CN110748377A - 一种废弃矿井内瓦斯气、水双采方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明一种废弃矿井内瓦斯气、水双采方法和装置，包括主孔、副孔、套管、阀门、筛管、瓦斯发电站、浓度调配控制系统、数据检测器和水处理系统，抽水管上端连接能对水管内的水进行处理的水处理系统，抽水管下端安装有液面探测器，液面探测器和抽水管下端都在矿井内的水下，第一套管下端连接第一筛管，抽水管上设有第一阀门，第一套管上端与能调配控制瓦斯气体浓度高低的浓度调配控制系统进口连接，浓度调配控制系统出口与瓦斯发电站连接；可以避免排水系统的停止，地下水位上涨，井下空间和巷道逐渐被淹没，而造成矿井水酸性增加和重金属超标的同时影响瓦斯解析，避免了污染的矿井水引起饮用水系污染对周围居民和生产饮水造成重大威胁。
Description
技术领域
本发明涉及一种方法和装置，特别涉及一种废弃矿井内瓦斯气、水双采的方法和装置。
背景技术
随着煤炭行业结构性改革及淘汰产能工作的持续推进，煤矿数量将进一步减少。大量煤矿关闭后遗留的灾害治理、生态环境恢复成为急需解决的问题。煤矿关闭后，随着排水系统的停止，地下水位上涨，井下空间和巷道逐渐被淹没，造成矿井水酸性增加和重金属超标的同时也影响瓦斯解吸，最终造成瓦斯抽采量的严重下滑。如不及时采取措施将井下污染的矿井水进行抽排净化处理，矿井水位上升并与饮用水系连通，引起饮用水系污染，对周围居民和生产饮水造成重大威胁，水位上升也使采空裂隙区瓦斯气无法正常排采利用，造成资源浪费。
现有的相关工艺虽然能够通过在采空区垂直钻井一口然后采用井下造斜施工方法在矿井底部水平布置瓦斯抽采管道利用瓦斯气，但是这种方法因矿井废弃后采空区易产生垮落、塌陷和断层，井下布置的瓦斯抽采管道易腐蚀，易损坏，无法检修，瓦斯抽采利用范围有限，费时费力，成本高等问题，难以在废弃时间较久的矿井中应用并且实现大范围治理利用废弃矿井瓦斯气。
发明内容
本发明为了解决上述问题，提出了一种废弃矿井内瓦斯气、水双采方法和装置。本发明所采用的技术方案是：一种废弃矿井内瓦斯气、水双采方法和装置，包括主孔、副孔、套管、阀门、筛管、瓦斯发电站、浓度调配控制系统、数据检测器和水处理系统，所述套管包括第一套管和第二套管，所述阀门包括第一阀门、第二阀门和第三阀门，所述筛管包括第一筛管和第二筛管；所述主孔由所述第一套管、所述第一筛管、抽水管和液面探测器组成，所述主孔内设有所述抽水管，所述抽水管外安装有所述第一套管，所述抽水管上端连接能对水管内的水进行处理的所述水处理系统，所述抽水管下端安装有所述液面探测器，所述液面探测器和所述抽水管下端都在矿井内的水下，所述第一套管下端连接所述第一筛管，所述抽水管上设有所述第一阀门，所述第一套管上端与能调配控制瓦斯气体浓度高低的所述浓度调配控制系统进口连接，所述浓度调配控制系统出口与所述瓦斯发电站连接；所述第一套管上设有所述第二阀门，所述主孔上连接有所述副孔，所述副孔内安装有所述第二套管，所述第二套管上安装有所述第三阀门，所述第二套管出口处安装有用来监测瓦斯气体的所述数据检测器，所述副孔底部安装有所述第二筛管。
进一步的，所述主孔设立在矿井地势最低处。
进一步的，所述主孔采用先钻导向孔然后扩孔成井方法形成，所述导向孔直径为190.5mm-201.5mm，所述扩孔直径444.5mm-452.1mm。
进一步的，所述第一阀门和所述第二阀门都为自动控制阀门，所述第三阀门为手动控制阀门，所述第一阀门和所述第二阀门由能自动控制瓦斯气和水抽采的远程控制系统控制。
进一步的，所述第一筛管和所述第二筛管均为J55缠丝筛管。
进一步的，所述副孔有10～100个，所有所述副孔功能相同、配置和形状相似。
进一步的，所述第一套管直径为330.1mm-339.7mm。
进一步的，所述主孔和所述多个副孔通过地面瓦斯负压抽采支管连通。
进一步的，所述主孔孔口高出地面200mm-300mm，所述主孔口砌 300mm-500mm高水泥台，所述主孔和所述所有副孔的套管和孔壁之间的空隙用水泥浆封固。
进一步的，所述副孔选择在煤采空裂隙坚固位置或采空区边界煤柱中设立，所述主孔和所述副孔的深度根据所处部位煤层采空裂隙深度而定。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、避免了煤矿关闭后，排水系统的停止，地下水位上涨，井下空间和巷道逐渐被淹没，而造成矿井水酸性增加和重金属超标的同时影响瓦斯解析，避免最终造成瓦斯抽采量严重下滑。
2、避免了井下污染的矿井水进行抽排净化处理，矿井水位上升并与饮用水系连通，而引起饮用水系污染对周围居民和生产饮水造成重大威胁。
3、避免了因水位上升使采空裂隙区瓦斯气无法正常排采利用而造成的资源浪费。
4、现有的相关工艺虽然能够通过在采空区垂直钻井然后采用井下造斜施工方法在矿井底部水平布置瓦斯抽采管道利用瓦斯气，但是这种方法因矿井废弃后采空区易产生垮落、塌陷和断层，井下布置的瓦斯抽采管道易腐蚀，易损坏，无法检修，瓦斯抽采利用范围有限，费时费力，成本高等问题，难以在废弃时间较久的矿井中应用并且实现大范围治理利用废弃矿井瓦斯气，而本发明能够很好的解决现有工艺中的此缺点造成的问题。
附图说明
为了更清楚的说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简要的介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的整体结构图；
附图中标记及对应的装置设备名称：
图中1-主孔，2-副孔，3-第一套管，4-第二套管，5-第一阀门，6-第二阀门，7-第三阀门，8-第一筛管，9-第二筛管，10-抽水管，11-液面探测器，12- 浓度调配控制系统，13-瓦斯发电站，14-数据检测器，15-水处理系统。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚完整的描述。
本发明的核心是提供了一种废弃矿井内瓦斯气、水双采方法和装置，可以解废弃煤矿井内瓦斯气和废水的回收。
图1为本发明实施例所提供的整体结构图，如图1所示，本发明为了解决上述问题，提出了一种废弃矿井内瓦斯气、水双采方法和装置。本发明所采用的技术方案是：一种废弃矿井内瓦斯气、水双采方法和装置，包括主孔1、副孔2、套管、阀门、筛管、瓦斯发电站13、浓度调配控制系统12、数据检测器14和水处理系统15，套管包括第一套管3和第二套管4，阀门包括第一阀门5、第二阀门6和第三阀门7，筛管包括第一筛管8和第二筛管9；主孔1由第一套管3、第一筛管8、抽水管10和液面探测器11组成，主孔1内设有抽水管10，抽水管10外安装有第一套管3，抽水管10上端连接能对水管内的水进行处理的水处理系统15，抽水管10下端安装有液面探测器11，液面探测器11和抽水管10下端都在矿井内的水下，第一套管3下端连接第一筛管8，抽水管10上设有第一阀门5，第一套管3上端与能调配控制瓦斯气体浓度高低的浓度调配控制系统12进口连接，浓度调配控制系统12出口与瓦斯发电站13连接；第一套管3上设有第二阀门6，主孔1上连接有副孔2，副孔2内安装有第二套管4，第二套管4上安装有第三阀门7，第二套管4出口处安装有用来监测瓦斯气体的数据检测器14，副孔2底部安装有第二筛管 9。
主孔1设立在矿井地势最低处；主孔1采用先钻导向孔然后扩孔成井方法形成，导向孔直径为190.5mm-201.5mm，扩孔直径444.5mm-452.1mm；第一阀门5和第二阀门6都为自动控制阀门，第三阀门7为手动控制阀门，第一阀门5和第二阀门6由能自动控制瓦斯气和水抽采的远程控制系统控制；第一筛管8和第二筛管9均为J55缠丝筛管；副孔2有10～100个，所有副孔 2功能相同、配置和形状相似；第一套管3直径为330.1mm-339.7mm；主孔1 和多个副孔2通过地面瓦斯负压抽采支管连通；主孔1孔口高出地面 200mm-300mm，主孔1口砌300mm-500mm高水泥台，主孔1和所有副孔2 的套管和孔壁之间的空隙用水泥浆封固。副孔2选择在煤采空裂隙坚固位置或采空区边界煤柱中设立，主孔1和副孔2的深度根据所处部位煤层采空裂隙深度而定。
本发明的工作原理：第一阀阀门自动打开，第二自动阀门关闭的状态下处于抽水状态，此时抽水系统启动抽水，抽取的水进入水处理系统15进行处理，待水位降低至液面探测器11下限位置时，抽水系统停止抽水，同时抽水管10上的第一阀门5自动关闭，第一套管3上的第二阀门6自动打开，开始进行瓦斯气抽采，第一筛管8抽采煤层间的瓦斯气体，第一套管3下端抽采水位下降后露出的地面和煤层间的瓦斯气体，副孔2不设置抽水系统，所以所有副孔2一直处于瓦斯气体抽采状态，每一个副孔2的出口处都安装有数据检测器14，对抽取到的瓦斯气的浓度、流量及压力进行控制，所有副孔2 抽取到的气体通过数据检测器14后都进入主孔1，由主孔1输送到浓度调配控制系统12，由浓度调配控制系统12统一调控后输送给瓦斯发电站13发电。如此循环进行，实现主孔1瓦斯气和水双采控制，抽出的水通过矿井水专用处理系统再次利用。主孔1和副孔2的深度根据所处部位煤层采空裂隙深度而定，煤层采空裂隙深度深的相对应的主孔1和副孔2的深度就深，煤层采空裂隙深度浅的相对应的主孔1和副孔2的深度就浅，每一个副孔2上都安装了一个手动阀门，例如副孔2上安装了第三阀门7，第三阀门7为手动阀门，所有副孔2上的阀门都是用来控制每一个副孔2的开启和关闭的；所有副孔的功能配置都相似，这里只说其中一个副孔，其他不再做具体说明。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的申请后，将容易想到本申请的其他实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包含本申请公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为实例性的，本申请的正真范围由权利要求指出。
应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。以上所述的本申请实施方式并不构成对本申请保护范围的限定。
Claims (10)
1.一种废弃矿井内瓦斯气、水双采方法和装置，包括主孔(1)、副孔(2)、套管、阀门、筛管、瓦斯发电站(13)、浓度调配控制系统(12)、数据检测器(14)和水处理系统(15)，其特征在于，所述套管包括第一套管(3)和第二套管(4)，所述阀门包括第一阀门(5)、第二阀门(6)和第三阀门(7)，所述筛管包括第一筛管(8)和第二筛管(9)；所述主孔(1)由所述第一套管(3)、所述第一筛管(8)、抽水管(10)和液面探测器(11)组成，所述主孔(1)内设有所述抽水管(10)，所述抽水管(10)外安装有所述第一套管(3)，所述抽水管(10)上端连接能对水管内的水进行处理的所述水处理系统(15)，所述抽水管(10)下端安装有所述液面探测器(11)，所述液面探测器(11)和所述抽水管(10)下端都在矿井内的水下，所述第一套管(3)下端连接所述第一筛管(8)，所述抽水管(10)上设有所述第一阀门(5)，所述第一套管(3)上端与能调配控制瓦斯气体浓度高低的所述浓度调配控制系统(12)进口连接，所述浓度调配控制系统(12)出口与所述瓦斯发电站(13)连接；所述第一套管(3)上设有所述第二阀门(6)，所述主孔(1)上连接有所述副孔(2)，所述副孔(2)内安装有所述第二套管(4)，所述第二套管(4)上安装有所述第三阀门(7)，所述第二套管(4)出口处安装有用来监测瓦斯气体的所述数据检测器(14)，所述副孔(2)底部安装有所述第二筛管(9)。
2.根据权利要求1所述的一种废弃矿井内瓦斯气、水双采方法和装置，其特征在于，所述主孔(1)设立在矿井地势最低处。
3.根据权利要求1所述的一种废弃矿井内瓦斯气、水双采方法和装置，其特征在于，所述主孔(1)采用先钻导向孔然后扩孔成井方法形成，所述导向孔直径为190.5mm-201.5mm，所述扩孔直径为444.5mm-452.1mm。
4.根据权利要求1所述的一种废弃矿井内瓦斯气、水双采方法和装置，其特征在于，所述第一阀门(5)和所述第二阀门(6)都为自动控制阀门，所述第三阀门(7)为手动控制阀门，所述第一阀门(5)和所述第二阀门(6)由能自动控制瓦斯气和水抽采的远程控制系统控制。
5.根据权利要求1所述的一种废弃矿井内瓦斯气、水双采方法和装置，其特征在于，所述第一筛管(8)和所述第二筛管(9)均为J55缠丝筛管。
6.根据权利要求1所述的一种废弃矿井内瓦斯气、水双采方法和装置，其特征在于，所述副孔(2)有10～100个，所有所述副孔(2)功能相同、配置和形状相似。
7.根据权利要求1所述的一种废弃矿井内瓦斯气、水双采方法和装置，其特征在于，所述第一套管(3)直径为330.1mm-339.7mm。
8.根据权利要求1所述的一种废弃矿井内瓦斯气、水双采方法和装置，其特征在于，所述主孔(1)和所述多个副孔(2)通过地面瓦斯负压抽采支管连通。
9.根据权利要求1所述的一种废弃矿井内瓦斯气、水双采方法和装置，其特征在于，所述主孔(1)孔口高出地面200mm-300mm，所述主孔(1)口砌300mm-500mm高水泥台，所述主孔(1)和所述所有副孔(2)的套管和孔壁之间的空隙用水泥浆封固。
10.根据权利要求1所述的一种废弃矿井内瓦斯气、水双采方法和装置，其特征在于，所述副孔(2)选择在煤采空裂隙坚固位置或采空区边界煤柱中设立，所述主孔(1)和所述副孔(2)的深度根据所处部位煤层采空裂隙深度而定。
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