[发明专利]一种矿山采空区充填秸秆生物产气系统及其产气工艺

权利要求书

1.一种矿山采空区充填秸秆生物产气系统，其特征在于：包括在矿井采空区上方开设有与地面连通的热水进入井、回水井、温度监测井、外源菌注入及菌群监测井以及生物气集输井，采空区内的地面上纵横交错铺设在有不锈钢或铝合金材料制成的保温管路，保温管路上均匀设置有散热片，热水进入井与火电厂的距离小于回水井与火电厂的距离，火电厂的余热水排出管穿过热水进入井伸入到采空区内与保温管路的进水口连接，保温管路的出水口连接有回水管，回水管向上穿过回水井再返回到火电厂，采空区内填充有粉碎后的秸秆，温度监测井内设置有用于监测采空区内温度的温度传感器，在热水进入井的井口处设置有连接在余热水排出管上的温度计和流量控制阀。

2.根据权利要求1所述的一种矿山采空区充填秸秆生物产气系统，其特征在于：温度监测井设置有若干个，若干个温度监测井均匀分布在矿井采空区上方。

3.根据权利要求2所述的一种矿山采空区充填秸秆生物产气系统，其特征在于：水平距离采空区为10m、30m、50m的地面向下钻若干个地下水监测井，在地下水监测井内安装有地下水遥测终端机。

4.根据权利要求3所述的一种矿山采空区充填秸秆生物产气系统，其特征在于：水平距离采空区为20m、50m、100m、500m的地面向下钻若干个地表沉降监测井，地表沉降监测井的井口处安装有在线监测预警终端机、GPS、全站仪对采空区及周边地表的位移与裂缝进行实时监控。

5.根据权利要求4所述的一种矿山采空区充填秸秆生物产气系统，其特征在于：余热水排出管在地面上的部分外部包裹有保温棉。

6.如权利要求5所述的一种矿山采空区充填秸秆生物产气系统的产气工艺，其特征在于：包括以下步骤：

（1）、在矿井采空区内铺设保温管路，通过热水进入井将余热水排出管的出水口与保温管路的进水口连接，在余热水排出管上设置位于热水进入井的井口处的温度计和流量控制阀，通过回水井将回水管的进水口与保温管路的出水口连接，并在火电厂设置连接在热水进水管上的循环水泵，分别在热水进入井和回水井的进口处封闭热水进入井和回水井，生物气集输井的井口连接气体收集装置；

（2）、在地面利用粉碎机把秸秆粉碎后，通过专门钻井通道或者矿井原有的巷道输送到采空区进行充填，秸秆在采空区内尽量充满压实；

（3）、在温度监测井内设置用于监测采空区内温度的温度传感器，并封闭温度监测井和外源菌注入及菌群监测井；

（4）、启动循环水泵，热水由余热水排出管流入到保温管路内，经保温管路和散热片将热量散发到采空区内，较低温度的水再经回水管回流到火电厂，通过温度传感器采集的采空区温度、温度计采集的入口温度和流量控制阀采集的流量数据通过计算机分析，实现自动控制，保证当采空区温度维持在30-35℃；

（5）、通过外源菌注入及菌群监测井向采空区内注入浸泡秸秆的本源或注入外源菌液，间隔15天后再通过外源菌注入及菌群监测井将采空区内的液体采集上来，通过菌群鉴定、生长特性、生物酶活性及代谢速率等指标，实现对菌群代谢及环境的监测；

（6）、秸秆产出的生物气由生物气集输井向上排出收集到气体收集装置内。

7.如权利要求6所述的一种矿山采空区充填秸秆生物产气系统的产气工艺，其特征在于：步骤（1）实施的同时，在水平距离采空区为10m、30m、50m的地面向下钻若干个地下水监测井，在地下水监测井内安装地下水遥测终端机，在秸秆产气的过程中对采空区以外的地下水的水位、水温、水质参数进行长期监测并自动存储监测数据，并对地下水的变化规律进行动态分析，防止出现地下水污染问题。

8.如权利要求6所述的一种矿山采空区充填秸秆生物产气系统的产气工艺，其特征在于：步骤（1）实施的同时，在水平距离采空区为20m、50m、100m、500m的地面上安装在线监测预警终端机、GPS、全站仪对采空区及周边地表的位移与裂缝进行实时监控，并与未充填秸秆的采空区地表进行对比，以评价地表沉降的减弱程度。

9.如权利要求6所述的一种矿山采空区充填秸秆生物产气系统的产气工艺，其特征在于：步骤（6）中在一个矿井范围内若存在多个采空区时，通过在地面上铺设专用管道把多个采空区产生的生物气进行集输。