用,超标雨水再进入植草沟103进一步渗透、滞留、净化,直至流入地面生态蓄水池105;海绵型工业场地1内的所有厂区道路110、非生产用途的广场均采用透水砖或透水水泥铺设,形成地面透水铺装104,下雨时,一部分雨水经地面透水铺装104渗透至地下,另一部分进入植草沟103,经渗透、滞留、净化后流入地面生态蓄水池105;地面生态蓄水池105内的水可用于地面绿化及浇洒道路,超标雨水经地面排水管渠106排至生态修复园区3。
将首采工作面布置在首采煤层中标高最低处,井下采煤工作面采用条带充填采煤工艺,减少采空区导水裂隙带发育高度,尽可能的避免关键含水层中水的漏失,从源头上减少整个矿井涌水量;减少后的矿井采空区涌水及矿井顶板疏放水为清水,直接排至井底主水仓206;井下污水收集后沿设置在水处理巷201内的污水管路202排至充填条带207内,经充填条带207净化后成为清水,流入临时水仓204,再经临时水仓204处的排水泵205经清水管路203排至井底主水仓206;井底主水仓206内的清水再排至设置在地面上的深度水处理站107内,经处理后即可达到生活用水标准,可复用于全矿井生产生活用水,多余水量经地面排水管渠106排至生态修复园区3,用于植被修复。
此外,条带充填水质净化采空区2可根据矿井涌水规律及生产生活用水量,适当存储部分地下水资源,待需要时再进行复用;当该地区出现暴雨,面景观水池105水位超限,生态修复园区3无法消纳时,将超标雨水经地面排水管渠106排至地下水反向补给区4,通过多个渗井401渗透至地下,用于补给地下水。从而实现对全矿井水资源的有序的综合利用,实现海绵型矿井。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已,并不用以限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种海绵矿井综合体,其特征在于,包括海绵型工业场地(1)、生态修复园区(3)和地下水反向补给区(4);其中,
海绵型工业场地(1)上建设有多个建筑物(108),每个建筑物(108)的屋顶均进行了防渗处理并种植有绿色植被形成绿色屋顶(101),每个建筑物(108)附近的地面上均开设有雨水花园(102),建筑物(108)的屋顶上多余的雨水通过墙体上的雨水立管(109)引入至雨水花园(102);在该海绵型工业场地(1)内厂区道路(110)的两侧均设置植草沟(103),且各个雨水花园(102)与厂区道路(110)两侧的植草沟(103)相连通;在该海绵型工业场地(1)内的空地处开设有地面生态蓄水池(105),所有植草沟(103)最终均连通至地面生态蓄水池(105),且地面生态蓄水池(105)通过地面排水管渠(106)分别连通至生态修复园区(3)和地下水反向补给区(4)。
2.根据权利要求1所述的一种海绵矿井综合体,其特征在于,该海绵型工业场地(1)内的厂区道路(110)、非生产用途的广场均采用透水砖或透水水泥铺设,形成地面透水铺装(104)。
3.根据权利要求1所述的一种海绵矿井综合体,其特征在于,地面生态蓄水池(105)位于整个海绵型工业场地(1)最低点,其溢出口与地面排水管渠(106)连通。
4.根据权利要求1所述的一种海绵矿井综合体,其特征在于,地下水反向补给区(4)内设置多个渗井(401)。
5.根据权利要求1所述的一种海绵矿井综合体,其特征在于,地下水反向补给区(4)位于整个矿井采掘作业区域的下游方向,且为非开采区域。
6.根据权利要求1所述的一种海绵矿井综合体,其特征在于,还包括条带充填水质净化采空区(2),条带充填水质净化采空区(2)设置有水处理巷(201)、临时水仓(204)和充填条带(207);其中,水处理巷(201)内敷设有污水管路(202)和清水管路(203);污水管路出口(209)接入充填条带(207)内,且污水管路出口(209)设置在条带充填水质净化采空区(2)标高较高处;在条带充填水质净化采空区(2)标高较低处设置临时水仓(204),临时水仓(204)内设置排水泵(205),清水管路(203)接至临时水仓(204)附近并与排水泵(205)相连,清水管路(203)敷设至井底主水仓(206)。
7.根据权利要求6所述的一种海绵矿井综合体,其特征在于,海绵型工业场地(1)上建设有深度水处理站(107),井底主水仓(206)内的清水可排至深度水处理站(107)。
8.根据权利要求6所述的一种海绵矿井综合体,其特征在于,充填条带(207)上留设有过水通道(208),过水通道(208)根据水流方向相互错开布置。
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