一种地下矿山含水层疏放系统的制作方法

    专利2025-06-21  9


    本技术属于矿山开采领域,更具体地说,涉及一种地下矿山含水层疏放系统。


    背景技术:

    1、现代社会中,随着科学技术的高速发展,对矿产资源的需求量快速增加,而国外矿石受国际关系影响,矿价波动大,矿石资源供给受外国控制,因此,为摆脱这一困境,国家鼓励国内矿产资源的开发利用。

    2、国内矿产资源虽然总量多,但大矿、富矿、露采矿很少,地下矿山开采占比可达到90%。而地下矿山的开采或多或少会受到水文地质的影响,其含水层大都位于矿体上部,且厚度大、强度高,导致井下钻进难度大,容易增加采矿难度和成本投入。目前,对于含水层通常采取“放、堵、疏、排、截、避”的综合治理措施,对于不同水文地质条件的含水层会有针对性的不同治理方法,其中以“疏”为主的治理措施可永久解决含水层问题。“疏”通常采用井下集水井、井下疏放水钻孔、疏水巷道等方法进行疏放,施工成本较大。

    3、如中国专利申请号为:cn201811320864.6,公开日为:2019年3月12日的专利文献,公开了一种矿井含水层疏放水合理利用装置及方法,包括设置在煤层顶板含水层和采掘工作面巷道之间的疏放水钻孔,且疏放水钻孔的一端与煤层顶板含水层连通,另一端通过孔口装置连接至设置在采掘工作面巷道中的过滤装置,过滤装置的出水端连接至采掘工作面设备。

    4、又如中国专利申请号为:cn202023081530.3,公开日为:2021年10月22日的专利文献,公开了一种巷道疏放水系统,涉及巷道排水技术领域。该巷道疏放水系统包括巷道和发电装置,巷道的顶板上方存在含水层,巷道与含水层通过疏放水钻孔连通;发电装置位于巷道内,且发电装置的进水口与疏放水钻孔的底端通过第一输水管连通,第一输水管为不锈钢管。

    5、上述两个方案即为常见的从地下巷道连通管道至上方含水层进行疏放水的装置结构,然而,这种从地下进行直接施工的方式,一方面存在地下施工难度较大,套管伸入含水层上部时难以进行固定的问题,另一方面这种结构对于疏放量的控制效果并不好,尤其是对于含水层与基岩层交接处的管道端部,由于含水层的水流压力的集中导致容易出现漏水渗水的情况,甚至将管道。


    技术实现思路

    1、1、要解决的问题

    2、针对现有的地下矿山含水层疏放施工难度较大,且容易出现渗水漏水的问题,本实用新型提供一种地下矿山含水层疏放系统,通过含水层疏放系统的整体结构进行改进,解决了井下疏放水施工难度较大,容易出现渗水漏水的问题。

    3、2、技术方案

    4、为解决上述问题,本实用新型采用如下的技术方案。

    5、一种地下矿山含水层疏放系统,包括上部外套管、上部内套管、下部套管和排水管;所述上部外套管的上端伸出地表,其下端延伸至上部基岩层;所述下部套管的上端伸入下部基岩层内并不伸入含水层内,其下端伸入巷道并连接排水管,排水管上装有阀门;所述上部内套管的上端固定连接上部外套管,下端伸入至下部套管的上端,上部内套管位于含水层的部分为花管结构。

    6、作为技术方案的进一步改进,所述上部内套管上位于基岩层与含水层交接处的位置,外侧包覆有橡胶止水带。

    7、作为技术方案的进一步改进,所述下部套管上位于下部基岩层与巷道的交接处的位置,外侧包覆有橡胶止水带。

    8、作为技术方案的进一步改进,所述下部套管的下端连接三通阀的进口,三通阀的两个出口分别通过一个阀门连接一个排水管。

    9、作为技术方案的进一步改进,所述排水管上装有减压阀。

    10、作为技术方案的进一步改进,所述下部套管伸入巷道的部分通过钢丝绳连接锚杆,锚杆插入下部基岩层中。

    11、作为技术方案的进一步改进,所述钢丝绳和锚杆具有至少两组。

    12、作为技术方案的进一步改进,所述上部内套管上,花管的直径小于其余位置的直径,且花管与其余位置的交接处的孔径为渐变结构。

    13、作为技术方案的进一步改进,所述上部内套管的上端与上部外套管之间通过钢板实现焊接连接。

    14、作为技术方案的进一步改进,所述上部内套管与上部外套管的上端设有井口盖。

    15、3、有益效果

    16、相比于现有技术,本实用新型的有益效果为:

    17、(1)本实用新型一种地下矿山含水层疏放系统,对疏放水系统的结构进行了独特的改进,先在巷道内进行下部排水施工,然后再从地表上部钻孔并下放上部内套管至下部套管处,将地下施工转变至地上施工,降低施工难度,而通过将位于含水层的上部内套管设置成花管结构,能够有效控制含水层进入套管内的水流速度,从而减小水流对管道端部的冲击力,减小渗水漏水的情况发生;

    18、(2)本实用新型一种地下矿山含水层疏放系统,在含水层、基岩层和巷道的交接处设置橡胶止水带,通过橡胶止水带的膨胀固定能够使上部内套管伸至下部套管处时快速固定,且提高交接处的密封性,减少渗水漏水的情况发生;

    19、(3)本实用新型一种地下矿山含水层疏放系统,通过在巷道内的下部套管出口连接三通阀,能够同时连接两个排水管,将含水层的水通过不同排水管疏放至需要的施工区域,满足地下矿山用水需求,减少矿山用水成本,同时这种结构可以对厚硬含水层进行可控快速疏放,降低水害因素;

    20、(4)本实用新型一种地下矿山含水层疏放系统,延伸至地表的垂直的地质钻孔在作为含水层疏放水通道的同时,还可作为矿山永久水文观测孔,通过一段时间的放水后关闭阀门观测钻孔水位变化情况,计算出含水层的渗透系数、导水系数等水文地质参数与详勘水文地质参数对比研究含水层的变化,同时可利用其他水文观测孔通过放水试验研究不同区域之间含水层的补、径、排关系,作为含水层治理的依据。



    技术特征:

    1.一种地下矿山含水层疏放系统,其特征在于:包括上部外套管(1)、上部内套管(2)、下部套管(4)和排水管(5);所述上部外套管(1)的上端伸出地表(6),其下端延伸至上部基岩层(7);所述下部套管(4)的上端伸入下部基岩层(8)内并不伸入含水层(9)内,其下端伸入巷道(10)并连接排水管(5),排水管(5)上装有阀门(11);所述上部内套管(2)的上端固定连接上部外套管(1),下端伸入至下部套管(4)的上端,上部内套管(2)位于含水层(9)的部分为花管(3)结构。

    2.根据权利要求1所述的一种地下矿山含水层疏放系统,其特征在于:所述上部内套管(2)上位于基岩层与含水层(9)交接处的位置,外侧包覆有橡胶止水带(12)。

    3.根据权利要求1所述的一种地下矿山含水层疏放系统,其特征在于:所述下部套管(4)上位于下部基岩层(8)与巷道(10)的交接处的位置,外侧包覆有橡胶止水带(12)。

    4.根据权利要求1所述的一种地下矿山含水层疏放系统,其特征在于:所述下部套管(4)的下端连接三通阀(13)的进口,三通阀(13)的两个出口分别通过一个阀门(11)连接一个排水管(5)。

    5.根据权利要求4所述的一种地下矿山含水层疏放系统,其特征在于:所述排水管(5)上装有减压阀(14)。

    6.根据权利要求5所述的一种地下矿山含水层疏放系统,其特征在于:所述下部套管(4)伸入巷道(10)的部分通过钢丝绳(15)连接锚杆(16),锚杆(16)插入下部基岩层(8)中。

    7.根据权利要求6所述的一种地下矿山含水层疏放系统,其特征在于:所述钢丝绳(15)和锚杆(16)具有至少两组。

    8.根据权利要求1-7中任意一项所述的一种地下矿山含水层疏放系统,其特征在于:所述上部内套管(2)上,花管(3)的直径小于其余位置的直径,且花管(3)与其余位置的交接处的孔径为渐变结构。

    9.根据权利要求1-7中任意一项所述的一种地下矿山含水层疏放系统,其特征在于:所述上部内套管(2)的上端与上部外套管(1)之间通过钢板(17)实现焊接连接。

    10.根据权利要求9所述的一种地下矿山含水层疏放系统,其特征在于:所述上部内套管(2)与上部外套管(1)的上端设有井口盖(18)。


    技术总结
    本技术公开了一种地下矿山含水层疏放系统,属于矿山开采领域。它包括上部外套管、上部内套管、下部套管和排水管;所述上部外套管的上端伸出地表,其下端延伸至上部基岩层;所述下部套管的上端伸入下部基岩层内并不伸入含水层内,其下端伸入巷道并连接排水管,排水管上装有阀门;所述上部内套管的上端固定连接上部外套管,下端伸入至下部套管的上端,上部内套管位于含水层的部分为花管结构。本技术通过含水层疏放系统的整体结构进行改进,解决了井下疏放水施工难度较大,容易出现渗水漏水的问题。

    技术研发人员:姚嗣伟,王施璐,朱宗杰,王世松,孙仕平,鲁万胜,甘良周,张雷
    受保护的技术使用者:安徽马钢罗河矿业有限责任公司
    技术研发日:20230818
    技术公布日:2024/4/29
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