[发明专利]一种资源共伴生矿区煤矸石综合利用系统及应用方法

权利要求书

1.一种资源共伴生矿区煤矸石综合利用系统，其特征在于：所述资源共伴生矿区煤矸石综合利用系统包括：

赋存机构，包括松散地层、铀储层、工作面层、油气储层；运转机构，包括综合库、酸浸剂制备罐、黏合剂罐、铀罐、油气管、采油机、油气丛井、抽瓦斯井、抽瓦斯泵、瓦斯输运管、补剂井、输气管、输铀管、地浸管、抽铀泵、抽铀井、地浸井；处理机构，包括煤矸分选机、采煤体、煤矸混合体、煤矸气化炉、II传输带、III传输带、气驱管、气驱泵、气驱井、沿空巷道；执行机构，包括碎矸注浆机、采空区、I传输带、IV传输带、注浆管、支撑体，所述松散地层位于所述铀储层上部，所述铀储层位于所述工作面层上部，所述工作面层位于所述油气储层上部，所述综合库、酸浸剂制备罐、黏合剂罐、铀罐、采油机、抽瓦斯泵置于所述松散地层上部，所述抽铀井通过所述抽铀泵和输铀管与铀罐相连，所述地浸井通过地浸管与酸浸剂制备罐连接，所述抽铀井和地浸井位于所述松散地层与铀储层之间，所述补剂井位于所述松散地层与所述工作面层之间，上端连接所述黏合剂罐，下端连接所述碎矸注浆机，所述抽瓦斯井位于所述松散地层与所述工作面层之间并通过所述抽瓦斯泵和瓦斯输运管与综合库相连接，所述采油机通过所述油气管与综合库相连，所述油气丛井位于所述松散地层与所述油气储层之间，所述采煤体、煤矸混合体、煤矸分选机、煤矸气化炉、气驱泵、II传输带、III传输带、沿空巷道位于所述工作面层内，所述煤矸混合体通过所述采煤体与所述煤矸分选机相连，所述煤矸分选机通过I传输带与所述碎矸注浆机连接，所述III传输带两端分别连接所述煤矸分选机和所述煤矸气化炉，所述II传输带与所述煤矸分选机相连，所述气驱井位于所述工作面层与所述油气储层之间并通过所述气驱泵与所述煤矸气化炉连接，所述碎矸注浆机、注浆管、采空区、支撑体、I传输带、IV传输带位于所述工作面层中，所述I传输带通过所述IV传输带与所述煤矸气化炉相连，所述碎矸注浆机通过所述注浆管与所述支撑体相连，所述支撑体位于所述采空区侧面。

2.根据权利要求1所述的资源共伴生矿区煤矸石综合利用系统，其特征在于：所述综合库分别与所述油气管和瓦斯输运管相连接，配备智能监控及物联网系统。

3.根据权利要求1所述的资源共伴生矿区煤矸石综合利用系统，其特征在于：所述铀罐通过所述输铀管和所述抽铀泵与所述抽铀井相连，所述酸浸剂制备罐通过所述地浸管与所述地浸井相连，其中酸浸剂制备罐由高强耐腐蚀材料构成，其中铀罐由特种材料构成。

4.根据权利要求1所述的资源共伴生矿区煤矸石综合利用系统，其特征在于：所述煤矸分选机通过所述采煤体与所述煤矸混合体相连、通过I传输带与所述碎矸注浆机连接、通过III传输带与煤矸气化炉连接，并与所述II传输带相连，同时配备X射线高精度成像系统和高级计算机图像分析系统。

5.根据权利要求1所述的资源共伴生矿区煤矸石综合利用系统，其特征在于：所述煤矸气化炉通过所述气驱泵和所述气驱管与所述气驱井连接，所述煤矸气化炉通过所述输气管与所述酸浸剂制备罐连接。

6.根据权利要求1所述的资源共伴生矿区煤矸石综合利用系统，其特征在于：所述碎矸注浆机通过补剂井与黏合剂罐连接，通过注浆管与所述支撑体相连。

7.一种资源共伴生矿区煤矸石综合利用系统应用方法，其特征在于，采用如权利要求1至6任一项所述的资源共伴生矿区煤矸石综合利用系统，包括如下步骤：

a、根据工程勘探情况，依次布置综合库、酸浸剂制备罐、黏合剂罐、铀罐、油气管、采油机、油气丛井、抽瓦斯井、抽瓦斯泵、瓦斯输运管、输气管、地浸管、抽铀泵、抽铀井、输铀管、地浸井；

b、采空区内通过沿空巷道依次设置煤矸分选机、煤矸气化炉、碎矸注浆机、I传输带、II传输带、III传输带、IV传输带、气驱泵、气驱管、气驱井、注浆管；

c、处理机构开始运行，运转机构同步运转，采油机开始油气开采，采煤体不断向煤矸分选机输送煤矸混合体，经分选机分选后的各级煤、煤矸石通过传输带运送至各个处理设备，其中精煤，通过II传输带运走，煤与高热值矸石混合物经III传输带运输至煤矸气化炉气化分离出CO₂气体，再通过气驱泵和气驱井对油气储层进行驱替，油气资源随油气丛井上升，再经过油气管输送至综合库进行储存，其中综合库配备智能监控及物联网系统，可保证地面运输系统高效运转；

d、煤矸气化炉气化分离的SO₂气体则随输气管进入地面酸浸剂制备罐内合成酸浸剂，再通过地浸管注入铀储层对铀矿进行浸出开采，最终富铀溶液经过抽铀泵抽取随抽铀井上升至地表，经输铀管输送储存于铀罐中，其中酸浸剂制备罐由高强耐腐蚀材料构成，用以制备储存强酸溶浸液，其中铀罐由特种材料构成，耐强酸同时还可隔绝辐射，保障矿山工作人员生命安全；

e、碎矸注浆机上部承接补剂井流入的黏合剂，下部接收由I传输带运输的来自煤矸分选机的低热值矸石和由IV传输带输送过来的气化炉炉渣，在内部破碎后混合黏合剂制成环保充填材料，通过所述注浆管构筑充填支撑体，保证采空区不会塌陷，遗留瓦斯资源不断在采空区积聚，经抽瓦斯泵抽取随抽瓦斯井上升至地表，再经瓦斯输运管输送至综合库进行存储；

f、煤、铀及油气不同开采工序下，重复a-e步骤。