发明内容

本发明实施例的目的在于提出一种共伴生资源矿区水与瓦斯综合利用系统，基于规划运行机构，构建修复机构和转化机构，进行煤、铀及油气共伴生矿区的绿色合理开发，利用修复机构和转化机构发挥煤藏采空区功能，提高油气及铀矿采收率并减少铀矿开采成本，降低放射性核素对地下水体与煤藏污染威胁同时修复表层环境，最终实现煤、铀及油气资源绿色协调开采与采空区地下空间的高效利用。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种共伴生资源矿区水与瓦斯综合利用系统，包括：

地质机构，包括表层、铀藏、煤藏、油气藏；运行机构，包括油气罐、蓄水湖、集铀液罐、溶浸液制备罐、抽液泵、注液泵、抽液井、注液井、注液管、抽水泵、抽水井、输水管道、采油机、油气丛井、油气管道；开发机构，包括采煤充填体、沿空巷道、充填管、混凝土体、连通阀；修复机构，包括净水池、净化器、蓄水池、注水泵、注水井；转化机构，包括集气室、尾气室、燃烧室、充填墩、输气管、导热管，所述表层位于所述铀藏上部，所述铀藏位于所述煤藏上部，所述煤藏位于所述油气藏上部，所述油气罐、蓄水湖、集铀液罐、溶浸液制备罐、抽水泵、采油机、抽液泵、注液泵置于所述表层上部，所述蓄水湖通过所述抽水泵和输水管道与所述抽水井相连，所述抽水井置于所述表层与所述煤藏之间，所述采油机由油气管道与油气罐连接，所述油气丛井置于所述表层与油气藏之间，所述集铀液罐通过所述抽液泵与所述抽液井连接，所述抽液井置于所述表层与所述铀藏之间，所述溶浸液制备罐通过所述注液泵和注液管与所述注液井相连，所述注液井置于表层与铀藏之间，所述采煤充填体通过所述充填管与所述混凝土体连接，所述混凝土体、净水池位于所述煤藏内，所述蓄水池位于所述净水池后部，所述净化器位于净水池与蓄水池中间，所述注水泵位于所述蓄水池内，所述注水井位于所述蓄水池与油气藏之间，所述连通阀置于所述混凝土体内，所述集气室位于所述净水池和蓄水池侧面并通过所述连通阀分别于所述净水池和尾气室相连，所述尾气室与所述集气室相邻，通过所述输气管与所述溶浸液制备罐相连，所述燃烧室和充填墩位于所述集气室和尾气室之间，所述导热管置于所述燃烧室与所述油气藏之间，所述输气管置于所述表层与所述煤藏之间，上部连接所述溶浸液制备罐，下部连接所述尾气室，所述沿空巷道位于混凝土体侧面。

优选地，所述集气室位于所述净水池和蓄水池侧面并通过所述连通阀分别于所述净水池和尾气室相连。

优选地，所述尾气室与所述集气室相邻，通过所述输气管与所述溶浸液制备罐相连。

优选地，所述燃烧室位于所述集气室和尾气室之间，左右两侧与所述充填墩相连，下部连接所述导热管。

优选地，所述导热管置于所述燃烧室与所述油气藏之间。

优选地，所述油气丛井上部连接所述采油机，下部与所述油气藏相连，中间从所述充填墩穿过。

本发明还提出了一种共伴生资源矿区水与瓦斯综合利用系统应用方法，应用上述系统，其包括如下工作步骤：

a、根据工程勘探情况，依次布置油气罐、集铀液罐、溶浸液制备罐、抽液泵、注液泵、抽液井、注液井、注液管、蓄水湖、采油机、油气丛井、油气管道、抽水泵、抽水井、输水管道、输气管、采煤充填体、充填管；

b、煤藏采空区内通过采煤充填体构筑混凝土体，依次形成净水池、蓄水池，集气室、尾气室、并留设沿空巷道；

c、通过沿空巷道，依次构筑净化器、注水泵、注水井、连通阀、燃烧室、充填墩、导热管；

d、采油机进行油气开采和注液泵进行地浸开采的同时，注水泵、抽水泵、煤藏采空区净水机构同步运行工作，油气藏中油气通过油气丛井、采油机及油气管道输送至表层油气罐，净水池收集上覆岩层渗、涌水，再通过净化器处理水体中的污染物，处理后的洁净水输送至蓄水池；

e、蓄水池不断收集来自净水池处理后的洁净水，通过注水泵和注水井驱替油气藏中油气，同时通过抽水井将过剩的洁净水输送至表层储水罐用于地表环境修复或者用作矿区生活用水；

f、集气室不断收集采空区遗留瓦斯，通过燃烧室不断将瓦斯转化成高温蒸汽以及CO₂和O₂气体，其中高温蒸汽通过导热管传导至油气藏从而降低油气黏度，提高油气采收率，储存在尾气室CO₂和O₂气体通过输气管输送至表层溶浸液制备罐制备成中性溶浸液用以铀矿地浸开采；

g、煤、铀及油气不同开采工序下，重复d-f步骤。

本发明具有如下优点：

本发明述及的共伴生资源矿区水与瓦斯综合利用系统，具有地质机构、运行机构、开发机构、修复机构、转化机构，其中根据地质机构特征，设置地下水、瓦斯及地面油气和铀矿开采机构，将地下净化后的洁净水、油气资源、富铀溶液分别贮存至蓄水湖、油气罐和集铀液罐；构筑混凝土体并形成修复机构、转化机构和沿空巷道，同时支撑煤藏上覆岩层、减小覆岩裂隙发育；利用净水池承接上覆岩层渗、涌水并通过净化器净化后流入蓄水池，在蓄水池中通过注水井来驱替油气资源；利用溶浸液制备罐将瓦斯转化机构生成的尾气制成中性溶浸液用以铀矿开采，同时通过导热管输送高温蒸汽至油气藏，降低储层油气黏度，提高油气采收率同时降低铀矿开采成本，最终实现煤、铀及油气资源绿色协调开采与采空区地下空间的高效利用。