[发明专利]一种煤-水-热协同共采与水害热害治理系统

说明书

本公开提供了一种煤‑水‑热协同共采与水害热害治理系统，包括矿井水回灌单元、顶板含水层疏水降压单元、换热单元和矿井热能利用单元，矿井水回灌单元用于将完成热量提取和水质净化后的矿井水回注至回灌目标层，顶板含水层疏水降压单元用于将顶板含水层中的地下水抽取后再回注至顶板含水层；矿井水回灌单元和顶板含水层疏水降压单元分别与换热单元连通，矿井热能利用单元用于将巷道围岩的热能送出矿井。该煤‑水‑热协同共采与水害热害治理系统，实现了矿井水的资源化储存，减小矿井水排放浪费，同时实现了矿井涌水与巷道围岩热害蕴藏地热利用，并且通过煤层顶板含水层水可持续抽水降压，降低了顶板水害风险，推动矿山绿色安全开采。

技术领域

本公开涉及地下资源开采技术领域，尤其涉及一种煤-水-热协同共采与水害热害治理系统。

背景技术

地表水受开采影响进入矿井通道引起的矿井水害威胁煤矿安全生产，我国吨煤开采排水量达2.0-4.0m3，水量巨大且具有显著煤炭行业特征，并且行业内对排水处理和利用有严格零排放要求。随着煤炭开采的深部转移和西部煤炭开采规模增加，矿井高矿化度涌水量增多、井下高温热害严重，严重影响井下作业工人健康和矿山安全生产，给我国煤炭绿色安全开采带来挑战。

目前，通常基于采空区构建井下储水水仓，总体来说井下储水空间有限，存在水害事故风险，部分矿井水进行超滤与反渗透处理后被复用，但总体可完成处理的矿井水占总量少数，且排放处理技术系统生产效率低、能耗与运维成本高，实现矿井水100％复用或零排放仍有困难。

发明内容

有鉴于此，本公开的目的在于提出一种煤-水-热协同共采与水害热害治理系统。

基于上述目的，本公开提供了一种煤-水-热协同共采与水害热害治理系统，所述系统包括矿井水回灌单元、顶板含水层疏水降压单元、换热单元和矿井热能利用单元；所述矿井水回灌单元用于将完成热量提取和水质净化后的矿井水回注至回灌目标层，所述顶板含水层疏水降压单元用于将顶板含水层中的地下水抽取后再回注至顶板含水层；所述矿井水回灌单元和所述顶板含水层疏水降压单元分别与所述换热单元连通，所述矿井热能利用单元用于将巷道围岩的热能送出矿井。

可选地，所述矿井水回灌单元包括井下水仓、与所述井下水仓连通的矿井水抽水管路以及依次连通的矿井水处理设备、矿井水回灌管路和矿井水回灌竖井，所述矿井水抽水管路和所述矿井水处理设备分别与所述换热单元连通，所述矿井水回灌竖井的底端位于回灌目标层内。

可选地，所述矿井水回灌单元还包括位于所述矿井水抽水管路上且临近所述井下水仓的排水泵、位于所述矿井水回灌管路上的加压水泵以及位于所述矿井水回灌管路上且临近所述矿井水回灌竖井井口的井口测压计；所述井下水仓内设置有超声波液位传感器。

可选地，所述矿井水回灌竖井的数量大于等于1。

可选地，所述矿井热能利用单元包括沿高度方向贯穿顶板含水层的进风井、回风井和位于巷道内的轴流式通风机，所述进风井和所述回风井分别与巷道连通，部分所述矿井水抽水管路位于所述回风井内。

可选地，所述顶板含水层疏水降压单元包括位于顶板含水层内的抽水井、回灌井以及位于所述抽水井内的地下水抽水管路和位于所述回灌井内的地下水回灌管路，所述地下水抽水管路和所述地下水回灌管路分别与所述换热单元连通，所述抽水井内设置有潜水泵，所述潜水泵与所述地下水抽水管路的起始端连通。

可选地，所述回灌井的数量大于等于1。

可选地，所述换热单元包括水源热泵以及分别与所述水源热泵连通的第一换热器和第二换热器，所述第一换热器与所述矿井水回灌单元连通，所述第二换热器与所述顶板含水层疏水降压单元连通。

可选地，所述第一换热器和所述第二换热器分别为间接式换热器。

可选地，所述系统还包括与所述换热单元连通的用能末端。