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申请/专利权人：中国矿业大学

摘要：本发明公开了一种煤矿井下CO2综合利用一体化防灾方法与系统，其属于矿井灾害防治领域。向采空区内注入CO2降低煤氧复合速度，并用煤基固废与CO2反应制备碳酸盐浆液充填封闭采空区；利用CO2对煤岩的孔裂隙结构改造和力学性能弱化作用，结合地压监测系统实时监测微震、地音信号，确定冲击地压灾害潜伏区域，预先注入弱化煤岩卸压防冲；液态CO2作为传热工质，和围岩的显著温差促使其与围岩发生大量热交换，相变为气体储存富余的热能；液态CO2作为优质压裂液，可轻易渗入煤体原生孔隙，其低温冻胀特性导致煤基质收缩和孔隙扩张，显著提高煤层渗透性进而增加后续注水降尘煤体润湿面积，同时其相变后可驱替瓦斯，提高瓦斯的解吸速率和加快其释放速度。

主权项：1.煤矿井下CO2综合利用一体化防灾系统，其特征在于，包括CO2矿化封存防灭火系统、CO2预先弱化煤岩卸压防冲系统、液态CO2矿井地热增采降温系统、液态CO2致裂增透-相变驱替瓦斯注水增润减尘系统；所述CO2矿化封存防灭火系统包括CO2井下中转站1、浆液制备站3、煤基固废4、皮带输送机5、粉碎机6、矿井蓄水池7、输浆管路11、注浆管14、液态CO2制备容器17、高压水泵I19、CO2水两用输运管路21、CO2注入管I22；CO2井下中转站1与浆液制备站3通过气体管路连接，煤基固废4通过皮带输送机5运送至粉碎机6进行粉碎，随后再由皮带输送至浆液制备站3，浆液制备站3的进液端与矿井蓄水池7通过水管连接；浆液制备站3的排浆端与采空区留巷侧及回采面侧的注浆管14通过输浆管路11连接；CO2井下中转站1与液态CO2制备容器17的进气口通过气体管路连接，液态CO2制备容器17又与采空区内预埋的CO2注入管I22通过CO2水两用输运管路21相连；CO2水两用输运管路21分出支路连接至CO2井下中转站1；所述CO2预先弱化煤岩卸压防冲系统包括CO2井下中转站1、液态CO2制备容器17、CO2水两用输运管路21、CO2输运管路26、CO2注入管II28、微震监测装置29、地音监测装置30、数据采集仪33；CO2井下中转站1与液态CO2制备容器17的进气口通过气体管路连接，液态CO2制备容器17通过CO2水两用输运管路21和分支CO2输运管路26与掘进巷道两侧的CO2注入管II28相连；微震监测装置29与地音监测装置30通过监测电缆32连接至数据采集仪33；所述液态CO2矿井地热增采降温系统包括CO2井下中转站1、矿井蓄水池7、液态CO2制备容器17、CO2水两用输运管路21、液态CO2换热装置36、地热储罐43；CO2井下中转站1与液态CO2制备容器17的进气口通过气体管路连接；矿井蓄水池7通过水管与液态CO2制备容器17的进液端相连；CO2水两用输运管路21上连接有回采工作面进、回风巷道围岩侧的液态CO2换热装置36，且管路有分支与地热储罐43相连，地热储罐43与液态CO2制备容器17的动力端通过保温管路相连；所述液态CO2致裂增透-相变驱替瓦斯注水增润减尘系统包括CO2井下中转站1、矿井蓄水池7、液态CO2制备容器17、地热储罐43、液态CO2注入管45、瓦斯抽放管47、瓦斯输运管路48、瓦斯储罐51；CO2井下中转站1与液态CO2制备容器17进气端、地热储罐43与液态CO2制备容器17动力端的连接方式同液态CO2矿井地热增采降温系统一致；CO2水两用输运管路上连接有工作面两侧煤壁的液态CO2注入管45；瓦斯抽放管47通过瓦斯输运管路48与瓦斯储罐51相连；矿井蓄水池7通过水管与高压水泵I19相连；CO2井下中转站1与浆液制备站3之间的气体管路上装设有阀门I2；浆液制备站3与矿井蓄水池7之间的水管上装设有阀门II8；输浆管路11上依次装设有排浆阀9、矿用气动防爆注浆泵10和流量计12；采空区留巷和回采面两侧的注浆管路14通过变径三通13连通，注浆管14上装设有截止阀15；CO2井下中转站1与液态CO2制备容器17之间的气体管路上装设有阀门III16；CO2水两用输运管路21上依次装设有阀门IV18、高压水泵I19和阀门V20；CO2注入管I22上装设有截止阀23，且前端设置有气体散出孔24；CO2输运管路26上依次装设有阀门VI25、气体流量计27；CO2注入管II上装设有截止阀31；矿井蓄水池7与液态CO2制备容器17之间的水管上装设有阀门VII34和高压水泵II35；液态CO2换热装置的尾部装有冷热分离装置37和温度计38；CO2水两用输运管路21与CO2井下中转站1之间的分支管路上依次装设有阀门VIII39、CO2抽气泵40和阀门IX41，该分支管路与地热储罐43之间的管路上装设有阀门X42；地热储罐43与液态CO2制备容器17之间的保温管路上装设有阀门XI44；液态CO2注入管45上装有截止阀46；瓦斯抽放管47与瓦斯储罐51之间的瓦斯输运管路48上依次装有阀门XII49和瓦斯抽放泵50；矿井蓄水池7与高压水泵I19之间的水管上装设有阀门XIII52。

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