煤-水双资源开采技术与方法研究

作者:   时间:2020-05-07   点击数:   来源:

 

成果简介:

煤-水双资源开采技术与方法是以中国矿业大学(北京)多年研究形成的矿井水排、供、生态环保“三位一体”优化结合模式,矿井地下水控制、利用、生态环保“三位一体”优化结合模式和矿井水控制、处理、利用、回灌、生态环保“五位一体”优化结合模式理论为基础,结合开发建设环境目标约束,使煤炭资源、水资源和生态环境保护成为一个综合体系的开发技术。

该技术是在确保矿井生产安全、水资源保护利用、生态环境质量的前提下实施的开采技术和方法,以解决煤炭资源安全绿色开发、水资源供给、生态环保之间的尖锐矛盾和冲突,实现煤矿区水害防治、水资源保护利用、生态环境改善的多赢目标。利用充水水文地质条件优化开采方法和参数工艺、多位一体优化模式结合、井下洁污水分流分排、水文地质条件人工干预、充填开采等技术方法消除地下水“灾害属性”的负效应,同时挖掘其“资源属性”的正效应,避免采矿过程中煤层破坏扰动与煤系同沉积的含水层结构破坏。

此技术可实现多重目标:(1)确保矿井生产安全;(2)矿井水资源保护利用;(3)矿井生态环境保护目标;因此可以有效解决煤炭资源与水资源的协调开采,实现煤矿防水、治水、疏水、排水、供水统筹规划。

煤-水双资源开采技术与方法来源于国家自然科学基金项目,该项目研究成果总体理论与技术水平将达到国际领先水平。

技术特点:

(1)根据主采煤层的充水水文地质条件,动态优化开采方法和参数工艺。利用“三图-双预测法”评价预测水文地质条件分区、制定和优化采煤方法与参数工艺。

(2)利用多位一体优化结合模式,协调解决煤炭资源安全开发、水资源保护利用、生态环保之间尖锐矛盾与冲突,如矿井排水、供水、生态环保“三位一体”优化结合模式、矿井地下水控制、利用、生态环保“三位一体”优化结合模式、矿井水控制、处理、利用、回灌、生态环保“五位一体”优化结合模式。

(3)在集中出水点和疏放水处修建专门洁净水排水沟或管路,将洁净矿井水由工作面集中汇入到专门修建的洁净水仓,最后通过洁净水泵房排到地面,实现井下洁污水分流分排。

(4)利用隔水层注浆加固和改造技术、局部富水区注浆,实现对水文地质条件人为干预。

(5)通过对受水害威胁煤层实施充填开采,控制上覆岩层破坏与地表移动变形及处理固体废弃物,在保护水资源和生态环境的同时消除水害威胁。

随着社会对生态环境的重视,煤炭资源的开采需由过去的粗放、无序、污染向高效、安全、绿色方向转变,尤其在受水资源和生态环境约束的矿区。该技术提供了一条有效实现煤矿区水害防治、水资源保护利用、生态环境改善的“煤-水”双资源型矿井开采的技术和方法。

知识产权及获奖情况:

煤-水双资源开采技术拥有自主知识产权,已发表专著3部,高水平论文7篇,获国家专利六项、国家科技进步奖三项、教育部科技进步奖一项。

应用前景:

我国煤矿集中分布在缺水的华北和西北地区,煤炭资源与水资源呈“北方富煤缺水,南方富水缺煤”的逆向分布格局,随着我国煤炭工业战略西移,西北干旱半干旱富煤、缺水矿区采煤导致的含水层结构变异及诱发的生态环境问题越来越突显。同时,在矿山开采过程中,随着人们对“煤-水”资源赋存系统认识的逐步重视,大量矿井水的排放已成为可观的水资源网,但是过去由于矿山技术所限,很少能以综合利用和保护。该项目成果对于实现煤矿防水、治水、疏水、排水、供水统筹规划,科学的理论指导和合理的开采技术,消除矿井水的负效应,进行无害化开采,保障安全生产,同时将水资源化综合利用,保障矿区生态环境免遭污染。在井生产安全、水资源保护利用等方面具有重要意义,使得该项目研究成果具有广阔的应用前景和推广价值。

应用情况:

目前本项目成果已在山东兖州兴隆庄煤矿、河北蔚县兴源煤矿等地方成功应用。

合作方式:技术开发/技术服务