中國礦業大學黃炳香獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉中國礦業大學申請的專利煤鈾協調開采區含礦含水層水位主動智能調控方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN115263304B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-19發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202210862966.0,技術領域涉及:E21C41/18;該發明授權煤鈾協調開采區含礦含水層水位主動智能調控方法是由黃炳香;王長申;韓曉克;趙興龍;吳占偉設計研發完成,并于2022-07-20向國家知識產權局提交的專利申請。
本煤鈾協調開采區含礦含水層水位主動智能調控方法在說明書摘要公布了:本發明公開了煤鈾協調開采區含礦含水層水位主動智能調控方法,針對煤鈾協調開采區中存在的鈾礦含礦含水層水位下降問題,綜合考慮兩者在時空上的關系,從初期的開采空間劃區避讓著手,從根本上減少兩者在開采過程中的影響。在開采過程中則通過有效控制煤礦涌水,從而減少煤礦開采引起的地下水流失,達到抑制含礦含水層水位下降趨勢的目的。通過在煤礦與鈾礦之間進行注漿圍堵則阻斷了地下水的流動路徑,在控制并恢復部分含礦含水層水位的同時,還可以阻絕鈾礦污染物的遷移路徑,保障煤礦的生產安全。通過構建水位智能調控系統,融合在線監測、數字化管理和智能控制技術,通過分區動態調節礦井水回注流量,達到了精準調控含礦含水層水位的目的。
本發明授權煤鈾協調開采區含礦含水層水位主動智能調控方法在權利要求書中公布了:1.一種煤鈾協調開采區含礦含水層水位主動智能調控方法,其特征在于,以“區域調控-局部管理”為調控理念,制定“開采空間劃區避讓-控煤礦涌水-含水層注漿圍堵-礦井水回注構建人工分水嶺”四重手段,主動調控水位,抑制污染物遷移,防礦井突水,降低生態脆弱區環境損傷,包括如下步驟: S10地質勘探,在煤鈾協調開采區域通過鉆孔收集礦區水文地質信息; S20搭建水文數據庫與模擬仿真系統,利用在線監測技術實時監測煤鈾協調區地下水文狀況,結合收集到的礦區水文地質信息,建立可視化區域水文地質數據庫,并在此基礎上建立模擬仿真系統,通過地下水系統模擬與水位調控系統仿真對水位調控參數進行優化,實現對含礦含水層水位的智能調控; S30確定煤礦與鈾礦的相互影響程度,通過地下水系統模擬分析并確定煤礦開采擾動范圍、煤礦開采對鈾礦含礦含水層的影響以及鈾礦污染物遷移擴散情況; S40對開采空間進行劃區避讓,結合鈾礦地浸開采的含礦含水層水位要求,避免煤礦開采導致的覆巖移動影響鈾礦井筒穩定性,避免鈾礦污染物遷移至煤礦井下影響生產安全,在此基礎上根據煤與煤系共生鈾礦的賦存位置,劃分兩者的開采區域,降低相互間的采動影響; S50控制煤礦涌水,通過充填開采法或注漿填充裂隙來控制煤礦井下的涌水; S60布設注漿鉆孔,結合煤礦與鈾礦之間的位置關系以及含礦含水層的埋深,進行注漿鉆孔的設計,包括具體位置、鉆孔數量、鉆孔深度;注漿鉆孔的開孔位置在地面或煤礦井下; S70注漿形成阻水帶,通過向煤礦與鈾礦之間的鉆孔注漿構建阻水墻體,阻斷鈾礦流體遷向水勢較低的煤礦,從而在一定程度上恢復部分含礦含水層水位,同時可以阻絕鈾礦污染物遷移至煤礦,保證煤礦的生產安全;注漿形成的阻水墻體需要將鈾礦與煤礦隔開,包括兩種形態,一種是將鈾礦體包圍在內的全包圍閉環形態,另一種是擋在煤礦與鈾礦之間的半包圍U型形態; S80布設注水鉆孔,結合鈾礦地浸開采臨界水位值,在注漿阻水帶與鈾礦體之間布設一定數量的注水鉆孔;并根據注水鉆孔的位置搭建環形注水管路和分支注水管路; S90注水形成水力帷幕,將煤礦開采過程中產生的疏放水經過煤礦排水系統提升到地表,并接入地面水泵站,連接地面水泵站與注水鉆孔,將煤礦采煤疏放水回注鈾礦含礦含水層來形成水力帷幕; S100構建水位智能調控系統,包括煤礦排水系統、地面輸水系統、含礦含水層水位監測系統以及注水系統;通過在連接每個注水鉆孔的分支注水管路上安裝智能控制閥門,針對不同區域的含礦含水層水位情況,進行點對點的注水調節,實現對含礦含水層水位的分區動態精準調控; S110常態化調控含礦含水層水位,融合在線監測、數字化管理和人工智能,分區動態調節礦井抽水與含礦含水層回注速率,提升協調開采水位控制能力與精度;在含礦含水層水位經過一定時間的調控達到鈾礦地浸開采臨界水位后,通過含礦含水層水位監測系統持續監測水位變化,當含礦含水層水位有所下降時,基于前期建立的可視化數據庫與模擬仿真系統,通過地下水系統模擬研究煤礦地下水子系統、鈾礦地下水子系統以及區域整體地下水系統,并進行水位調控系統仿真,模擬研究包括注漿阻水在內的各種調控措施對地下水位的影響,輔助分析優化水位調控參數,根據分析結果增強煤礦涌水控制措施,在適當區域增補注漿鉆孔與注水鉆孔,并通過水位智能調控系統調整礦井抽水與含水層回注速率,實現抽注平衡,提升協調開采水位調控精度。
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