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申请/专利权人：西安科技大学;太原理工大学;中国安全生产科学研究院

摘要：本发明公开了基于空间自主延展密封的煤矿生产协同CO2压缩蓄能系统，属于矿业工程领域，包括以下步骤：S1、实施煤矿生产协同CO2压缩蓄能系统1‑0阶段；S2、实施前期废弃巷道改造，布设空间自主延展密封装置；S3、实施煤矿生产协同CO2压缩蓄能系统1‑1阶段；S4、实施后期废弃巷道改造；S5、实施煤矿生产协同CO2压缩蓄能系统0‑2阶段。本发明基于空间自主延展密封的煤矿生产协同CO2压缩蓄能系统，通过非传统煤炭后退式开采系统与CO2压缩蓄能系统并行工作，配合空间自主延展密封装置，可实现煤炭生产与CO2压缩蓄能的协同性运行，进而达到煤炭开采、CO2压缩蓄能在时间上的连续性与空间上的独立性，提高煤矿废弃巷道资源的利用率。

主权项：1.一种基于空间自主延展密封的煤矿生产协同CO2压缩蓄能系统，其特征在于，包括以下步骤：S1、实施煤矿生产协同CO2压缩蓄能系统1-0阶段；1-0是指煤炭开采区域内存在一个区别于传统煤炭开采方式的煤炭后退式开采系统，还未构建CO2压缩蓄能系统；首先将矿井井田划分为多个采区，在煤炭后退式开采系统中，煤炭开采将从井田边界向主井、副井方向开采，开掘巷道及运输大巷、轨道大巷、回风大巷，在井田边界的一侧布置有采煤工业广场，井田边界的另一侧布置有一号回风工业广场，在邻近采煤工业广场的采区附近布置有二号回风工业广场；待非传统煤炭后退式开采系统构建完成后，即刻进行后退式开采作业，随着煤炭开采的不断推进，开采作业后产生可利用的废弃巷道；所述采煤工业广场内设置有主井和副井，所述一号回风工业广场内设置有一号回风井，所述二号回风工业广场内设置有二号回风井；在进行煤炭后退式开采中，主井、副井负责运输工作，矿井通风通过主井、副井进风，一号回风井、二号回风井回风；S2、实施前期废弃巷道改造；将煤炭生产协同CO2压缩蓄能系统1-0阶段实施后产生的可利用废弃巷道改造为CO2压缩蓄能系统的储气装置，对已采采区的开拓巷道和准备巷道内涂覆高压密封材料；所述高压密封材料由底层和顶层两种材料构成；在准备巷道与回采巷道的交界处设置复合高压密封墙，并在复合高压密封墙四周边缘与巷道的接触面缝隙处填充高压泡沫密封剂；并在运输大巷、轨道大巷、回风大巷中设置空间自主延展密封装置，隔离进行CO2压缩蓄能和煤炭开采的两部分采区；所述复合高压密封墙框架由1个后置板、1个前置板、3个间挡板、4个高碳钢丝网、若干膨胀螺栓及钢筋组成，再将混凝土注入框架中形成完整的复合高压密封墙；所述空间自主延展密封装置由移动轨道、固定体、伸缩体、伸缩支柱和密封剂喷嘴构成，其中移动轨道材质为锰钢，其余材质均为耐腐蚀钢材；所述空间自主延展密封装置在巷道内通过左、右两部分固定体与移动轨道的间隔性契合移动，实现密封环境下储气装置空间的不断扩大；具体包括以下步骤：①当一个采区回采结束后，涂覆高压密封材料于空间自主延展密封装置将要移动的运输大巷、轨道大巷、回风大巷上；②移动轨道铺设在运输大巷、轨道大巷、回风大巷的巷道顶、底以及两帮位置处，保证空间自主延展密封装置在移动过程中的稳定性；同时，在移动轨道和固定体、伸缩体上分别设置连接装置，保证固定体与移动轨道的紧密契合；所述伸缩体指固定体除与移动轨道接触外均具备伸缩性能；③空间自主延展密封装置在初始状态时，固定体展开伸缩体，当伸缩体接触巷道四周时停止展开动作；同时，密封剂喷嘴开始向伸缩体与巷道之间的缝隙处填充高压泡沫密封剂；④当空间自主延展密封装置进行移动时，右侧固定体、伸缩体与移动轨道间的连接装置断开，伸缩体收回，伸缩支柱由液压系统驱动开始延展，推动右侧固定体向前移动；⑤在伸缩支柱处于延展极限时，右侧固定体展开伸缩体，二者通过与移动轨道间的连接装置达到稳定状态；同时，密封剂喷嘴开始向右侧伸缩体与巷道之间的缝隙处填充高压泡沫密封剂；⑥空间自主延展密封装置左侧固定体、伸缩体与移动轨道间的连接装置断开，伸缩体收回，伸缩支柱由液压系统驱动开始收缩，带动左侧固定体向前移动；⑦在伸缩支柱处于收缩极限时，左侧固定体展开伸缩体，二者通过与移动轨道间的连接装置重新达到稳定状态；同时，密封剂喷嘴开始向左侧伸缩体与巷道之间的缝隙处填充高压泡沫密封剂；至此，空间自主延展密封装置完成在密封环境下一个周期的巷道移动；当一个采区回采结束后，空间自主延展密封装置移动至当前回采采区与下一个待采采区之间，则两个采区被隔离，当前回采采区合并至CO2压缩蓄能系统，CO2压缩蓄能系统下的储气装置空间不断地扩大；S3、实施煤矿生产协同CO2压缩蓄能系统1-1阶段；1-1是指煤炭开采区域内存在一个非传统煤炭后退式开采系统和一个CO2压缩蓄能系统；1-1阶段以一号回风工业广场为中心，在一号回风工业广场内设置压缩机、储热装置、输气管道和透平机装置，并利用一号回风工业广场下端的一号回风井井筒连接前期废弃巷道改造而成的储气装置与地面设备，构建CO2压缩蓄能系统；待CO2压缩蓄能系统构建完成后，一号回风井井筒已成为CO2压缩蓄能系统中储气装置的一部分，主井、副井继续负责运输工作，矿井通风通过主井、副井进风，二号回风井回风；S4、实施后期废弃巷道改造；将所述后期废弃巷道按照S2的步骤改造为储气装置；所述后期废弃巷道是指煤炭开采区域内所有的采区回采结束后，剩余临近主井、副井处的采区内可利用的废弃巷道和采煤工业广场下的开拓巷道；S5、实施煤矿生产协同CO2压缩蓄能系统0-2阶段；0-2是指煤矿开采区域内存在两个CO2压缩蓄能系统；以采煤工业广场为中心，在工业场地内设置压缩机、储热装置、输气管道、透平机装置，同时利用采煤工业广场下端的主、副井井筒连接后期废弃巷道改造而成的储气装置与地面设备，新建一个相同的CO2压缩蓄能系统，并与S3中的CO2压缩蓄能系统协同合作；此时二号回风工业广场关闭且不进行改造，主井、副井、二号回风井井筒均已成为新建CO2压缩蓄能系统中储气装置的一部分，矿井不再通风。

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