CN115110920B - 一种基于热交换的煤炭资源利用方法 - Google Patents
一种基于热交换的煤炭资源利用方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115110920B CN115110920B CN202210710710.8A CN202210710710A CN115110920B CN 115110920 B CN115110920 B CN 115110920B CN 202210710710 A CN202210710710 A CN 202210710710A CN 115110920 B CN115110920 B CN 115110920B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- station
- coal seam
- main pipe
- oxygen
- gas extraction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000003245 coal Substances 0.000 title claims abstract description 164
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 33
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 109
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 109
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 109
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 107
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 101
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims abstract description 81
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 36
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims abstract description 19
- 238000005474 detonation Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000005065 mining Methods 0.000 claims description 36
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 5
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 5
- 239000000284 extract Substances 0.000 claims description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 3
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 4
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 3
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 230000009970 fire resistant effect Effects 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D11/00—Lining tunnels, galleries or other underground cavities, e.g. large underground chambers; Linings therefor; Making such linings in situ, e.g. by assembling
- E21D11/38—Waterproofing; Heat insulating; Soundproofing; Electric insulating
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21F—SAFETY DEVICES, TRANSPORT, FILLING-UP, RESCUE, VENTILATION, OR DRAINING IN OR OF MINES OR TUNNELS
- E21F7/00—Methods or devices for drawing- off gases with or without subsequent use of the gas for any purpose
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H9/00—Details
- F24H9/0005—Details for water heaters
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H9/00—Details
- F24H9/18—Arrangement or mounting of grates or heating means
- F24H9/1809—Arrangement or mounting of grates or heating means for water heaters
- F24H9/1832—Arrangement or mounting of combustion heating means, e.g. grates or burners
- F24H9/1845—Arrangement or mounting of combustion heating means, e.g. grates or burners using solid fuel
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Geology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Architecture (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Road Paving Structures (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于热交换的煤炭资源利用方法，包括输氧站、冷液输入站、热液回收站、瓦斯抽采站、起爆站、瓦斯抽采主管、氧气输入主管和冷热液管组；在对具有地质空间的深部煤层热能开采利用时，仅需先对煤层划分区段，然后设置巷道及多种管路，后续进行热能开采过程无需人员下至巷道内进行工作，并且无需大型设备参与开采，开采时先将瓦斯浓度降低，然后注入所需的氧气，接着点燃地质空间内剩余的瓦斯，使其带动煤体燃烧，地质空间为燃烧提供了空间，煤层燃烧产生的热量通过热交换的方式被转移至地面进行后续利用，因此本发明能在保持较低开采成本、人员更安全、且开采更简便的前提下，对煤层内部存在地质空间的深部煤层进行开采利用。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于热交换的煤炭资源利用方法，具体适用于存在地质空间的深部煤层开采。
背景技术
我国煤层储存条件复杂，有些煤层处于地下较深处，且煤层分布不均匀，尤其是一些煤层内存在空洞等地质空间，导致该空间内的瓦斯浓度较高，不利于煤层开采；目前常用的采煤方法有机械采煤法,或者利用水及爆破采煤等,其中应用广泛的是机械采煤法。上述采煤方法中，机械采煤效率相对较高，现有的机械采煤设备一般为滚筒式采煤机和刨煤机，其中滚筒式采煤机生产率高，但是块煤率低、粉尘大；刨煤机含块率高、粉尘少，但是生产效率低。
由于上述采煤过程中，需要很多工人下至矿井下进行作业，无论何时都存在着安全问题。另外现有煤从采集到燃烧转换成电能的过程中，存在着复杂的流程。另外开采后形成的采空区还需要进行充填支护防止发生地质沉降或塌陷等地质灾害；现有的采煤方式主要用于煤层距离地面较近，且煤层能开采的煤炭量较大，同时煤层内部无或极少存在地质空间，这样能保证开采人员的安全性，同时能最大化利用开采设备进行煤层开采，提高开采效率；但是上述现有开采方式不适用于煤层内部存在地质空间的深部煤层开采，其原因是，这种类型的煤层分散不均匀，每一区域的煤层不仅距离地面较远，而且单一煤层的煤炭开采量不大，且由于存在地质空间导致发生瓦斯爆炸的风险增加，如采用现有开采方式不仅需要较高的生产成本，且开采效率极低。故目前如发现该种类型煤层，一般均放弃开采，或者仅仅设置瓦斯抽采孔对其内部的瓦斯进行抽采利用，这样也就导致这种类型的煤层无法被有效利用。因此如何提供一种方法，能在保持较低开采成本、人员更安全、且开采更简便的前提下，对煤层内部存在地质空间的深部煤层进行开采利用，是本行业的研究方向之一。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种基于热交换的煤炭资源利用方法，能在保持较低开采成本、人员更安全、且开采更简便的前提下，对煤层内部存在地质空间的深部煤层进行开采利用。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于热交换的煤炭资源利用方法，具体步骤为：
A、确定煤层开采区域：先通过地质勘探确定煤层位置，然后根据煤层内部地质空间的数量及其位置对煤层划分多个区段，使每一区段煤层内至少包含一个地质空间；
B、区段煤层的巷道布设：从步骤A划分的多个区段中选择一个，在该区段煤层两侧分别布设两条巷道；
C、布设煤层开采系统：煤层开采系统包括输氧站、冷液输入站、热液回收站、瓦斯抽采站、起爆站、瓦斯抽采主管、氧气输入主管和冷热液管组，输氧站、冷液输入站、热液回收站、瓦斯抽采站和起爆站均布设在地面，瓦斯抽采主管一端与瓦斯抽采站连接、另一端从地面伸入至步骤B中的一条巷道内，且沿该巷道走向布设，处于巷道内的瓦斯抽采主管上设有多个瓦斯抽采支管，多个瓦斯抽采支管一端与瓦斯抽采主管连接、另一端从该巷道伸入区段煤层内部至地质空间内；氧气输入主管一端与输氧站连接、另一端从地面伸入至步骤B中的另一条巷道内，且沿该巷道走向布设，处于巷道内的氧气输入主管上设有多个氧气输入支管，多个氧气输入支管一端与氧气输入主管连接、另一端从该巷道伸入区段煤层内部至地质空间内；所述冷热液管组包括冷液输入主管、热液输出主管和多个热交换支管，冷液输入主管一端和热液输出主管一端分别与冷液输入站和热液回收站连接，冷液输入主管另一端和热液输出主管另一端分别伸入至步骤B中的两条巷道内，且沿各自巷道走向布设，多个热交换支管分别穿过区段煤层、且其两端分别与冷液输入主管和热液输出主管连接，将多个起爆器通过钻孔方式放入地质空间内，并将各个起爆器均通过防爆线与起爆站连接，所述各个瓦斯抽采支管另一端均装有瓦斯浓度传感器，各个氧气输入支管另一端均装有氧气浓度传感器，从而完成煤层开采系统的布设；
D、瓦斯抽采及氧气注入：瓦斯抽采站通过瓦斯抽采主管及各个瓦斯抽采支管对区段煤层的地质空间进行瓦斯抽采，同时各个瓦斯浓度传感器实时监测地质空间各个位置的瓦斯浓度，然后输氧站通过氧气输入主管及各个氧气输入支管将氧气注入至区段煤层的地质空间内，并且各个氧气浓度传感器实时监测地质空间各个位置的氧气浓度；
E、区段煤层进行燃烧及热交换利用：当各个瓦斯浓度传感器监测的瓦斯浓度均低于5%时，停止瓦斯抽采站工作；并继续输氧站工作，直至各个氧气浓度传感器监测的氧气浓度均高于12%时，起爆站控制各个起爆器引爆，使地质空间内的瓦斯气体燃烧并带动区段煤层开始燃烧，使煤层温度持续升高，此时冷液输入站通过冷液输入主管将冷液输送至各个热交换支管内，冷液在热交换支管内与周围煤层进行热交换，使冷液温度持续升高形成热液，接着热液回收站通过热液输出主管将热液抽采回收，如此持续循环，能将该区段煤层燃烧形成热能进行后续利用；在区段煤层燃烧过程中，各个氧气浓度传感器实时监测地质空间各个位置的氧气浓度，通过输氧站向地质空间内持续补充氧气对地质空间内的氧气浓度进行调节，从而能控制区段煤层的燃烧情况；
F、煤层整体进行热能利用：当完成一个区段煤层的燃烧及热交换利用过程后，再从步骤A划分的多个区段中选择一个，并重复步骤B至E，再完成一个区段煤层的燃烧及热交换利用过程，如此重复多次后，完成整个煤层开采区域的热能利用过程。
进一步，所述多个瓦斯抽采支管沿瓦斯抽采主管等间距布设，多个氧气输入支管沿氧气输入主管等间距布设。这样设置能保证对地质空间进行瓦斯抽采及氧气输入时，各个位置的均匀性，便于后续区段煤层燃烧时整体的燃烧控制。
进一步，所述巷道靠近区段煤层的侧壁涂覆防火隔热涂层。这样设置能有效降低区段煤层燃烧时热量向巷道内的扩散，保证燃烧产生的热能进行热交换开采效率。
进一步，所述巷道两端均装有隔热墙。这样设置能有效降低区段煤层燃烧时热量向周围岩体扩散，保证燃烧产生的热能进行热交换开采效率。
进一步，所述冷液为常温水。冷液可以采用其他具有热交换功能的介质，优选采用常温水作为冷液，因为其在换热时直接转换成热蒸汽，便于后续热液回收站的抽采以及后续的利用，同时常温水也比较容易获得。
与现有技术相比，本发明采用输氧站、冷液输入站、热液回收站、瓦斯抽采站、起爆站、瓦斯抽采主管、氧气输入主管和冷热液管组相结合的方式，具有如下优点：
1、本发明中采用的输氧站、冷液输入站、热液回收站、瓦斯抽采站和起爆站，在完成每个区段煤层后都可以拆卸后再次利用，并且在完成整个煤层开采区域后进行下一个煤层开采区域时，仍可以重复利用，从而有效降低生产成本。
2、本发明在对具有地质空间的深部煤层采用在地下燃烧及热交换的方式进行煤层热能的开采利用，本发明利用了地质空间作为煤层燃烧空间，在地质空间内先抽采瓦斯低于设定浓度之后，再将地质空间内的氧气浓度提升至燃烧所需浓度，此时瓦斯不会发生爆炸，仅能起到燃烧并促进煤体燃烧的作用，并且由于这种结构的煤层分散分布，因此每个区段煤层点燃后不会导致其他煤层跟着燃烧，并且在燃烧过程中由于其所需的氧气由地面输氧站供给，因此通过输氧站能控制煤层燃烧的速度，在燃烧时煤层升温，通过热交换的方式将煤层产生的热能转移至地面进行回收利用，从而完成煤层热能的开采利用；燃烧后煤层仍然处于地质空间内，因此在整个采煤过程中，不会对地下岩体的整体构造进行改变；这样就避免了现有将煤炭开采出后还需要对采空区进行充填的过程。
3、采用本发明进行具有地质空间的深部煤层热能开采利用时，仅需先对煤层划分区段，然后设置巷道及多种管路，后续进行热能开采过程无需人员下至巷道内进行工作，并且无需大型设备参与开采，开采时先将瓦斯浓度降低，然后注入所需的氧气，接着点燃地质空间内剩余的瓦斯，使其带动煤体燃烧，地质空间为燃烧提供了空间，煤层燃烧产生的热量通过热交换的方式被转移至地面进行后续利用，因此本发明能在保持较低开采成本、人员更安全、且开采更简便的前提下，对煤层内部存在地质空间的深部煤层进行开采利用。
附图说明
图1是本发明的侧向布设示意图；
图2是本发明的正向布设示意图。
图中：1、输氧站，2、冷液输入站，3、热液回收站，4、瓦斯抽采站，5、冷热液管组，6、瓦斯抽采主管，7、氧气输入主管，8、巷道，9、隔热墙，10、防火隔热涂层，11、起爆站，12、起爆器。
具体实施方式
下面将对本发明作进一步说明。
如图1和2所示，本发明的具体步骤为：
A、确定煤层开采区域：先通过地质勘探确定煤层位置，然后根据煤层内部地质空间的数量及其位置对煤层划分多个区段，使每一区段煤层内至少包含一个地质空间；
B、区段煤层的巷道布设：从步骤A划分的多个区段中选择一个，在该区段煤层两侧分别布设两条巷道8；
C、布设煤层开采系统：煤层开采系统包括输氧站1、冷液输入站2、热液回收站3、瓦斯抽采站4、起爆站11、瓦斯抽采主管6、氧气输入主管7和冷热液管组5，输氧站1、冷液输入站2、热液回收站3、瓦斯抽采站4和起爆站11均布设在地面，瓦斯抽采主管6一端与瓦斯抽采站4连接、另一端从地面伸入至步骤B中的一条巷道8内，且沿该巷道8走向布设，处于巷道8内的瓦斯抽采主管6上设有多个瓦斯抽采支管，多个瓦斯抽采支管一端与瓦斯抽采主管6连接、另一端从该巷道8伸入区段煤层内部至地质空间内；氧气输入主管7一端与输氧站1连接、另一端从地面伸入至步骤B中的另一条巷道8内，且沿该巷道8走向布设，处于巷道8内的氧气输入主管7上设有多个氧气输入支管，多个氧气输入支管一端与氧气输入主管7连接、另一端从该巷道伸入区段煤层内部至地质空间内；所述冷热液管组5包括冷液输入主管、热液输出主管和多个热交换支管，冷液输入主管一端和热液输出主管一端分别与冷液输入站2和热液回收站3连接，冷液输入主管另一端和热液输出主管另一端分别伸入至步骤B中的两条巷道8内，且沿各自巷道走向布设，多个热交换支管分别穿过区段煤层、且其两端分别与冷液输入主管和热液输出主管连接，将多个起爆器12通过钻孔方式放入地质空间内，并将各个起爆器12均通过防爆线与起爆站11连接，所述各个瓦斯抽采支管另一端均装有瓦斯浓度传感器，各个氧气输入支管另一端均装有氧气浓度传感器，从而完成煤层开采系统的布设；
D、瓦斯抽采及氧气注入：瓦斯抽采站4通过瓦斯抽采主管6及各个瓦斯抽采支管对区段煤层的地质空间进行瓦斯抽采，同时各个瓦斯浓度传感器实时监测地质空间各个位置的瓦斯浓度，然后输氧站1通过氧气输入主管7及各个氧气输入支管将氧气注入至区段煤层的地质空间内，并且各个氧气浓度传感器实时监测地质空间各个位置的氧气浓度；
E、区段煤层进行燃烧及热交换利用：当各个瓦斯浓度传感器监测的瓦斯浓度均低于5%时，停止瓦斯抽采站4工作；并继续输氧站1工作，直至各个氧气浓度传感器监测的氧气浓度均高于12%时，起爆站11控制各个起爆器12引爆，使地质空间内的瓦斯气体燃烧并带动区段煤层开始燃烧，使煤层温度持续升高，此时冷液输入站2通过冷液输入主管将冷液输送至各个热交换支管内，冷液在热交换支管内与周围煤层进行热交换，使冷液温度持续升高形成热液，接着热液回收站3通过热液输出主管将热液抽采回收，如此持续循环，能将该区段煤层燃烧形成热能进行后续利用；在区段煤层燃烧过程中，各个氧气浓度传感器实时监测地质空间各个位置的氧气浓度，通过输氧站1向地质空间内持续补充氧气对地质空间内的氧气浓度进行调节，从而能控制区段煤层的燃烧情况；另外在燃烧过程中如有需要可将瓦斯抽采主管与瓦斯抽采站分离，并将其与废气收集站连接，此时废气收集站通过瓦斯抽采主管及瓦斯抽采支管对地质空间内部因为燃烧产生的废气进行抽采收集，防止由于废气过多导致燃烧停止。当监测的氧气浓度变化缓慢，且抽采出的热液温度较低时，说明该区段煤层的燃烧结束。其中冷液可以采用其他具有热交换功能的介质，优选采用常温水作为冷液，因为其在换热时直接转换成热蒸汽，便于后续热液回收站的抽采以及后续的利用，同时常温水也比较容易获得。
F、煤层整体进行热能利用：当完成一个区段煤层的燃烧及热交换利用过程后，再从步骤A划分的多个区段中选择一个，并重复步骤B至E，再完成一个区段煤层的燃烧及热交换利用过程，如此重复多次后，完成整个煤层开采区域的热能利用过程。
上述输氧站1、冷液输入站2、热液回收站3、瓦斯抽采站4、起爆站11、起爆器12、瓦斯抽采主管6、氧气输入主管7、冷热液管组、氧气浓度传感器和瓦斯浓度传感器均为现有设备或器件，能通过市场直接购买获得。
作为本发明的一种改进，所述多个瓦斯抽采支管沿瓦斯抽采主管6等间距布设，多个氧气输入支管沿氧气输入主管7等间距布设。这样设置能保证对地质空间进行瓦斯抽采及氧气输入时，各个位置的均匀性，便于后续区段煤层燃烧时整体的燃烧控制。
作为本发明的另一种改进，所述巷道8靠近区段煤层的侧壁涂覆防火隔热涂层10。这样设置能有效降低区段煤层燃烧时热量向巷道内的扩散，保证燃烧产生的热能进行热交换开采效率。所述巷道8两端均装有隔热墙9。这样设置能有效降低区段煤层燃烧时热量向周围岩体扩散，保证燃烧产生的热能进行热交换开采效率。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种基于热交换的煤炭资源利用方法，其特征在于，具体步骤为：
A、确定煤层开采区域：先通过地质勘探确定煤层位置，然后根据煤层内部地质空间的数量及其位置对煤层划分多个区段，使每一区段煤层内至少包含一个地质空间；
B、区段煤层的巷道布设：从步骤A划分的多个区段中选择一个，在该区段煤层两侧分别布设两条巷道；
C、布设煤层开采系统：煤层开采系统包括输氧站、冷液输入站、热液回收站、瓦斯抽采站、起爆站、瓦斯抽采主管、氧气输入主管和冷热液管组，输氧站、冷液输入站、热液回收站、瓦斯抽采站和起爆站均布设在地面，瓦斯抽采主管一端与瓦斯抽采站连接、另一端从地面伸入至步骤B中的一条巷道内，且沿该巷道走向布设，处于巷道内的瓦斯抽采主管上设有多个瓦斯抽采支管，多个瓦斯抽采支管一端与瓦斯抽采主管连接、另一端从该巷道伸入区段煤层内部至地质空间内；氧气输入主管一端与输氧站连接、另一端从地面伸入至步骤B中的另一条巷道内，且沿该巷道走向布设，处于巷道内的氧气输入主管上设有多个氧气输入支管，多个氧气输入支管一端与氧气输入主管连接、另一端从该巷道伸入区段煤层内部至地质空间内；所述冷热液管组包括冷液输入主管、热液输出主管和多个热交换支管，冷液输入主管一端和热液输出主管一端分别与冷液输入站和热液回收站连接，冷液输入主管另一端和热液输出主管另一端分别伸入至步骤B中的两条巷道内，且沿各自巷道走向布设，多个热交换支管分别穿过区段煤层、且其两端分别与冷液输入主管和热液输出主管连接，将多个起爆器通过钻孔方式放入地质空间内，并将各个起爆器均通过防爆线与起爆站连接，所述各个瓦斯抽采支管另一端均装有瓦斯浓度传感器，各个氧气输入支管另一端均装有氧气浓度传感器，从而完成煤层开采系统的布设；
D、瓦斯抽采及氧气注入：瓦斯抽采站通过瓦斯抽采主管及各个瓦斯抽采支管对区段煤层的地质空间进行瓦斯抽采，同时各个瓦斯浓度传感器实时监测地质空间各个位置的瓦斯浓度，然后输氧站通过氧气输入主管及各个氧气输入支管将氧气注入至区段煤层的地质空间内，并且各个氧气浓度传感器实时监测地质空间各个位置的氧气浓度；
E、区段煤层进行燃烧及热交换利用：当各个瓦斯浓度传感器监测的瓦斯浓度均低于5％时，停止瓦斯抽采站工作；并继续输氧站工作，直至各个氧气浓度传感器监测的氧气浓度均高于12％时，起爆站控制各个起爆器引爆，使地质空间内的瓦斯气体燃烧并带动区段煤层开始燃烧，使煤层温度持续升高，此时冷液输入站通过冷液输入主管将冷液输送至各个热交换支管内，冷液在热交换支管内与周围煤层进行热交换，使冷液温度持续升高形成热液，接着热液回收站通过热液输出主管将热液抽采回收，如此持续循环，能将该区段煤层燃烧形成热能进行后续利用；在区段煤层燃烧过程中，各个氧气浓度传感器实时监测地质空间各个位置的氧气浓度，通过输氧站向地质空间内持续补充氧气对地质空间内的氧气浓度进行调节，从而能控制区段煤层的燃烧情况；
F、煤层整体进行热能利用：当完成一个区段煤层的燃烧及热交换利用过程后，再从步骤A划分的多个区段中选择一个，并重复步骤B至E，再完成一个区段煤层的燃烧及热交换利用过程，如此重复多次后，完成整个煤层开采区域的热能利用过程。
2.根据权利要求1所述的一种基于热交换的煤炭资源利用方法，其特征在于，所述多个瓦斯抽采支管沿瓦斯抽采主管等间距布设，多个氧气输入支管沿氧气输入主管等间距布设。
3.根据权利要求1所述的一种基于热交换的煤炭资源利用方法，其特征在于，所述巷道靠近区段煤层的侧壁涂覆防火隔热涂层。
4.根据权利要求1所述的一种基于热交换的煤炭资源利用方法，其特征在于，所述巷道两端均装有隔热墙。
5.根据权利要求1所述的一种基于热交换的煤炭资源利用方法，其特征在于，所述冷液为常温水。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210710710.8A CN115110920B (zh) | 2022-06-22 | 2022-06-22 | 一种基于热交换的煤炭资源利用方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210710710.8A CN115110920B (zh) | 2022-06-22 | 2022-06-22 | 一种基于热交换的煤炭资源利用方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115110920A CN115110920A (zh) | 2022-09-27 |
| CN115110920B true CN115110920B (zh) | 2024-01-30 |
Family
ID=83328064
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210710710.8A Active CN115110920B (zh) | 2022-06-22 | 2022-06-22 | 一种基于热交换的煤炭资源利用方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115110920B (zh) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104695933A (zh) * | 2015-02-13 | 2015-06-10 | 新奥气化采煤有限公司 | 一种基于分支井的煤层气化方法及煤层气化炉 |
| CN111894546A (zh) * | 2020-07-16 | 2020-11-06 | 中国煤炭地质总局勘查研究总院 | 煤炭地下气化与瓦斯抽采的联合资源开采方法及装置 |
| WO2021232905A1 (zh) * | 2020-05-18 | 2021-11-25 | 中国矿业大学 | 基于断层导水裂隙带的煤-地热协同开采方法 |
| CN113803104A (zh) * | 2021-09-29 | 2021-12-17 | 太原理工大学 | 上采区埋管与下向钻孔一体化布置及全周期瓦斯抽采方法 |
| CN114278268A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-04-05 | 北京派创石油技术服务有限公司 | 地下煤炭气化保压气化方法 |
| CN114320447A (zh) * | 2022-01-07 | 2022-04-12 | 北京科技大学 | 一种深部难采煤层碳资源高效利用与二次封存方法 |
| CN114412434A (zh) * | 2022-01-20 | 2022-04-29 | 中国矿业大学 | 一种深部煤炭资源地下原位流态化开采方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8146664B2 (en) * | 2007-05-25 | 2012-04-03 | Exxonmobil Upstream Research Company | Utilization of low BTU gas generated during in situ heating of organic-rich rock |
| CN106837408B (zh) * | 2017-03-20 | 2018-08-21 | 中国矿业大学 | 一种煤层采场优势瓦斯运移通道阶梯式构建方法 |
-
2022
- 2022-06-22 CN CN202210710710.8A patent/CN115110920B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104695933A (zh) * | 2015-02-13 | 2015-06-10 | 新奥气化采煤有限公司 | 一种基于分支井的煤层气化方法及煤层气化炉 |
| WO2021232905A1 (zh) * | 2020-05-18 | 2021-11-25 | 中国矿业大学 | 基于断层导水裂隙带的煤-地热协同开采方法 |
| CN111894546A (zh) * | 2020-07-16 | 2020-11-06 | 中国煤炭地质总局勘查研究总院 | 煤炭地下气化与瓦斯抽采的联合资源开采方法及装置 |
| CN113803104A (zh) * | 2021-09-29 | 2021-12-17 | 太原理工大学 | 上采区埋管与下向钻孔一体化布置及全周期瓦斯抽采方法 |
| CN114278268A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-04-05 | 北京派创石油技术服务有限公司 | 地下煤炭气化保压气化方法 |
| CN114320447A (zh) * | 2022-01-07 | 2022-04-12 | 北京科技大学 | 一种深部难采煤层碳资源高效利用与二次封存方法 |
| CN114412434A (zh) * | 2022-01-20 | 2022-04-29 | 中国矿业大学 | 一种深部煤炭资源地下原位流态化开采方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 基于煤与瓦斯共采的瓦斯治理及关键技术研究;张红柱;;决策探索(中)(第08期);全文 * |
| 工作面瓦斯抽采方法及管道布置选型设计;王新刚;;机械研究与应用(第04期);全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115110920A (zh) | 2022-09-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhou et al. | Recent developments in coal mine methane extraction and utilization in China: a review | |
| CN108661643B (zh) | 一种采煤工作面末采回撤通道切顶卸压护巷方法 | |
| CN101832149B (zh) | 一种井下注热抽采煤层瓦斯的方法 | |
| CN100420824C (zh) | 深层地下煤炭气化工艺方法 | |
| CN107939370B (zh) | 一种条带式煤炭地下气化系统及生产方法 | |
| EP2899363A1 (en) | Method for joint-mining of coalbed gas and coal | |
| CN102587880A (zh) | 采油方法 | |
| CN111911224B (zh) | 深部煤层顶板钻孔煤热气共采方法 | |
| CN112943343B (zh) | 煤矿采空区不同类型火灾地面钻孔高效快速灭火方法 | |
| CN114412434B (zh) | 一种深部煤炭资源地下原位流态化开采方法 | |
| CN113153299B (zh) | 微波定向切顶卸压沿空留巷方法 | |
| CN106704123A (zh) | 一种地热开发系统及其施工方法 | |
| CN114412433B (zh) | 一种基于取热发电的深部煤炭原位流态化开采方法 | |
| CN104695933B (zh) | 一种基于分支井的煤层气化方法及煤层气化炉 | |
| CN110159245A (zh) | 分布式注排气通道窄条带煤炭地下气化炉生产系统及方法 | |
| CN111577279B (zh) | 基于陷落柱导水通道的煤-地热水协同开采方法 | |
| RU2209315C2 (ru) | Способ разработки выбросоопасных и газоносных пластов угля | |
| CN115110920B (zh) | 一种基于热交换的煤炭资源利用方法 | |
| CN111927454B (zh) | 深部煤层超长钻孔探水及地热一体化开采方法 | |
| US4147388A (en) | Method for in situ recovery of liquid and gaseous products from oil shale deposits | |
| CN114293963A (zh) | 井下瓦斯抽采利用并回注煤层增透的闭环系统及工作方法 | |
| CN114837648B (zh) | 动力煤地下原位可控燃烧采热和碳埋藏一体系统及方法 | |
| CN105019879B (zh) | 煤炭地下气化炉及气化方法 | |
| CN114593651A (zh) | 一种瓦斯隧道光面爆破施工方法 | |
| CN108661695A (zh) | 一种低渗透性煤层高效注水方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |