煤矿混合资源综合开采系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型属于煤炭井工开采安全及节能环保【技术领域】，具体涉及一种煤矿混合资源综合开采系统。本实用新型的技术要点是，它包括煤炭开采系统，还包括装备与煤炭开采系统相适应的矿山通风及废热开采与利用系统、矿井瓦斯气抽采与利用系统、矿井水综合利用系统。本实用新型节能、环保，并将灾害的消极防治变为积极的开发和利用，实现了矿井安全开采和资源开发利用的最大化，它是绿色矿山建设的需要，应用前景广泛。
【专利说明】煤矿混合资源综合开采系统
【技术领域】
[0001]本实用新型属于煤炭井工开采安全及节能环保【技术领域】，具体涉及一种煤炭、矿井水、地热、瓦斯气等混合资源的综合开采系统。
【背景技术】
[0002]炮采技术在我国煤炭开采中最早得到应用和普及，其施工方便、成本低，但是开采效率低下、安全系数差。随着我国科技实力的逐渐提升，综合机械化采煤得到了很好的发展，在大大提高采煤效率的同时，更加保证了工人的人身安全。但是，随着我国煤炭浅部资源的渐渐枯竭，很快将进入一个深部开采时期，深部开采将面临很多的问题，如高应力、高低温、岩石流变和围岩大变形等，而加大科技投入，提高技术能力是永恒不变的准则。同时，近年来地球温室效应日益显著，地下水资源几近枯竭，绿色开采、保水开采、提高煤炭使用效率将成为我国煤炭开采和利用的重要方向。随着煤矿开采深度的不断延伸，煤系地层中的矿井水、地热、瓦斯气等附属资源会更加丰富，如何针对矿井水、地热、瓦斯气等附属资源丰富的矿井，设计出一综合开采系统尤其重要。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的在于提供一种在原煤炭井工开采系统的基础上开发的，利用热泵技术将煤炭开采过程中的地热以及释放在空气和水中的低品位热能提炼出来，用于矿井的生产和生活的煤矿混合资源综合开采系统。
[0004]本实用新型的目的是通过如下的技术方案来实现的:该煤矿混合资源综合开采系统，包括煤炭开采系统，它还包括装备与煤炭开采系统相适应的矿山通风及废热开采与利用系统、矿井瓦斯气抽采与利用系统、矿井水综合利用系统。
[0005]具体地说，所述矿山通风及废热开采与利用系统包括埋设于采空区内的埋地盘管，埋地盘管与地源热泵连接；在风井中设置空气源热泵，所述地源热泵和空气源热泵均与地面热水系统连接，地面热水系统与热用户连接。
[0006]具体地说，所述矿井瓦斯气抽采与利用系统包括设置于煤层或采空区内的瓦斯抽放管道，瓦斯抽放管道与泵站连接，泵站与储气罐连接，储气罐连接到气用户。
[0007]具体地说，所述矿井水综合利用系统包括与采煤工作面、掘进工作面和其它巷道一侧水沟联通的内水仓和外水仓，外水仓通过水泵与副井中的排水管联通，副井中的排水管联通到地面；所述内水仓内设置有水净化装置，用水管与水源热泵的冷凝器连接，水源热泵的冷冻水管与掘进工作面的空冷器连接，水源热泵的冷凝器的高温冷却水排入外水仓后，再通过矿井排水系统排至地面后，与水-水换热器连接，水-水换热器与地面热水系统连接，地面热水系统与热用户连接。
[0008]本实用新型的工作原理是:通过在采空区埋设埋地盘管(埋管时要防止采空区顶板冒落砸坏盘管)，利用地源热泵系统提取地热；在矿井风井中用空气源热泵提取回风中的余热，将煤炭开采过程中释放在空气中的低品位热能提炼出来；用井底水仓的矿井水作为冷、热"源体"，利用水源热泵提取矿井水中的热量(或冷量)；冬季，利用热泵吸收其热量向建筑物供热(主要用于采暖和供用卫生热水)，夏季，利用热泵制取冷冻水和热水，实现对地面建筑物、井下工作面的供冷和供用卫生热水；在煤层或采空区布置瓦斯抽采点(抽放钻场)，通过瓦斯抽采系统将抽出的瓦斯输送至地面储气罐，提纯后成为高浓度可燃气体，用于矿井的生产和生活。
[0009]本实用新型是在原煤炭井工开采系统的基础上开发的，利用热泵技术将煤炭开采过程中的地热以及释放在空气和水中的低品位热能提炼出来，即在采空区埋管可采取地热，在矿井风井中用空气源热泵提取回风中的余热，利用水源热泵提取矿井水中的余热；对矿井排水进行净化，形成中水，进行利用；矿井瓦斯抽采后形成高浓度可燃气体等，这些较高品位的热能、中水和可燃气体均用于矿井的生产和生活。本实用新型节能、环保，并将灾害的消极防治变为积极的开发和利用，实现了矿井安全开采和资源开发利用的最大化，它是绿色矿山建设的需要，应用前景广泛。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是本实用新型实施例煤矿混合资源综合开采系统的原理结构示意图。
[0011]图2是本实用新型实施例煤炭开采系统的流程框图。
[0012]图3是本实用新型实施例矿山通风及废热开采与利用系统的流程框图。
[0013]图4是本实用新型实施例矿井瓦斯气抽采与利用系统的流程框图。
[0014]图5是本实用新型实施例矿井水综合利用系统的流程框图。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细的描述。
[0016]参见图1，是本实施例煤矿混合资源综合开采系统的原理结构示意图。图中，I是主井，2是副井，3是井底车场及主运输石门，4是水平运输大巷，5是采区下部车场，6是采区运输上山，7是采区轨道上山，8是风井，9是总回风巷，10是区段运输平巷，11是区段运输石门，12是区段回风平巷，13是区段回风石丨I，14是回风上山，15是米区煤仓，16是内水仓，17是外水仓，18是瓦斯抽放管道，19是埋地盘管，20是空气源热泵，21是地源热泵，22是水源热泵，23是空冷器，24是瓦斯抽放钻场。
[0017]参见图1和图2，本实用新型是在原煤炭井工开采系统的基础上开发的，因煤炭开采系统属现有技术，在此不再详述。
[0018]参见图1，本实施例的矿山通风及废热开采与利用系统包括埋设于采空区内的埋地盘管19，埋地盘管19与地源热泵21连接；在风井8中设置空气源热泵20，地源热泵21和空气源热泵20均与地面热水系统连接，地面热水系统与热用户连接。参见图3，是矿山通风及废热开采与利用系统的流程框图，它包括矿井通风系统和废热开采与利用系统；通风系统是:新鲜风流从地面由副井进入井下，经井底车场、采区运输大巷、采区下部车场、采区轨道上山、下区段回风平巷、联络巷、区段运输平巷进入采区采煤和掘进工作面；污浊风流经区段回风平巷、采区回风石门、水平回风大巷，到达风井，排往大气。通过从采空区取地热和从回风中取余热。采空区取地热的主要实施方式是在采空区埋设埋地盘管，通过热泵取热；风井取余热主要实施方式是风井中用空气源热泵提取回风中的余热。通过热泵产生的较高品位的热能可供给采暖用户和热水用户。
[0019]参见图1，本实施例的矿井瓦斯气抽采与利用系统包括设置于煤层或采空区内的瓦斯抽放管道18，瓦斯抽放管道18与泵站连接，泵站与储气罐连接，储气罐连接到气用户。参见图4，是矿井瓦斯气抽采与利用系统的流程框图，矿井瓦斯抽放系统从煤层或采空区抽取瓦斯后，制成高浓度可燃气体可供给用气用户。
[0020]参见图1，本实施例的矿井水综合利用系统包括与采煤工作面、掘进工作面和其它巷道一侧水沟联通的内水仓16和外水仓17，外水仓17通过水泵与副井2中的排水管联通，副井2中的排水管联通到地面(图1中未画出)；内水仓16内设置有水净化装置(图1中未画出)，用水管与水源热泵22的冷凝器连接，水源热泵22的冷冻水管与掘进工作面的空冷器23连接，水源热泵22的冷凝器的高温冷却水排入外水仓后，再通过矿井排水系统排至地面后，与水-水换热器连接，水-水换热器与地面热水系统连接，地面热水系统与热用户连接。参见图5，是矿井水综合利用系统的流程框图，矿井水由采煤工作面和掘进工作面或其它巷道，经区段运输平巷、采区上山、采区下部车场、开采水平运输大巷、主运输石门等巷道一侧的水沟，自流到井底车场水仓(内水仓和外水仓)，再由水泵房的水泵通过外水仓与副井中的排水管道排至地面。在夏季，在内水仓内设置盘管，通过水源热泵的冷冻水运输到空冷器，实现对井下工作面和硐室的致冷降温，同时，产生高温冷冻水排入外水仓，再经矿井排水系统排至地面，通过水-水换热器对水的净化处理，将较高温度的热水用作卫生热水。
【权利要求】
1.一种煤矿混合资源综合开采系统，包括煤炭开采系统，其特征在于:它还包括装备与煤炭开采系统相适应的矿山通风及废热开采与利用系统、矿井瓦斯气抽采与利用系统、矿井水综合利用系统； 所述矿山通风及废热开采与利用系统包括埋设于采空区内的埋地盘管，埋地盘管与地源热泵连接；在风井中设置空气源热泵，所述地源热泵和空气源热泵均与地面热水系统连接，地面热水系统与热用户连接； 所述矿井瓦斯气抽采与利用系统包括设置于煤层或采空区内的瓦斯抽放管道，瓦斯抽放管道与泵站连接，泵站与储气罐连接，储气罐连接到气用户； 所述矿井水综合利用系统包括与采煤工作面、掘进工作面和其它巷道一侧水沟联通的内水仓和外水仓，外水仓通过水泵与副井中的排水管联通，副井中的排水管联通到地面；所述内水仓内设置有水净化装置，用水管与水源热泵的冷凝器连接，水源热泵的冷冻水管与掘进工作面的空冷器连接，水源热泵的冷凝器的高温冷却水排入外水仓后，再通过矿井排水系统排至地面后，与水-水换热器连接，水-水换热器与地面热水系统连接，地面热水系统与热用户连接。
【文档编号】E21C41/16GK203640754SQ201320693050
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2013年11月5日 优先权日:2013年11月5日
【发明者】邹声华, 张育玮, 曹瑜, 张登春, 李永存, 肖国清 申请人:湖南科技大学