[发明专利]一种具有应急泄水装置的地下水库及其安全应急处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤炭开采和水利工程技术领域，尤其涉及一种具有应急泄水装置的地下水库及其安全应急处理方法。

背景技术

西部地区是我国煤炭主产区，煤炭储量和产量均占全国的2/3左右，但是水资源匮乏，仅占全国水资源总量的3.9％，生态环境本底脆弱，水资源匮乏是该地区经济社会发展的瓶颈之一。

据统计，西部每采一吨煤平均排放矿井水约2吨，按照以传统处理方式，煤炭开采产生的矿井水经处理后外排地表，但是由于该地区蒸发量大，外排矿井水很快外排损失浪费。目前，在神东矿区累计建成32座煤矿地下水库，储水量2700万m3，供应了矿区95％以上的用水，为矿区建成2亿吨级矿区提供了水资源保障。

为进一步加大井下储水量和保障地下水库运行安全，经过持续技术研发，神华集团在大柳塔矿首次建成世界首座煤矿分布式地下水库，利用库间水体连通管道将同一煤层和不同煤层地下水库相互连通，实现水资源科学调配和突发情况下地下水库调水，有效保障了井下生产安全，实现了煤炭资源与水资源协调开采。

与一般地面水库相比，煤矿地下水库是一个“黑箱”，其内部储水空间不可视，是一个封闭储水空间，而且受到采动地层运动、同煤层和不同煤层采动影响、冒落带岩体运动、矿震等因素作用，其运行不确定性高，而且大量储水构成了井下安全隐患，而坝体是保障地下水库安全运行的关键，人工坝体是安全防患的薄弱环节。一旦发生库内水压陡增，如果不能及时放水泄压，水压极有可能超过人工坝体安全强度要求，造成溃坝。因此，如何能在地下水库安全储用水的条件下，消除坝体安全隐患，是煤矿地下水库安全运行的重要技术难题。

由于煤矿地下水库所受不确定因素较多，地面水库应急管理体系不能有效使用，一旦发生突发情况，如冒落岩体突然垮落，在库内导致水压突然增大，则难以有效保障地下水库安全运行。

发明内容

本发明的发明目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种能够有效保障坝体安全，确保煤矿地下水库安全稳定运行的一种具有应急泄水装置的地下水库及其安全应急处理方法。

本发明技术方案提供一种具有应急泄水装置的地下水库，包括坝体和在煤炭开采中形成的用于储水的工作面采空区，所述坝体包括煤柱坝体和人工坝体，所述煤柱坝体和所述人工坝体布置在所述工作面采空区的周围，将所述工作面采空区围成封闭的储水空间，所述人工坝体上设置有应急泄水装置，所述应急泄水装置包括泄水孔、控制阀门和水压监测传感器，所述泄水孔设置在所述人工坝体上，所述泄水孔的进水口与所述蓄水空间连通，所述控制阀门设置在所述泄水孔的泄水口内，所述水压监测传感器设置在所述泄水孔中，在所述人工坝体的背侧设置有滤网，所述滤网布置在所述进水口与所述蓄水空间之间。

进一步地，所述滤网包括工字钢和铁丝滤网，所述铁丝滤网布置在所述工字钢上。

进一步地，在所述人工坝体上设置有多个所述应急泄水装置。

进一步地，所述蓄水空间在垂直方向上包括多个工作面采空区，在上方岩层不稳定的所述工作面采空区的所述人工坝体上设置有所述应急泄水装置，在承受水压最大的所述工作面采空区的所述人工坝体上设置有所述应急泄水装置。

进一步地，所述应急泄水装置随所述人工坝体一体构筑形成。

本发明还提供一种地下水库的安全应急处理方法，该安全应急处理方法包括如下步骤：步骤1：在煤矿地下水库上方的地表和井下进行勘察；步骤2：根据勘察结果，在所述地下水库不同位置选取合适位置，作为应急泄水装置的安装位置，所述应急泄水装置包括泄水孔、控制阀门和水压监测传感器；步骤3：在所述地下水库位于所述安装位置处的人工坝体上安装所述应急泄水装置，在所述人工坝体上开设所述泄水孔，使所述泄水孔的进水口与所述蓄水空间连通，使所述泄水孔的泄水口与所述地下水库的外部连通，将所述控制阀门安装在所述泄水孔的泄水口内，将所述水压监测传感器设置在所述泄水孔中，并在所述人工坝体的背侧设置有滤网，将所述滤网布置在所述进水口与所述蓄水空间之间；步骤4：根据上述勘察结果，设定所述控制阀门开启的临界阀值F₀，所述水压监测传感器在所述泄水孔内进行日常监控水压变化，如所述水压监测传感器监测到所述泄水孔内的压力F小于所述临界阀值F₀时，则所述控制阀门保持处于关闭状态；如所述水压监测传感器监测到所述泄水孔内的压力F大于所述临界阀值F₀时，则所述控制阀门开启，进行应急泄水。

进一步地，还包括如下步骤：定期检查所述应急泄水装置，并定期对所述泄水孔进行反向冲洗。