[发明专利]一种废弃露天矿坑的综合利用系统和利用方法

说明书

本发明公开了一种废弃露天矿坑的综合利用系统和利用方法，在露天矿坑中部建设人工重力坝，将矿坑分隔成相邻的能量转化利用区和储油区；在人工重力坝内设排水管路、并且在人工重力坝一侧的能量转化利用区中合理集合布设水力发电设备以及抽水泵，利用势能发电、并可以利用抽水泵将电能再次转化为势能，从而实现了能量的转换和多种形式的储存；油罐存放在矿坑的人工重力坝一侧的储油区地表下的油罐安置地层，可以实现水油的交替快速输入存储与挤出，实现对露天矿坑的充分利用，减少了地面建设储油场所的投资与土地资源损失，同时提高储油系统的安全性。本发明所需的材料成本不高，可操作性好，且总体施工工程量不大、施工周期短，所需成本较低。

技术领域

本发明涉及一种综合利用系统和方法，具体是一种废弃露天矿坑的综合利用系统和利用方法，属于露天开采领域。

背景技术

露天开采是指将矿体资源上的覆盖物移走，从敞露地表的采矿场采出有用矿物的过程，开采过程中，随着矿体的不断被开采，露天矿会形成一个占地面积巨大、深度较大的矿坑。露天开采因其开采效率高、机械化程度高、安全性强等特点，在采矿行业得到广泛应用。

截止2017年底，全国共计439座露天煤矿。其中，已经闭坑的露天煤矿大约十几座，面临闭坑的露天煤矿约三十几座。这其中大部分为上世纪五六十年代兴建的倾斜、急倾斜深凹露天煤矿，开采后留下巨大的矿坑和排土场，主要分布在东北、新疆和陕西等地方。对这些露天矿坑的处理最直接的做法是填土掩埋，然而露天矿坑的填土掩埋工程量大、耗时长、耗资巨大，闭坑后掩埋难以操作；虽然企业在闭坑前后还可以采用其他方法进行治理及利用，但尚有一些重大瓶颈问题克服不了。因此，如何统筹做好全国露天矿废弃矿坑利用分区分时规划，探索单个露天矿坑分区综合利用新模式是亟待解决的问题。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种废弃露天矿坑的综合利用系统和利用方法，可操作性强，工程量小，施工快速、成本低，能够对矿坑的巨大空间充分有效利用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种废弃露天矿坑的综合利用系统，包括设在矿坑中的人工重力坝，所述人工重力坝将矿坑分隔成相邻的能量转化利用区和储油区，

所述人工重力坝内设有连通能量转化利用区和储油区的排水管路，所述排水管路露出人工重力坝朝向储油区一侧壁面的管口为入水口，排水管路露出人工重力坝朝向能量转化利用区一侧壁面的管口为出水口，所述储油区地表的水平标高高于能量转化利用区地表的水平标高，且所述入水口所在水平位置高于出水口所在水平位置，所述人工重力坝朝向能量转化利用区一侧壁面上设有水力发电设备，所述水力发电设备包括相连的水轮机和发电机，所述水轮机置于排水管路内部；

所述储油区地表下设有油罐安置地层，油罐安置地层包括上下依次布置的防护层、容置层和基底层，所述容置层中并列设有多个油罐组件，油罐组件上方设有总输油管路，油罐组件下方设有总输水管路；所述油罐组件包括上下布置且相连的多个球型油罐，每个油罐组件中最上部的球型油罐通过输油支路连接至总输油管路，总输油管路末端与设在矿坑外的油泵连接；每个油罐组件中最下部的球型油罐通过输水支路连接至总输水管路，所述总输水管路伸入人工重力坝内且连接到排水管路上，所述总输水管路位于人工重力坝内的部分安装有一抽水电机。正常使用时打开抽水电机后总输水管路即可导通，为了更方便控制总输水管路的通断，总输水管路与排水管路相接的位置设有一总输水阀门。

进一步的，所述能量转化利用区中设有抽水泵和抽水管路，所述抽水管路一端与抽水泵的输出口连接，另一端穿过人工重力坝并连通至储油区。抽水泵可由发电机直接供电，也可以由其他电源供电。当区域内电能富裕时，打开抽水管路上的抽水阀门，抽水泵启动，通过抽水管路将能量转化利用区内的水资源输送至矿坑另一侧，将电能再次转化为水资源的势能储存在储油区一侧，从而实现了能量的转换和多种形式的储存。

作为一个优选的方案，所述油罐安置地层上表面距离排水管路入水口的垂直高度为30-50m。在该处储水的同时可以起到对油罐组件的消防和防打击作用，可以对油罐组件进行有效保护。