CN115749714A - 一种“三下”煤炭及其伴生资源原位流态一体化开采方法 - Google Patents
一种“三下”煤炭及其伴生资源原位流态一体化开采方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种“三下”煤炭及其伴生资源原位流态一体化开采方法,包括以下步骤:根据“三下”煤炭赋存情况,选择适宜的布井方式,钻井至煤层中下部;沿煤层自下而上实施分段水力压裂,并辅以石英砂支撑;经中心井向压裂煤层中注入CO2并焖井一段时间,使得煤层气(CH4)被充分驱替出来,并经周围井抽采至地表收集利用;经中心井向热解残渣混合物中注入高温过饱和Ca(OH)2溶液,使得铝酸钠和铝酸锂转化为可溶性偏铝酸钠和偏铝酸锂,采至地表收集利用,Ca(OH)2与热解残渣中黏土矿物和支撑剂石英砂反应生成水泥胶结物‑水化硅酸钙,可显著增强和提高热解残渣支撑强度,实现“三下”煤炭及其伴生资源的原位流态化绿色高效开采。
Description
技术领域
本发明涉及煤炭资源开采技术领域,尤其涉及一种“三下”煤炭及其伴生资源原位流态一体化开采方法。
背景技术
“三下”(建筑物下、铁路下、水体下)煤炭资源储量巨大,仅水利工程压煤就高达10.67Gt,随着我国煤炭资源需求量与日俱增与地表浅层煤炭资源的整体枯竭,紧张的供需矛盾使得人类将目光投向“三下”煤炭资源。然而传统井工开采方式容易诱发地面沉降、地裂缝,容易给建筑物、铁路和水体安全带来隐患,严重制约了“三下”煤炭资源的开发利用。如何安全高效地开采“三下”煤炭资源,已经成为煤炭开采领域可持续健康发展所亟待解决的重要问题。
除煤炭本身外,“三下”煤层中还赋存大量伴生资源。比如:瓦斯(CH4)是一种清洁的非常规天然气资源,但其通常被视为危险气体而直接排至大气中;煤中伴生元素(锂、铝等)大多以有机或者无机形态富集于煤层中,其价值甚至远高于煤本身。煤中伴生资源储量丰富,应用前景广泛,但在传统井工作业时,这些资源通常未加以开发利用,造成严重浪费。
由此可见,在开采“三下”煤炭资源时,解决传统井工开采方式对建筑物、铁路和水体的安全隐患,实现“三下”煤炭及其伴生资源的高效开发利用,是完善“三下”煤炭资源综合开采的核心和关键。
发明内容
本发明公开一种“三下”煤炭及其伴生资源原位流态一体化开采方法,旨在解决背景技术中提出的利用传统井工方式开采“三下”煤炭资源时给建筑物、铁路和水体带来安全隐患的技术问题。
为了实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:
一种“三下”煤炭及其伴生资源原位流态一体化开采方法,具体包括以下步骤:
S1:在选定的“三下”煤炭资源开采区域布置压裂井群,每组井群通常呈含心等边三角形或田字形,由4-5口井(包括一个中心井和多个周围井)组成;
S2:在选定的井眼位置,垂直钻孔至“三下”煤层下部位置;
S3:井群钻井完毕后,以中心井为压裂井,周围井为目标井,沿煤层厚度方向自下而上对“三下”煤层进行分段水力压裂,并以石英砂为支撑剂进行支撑;
S4:待“三下”煤层分段压裂连通后,封闭周围井,以中心井为注入井,向“三下”煤层中注入CO2,焖井一段时间,以充分置换驱替煤层中CH4;
S5:封闭中心井,以周围井为生产井,利用游梁式抽气机将“三下”煤层中被CO2置换驱替出来的瓦斯(CH4)抽采至地表收集利用;
S6:以中心井为注热井,向“三下”煤层中注入高温过热水蒸气,使煤炭中有机质热解生成流态化的煤焦油和水煤气,经周围井采至地表分离收集利用;
S7:经群井向热解后煤层中吹喷注入碳酸钠(Na2CO3)颗粒;
S8:以中心井为注热井,向热解残渣与碳酸钠混合物中注入高温CO2,使得煤中伴生元素(铝和锂)转化为铝酸钠(Na2O·Al2O3)和铝酸锂(Li2O·Al2O3),同时,热解煤炭中残余碳元素转化为一氧化碳CO,并经周围井采收至地表收集利用;
S9:经中心井向热解残渣混合物中注入高温饱和Ca(OH)2溶液,使得铝和锂进一步转化为偏铝酸钠(NaAl(OH)4)和偏铝酸锂(LiAl(OH)4),混合液经周围井采至地表收集利用;Ca(OH)2与热解残渣中黏土矿物和支撑剂石英砂反应,生成水泥胶结物-水化硅酸钙(Ca5Si6O16(OH)*4H2O),大幅提升固体残渣支撑强度。
S10:封闭井群。
在一个优选的方案中,步骤S4中,根据探明的开采区“三下”煤层瓦斯(CH4)储量,按照体积比CH4:CO2=1:8,向“三下”煤层中注入CO2,并焖井15天;步骤S6中,结合煤炭热解效率和注热成本,注入500℃的高温过热水蒸气;步骤S7中,热解煤炭残渣:碳酸钠=1:1.5的质量比;步骤S8中,向热解残渣与碳酸钠混合物中注入的CO2气体温度为900℃,在此温度条件下,一方面可使得煤中伴生元素(铝和锂)转化为可溶于稀碱溶液的铝酸钠(Na2O·Al2O3)和铝酸锂(Li2O·Al2O3),另一方面,高温CO2还会与热解煤炭中残余碳元素发生还原反应,生成可燃气体CO。
在一个优选的方案中,步骤S9中,热解残渣混合物与饱和Ca(OH)2溶液的固液质量比为1:10,注入的饱和Ca(OH)2溶液温度为100℃,循环周期为24h,溶浸处理15天,在上述条件下,铝酸钠(Na2O·Al2O3)和铝酸锂(Li2O·Al2O3)转化为可溶性偏铝酸钠(NaAl(OH)4)和偏铝酸锂(LiAl(OH)4),Ca(OH)2还会与热解残渣中黏土矿物和支撑剂石英砂发生反应,生成水泥胶结物-水化硅酸钙(Ca5Si6O16(OH)*4H2O),充填胶结在“三下”煤炭残渣孔裂隙中,大幅提高固体残渣支撑强度,避免地面沉降和地裂缝等不良地质现象的发生,保证建筑物、铁路和水体的安全。
由上可知,一种“三下”煤炭及其伴生资源原位流态一体化开采方法,具体包括以下步骤:S1:在选定的“三下”煤炭资源开采区域布置压裂井群,每组井群通常呈含心等边三角形或田字形,由4-5口井(包括一个中心井和多个周围井)组成;S2:在选定的井眼位置,垂直钻孔至“三下”煤层下部位置;S3:井群钻井完毕后,以中心井为压裂井,周围井为目标井,沿煤层厚度方向自下而上对“三下”煤层进行分段水力压裂,并以石英砂为支撑剂进行支撑;S4:待“三下”煤层分段压裂连通后,封闭周围井,以中心井为注入井,向“三下”煤层中注入CO2,焖井一段时间,以充分置换驱替煤层中CH4;S5:封闭中心井,以周围井为生产井,利用游梁式抽气机将“三下”煤层中被CO2置换驱替出来的瓦斯(CH4)抽采至地表收集利用;S6:以中心井为注热井,向“三下”煤层中注入高温过热水蒸气,使煤炭中有机质热解生成流态化的煤焦油和水煤气,经周围井采至地表分离收集利用;S7:经群井向热解后煤层中吹喷注入碳酸钠(Na2CO3)颗粒;S8:以中心井为注热井,向热解残渣与碳酸钠混合物中注入高温CO2,使得煤中伴生元素铝和锂转化为铝酸钠(Na2O·Al2O3)和铝酸锂(Li2O·Al2O3),同时,热解煤炭中残余碳元素转化为一氧化碳CO,并经周围井采收至地表收集利用;S9:经中心井向热解残渣混合物中注入高温饱和Ca(OH)2溶液,使得铝和锂进一步转化为偏铝酸钠(NaAl(OH)4)和偏铝酸锂(LiAl(OH)4),混合液经周围井采至地表收集利用;Ca(OH)2与热解残渣中黏土矿物和支撑剂石英砂反应,生成水泥胶结物-水化硅酸钙(Ca5Si6O16(OH)*4H2O),大幅提升固体残渣支撑强度。S10:封闭井群。
本发明提供的“三下”煤炭及其伴生资源原位流态一体化开采方法具有以下技术效果:
本发明根据“三下”煤炭赋存情况,选择适宜的布井方式,钻井至煤层中下部;沿煤层厚度方向自下而上实施分段水力压裂,可极大地增加“三下”煤层裂缝连通性和渗透率;向压裂煤层中注入CO2并焖井一段时间,使得煤层气被充分驱替出来,抽采至地表收集利用,危险气体变身天然气资源,在实现变废为宝的同时,还可大幅降低瓦斯突出事故的发生概率;向压裂煤层中注入高温过热水蒸气,使得“三下”煤炭中有机质热解生成可流态化开采的煤焦油和水煤气,被水蒸气驱至地表分离收集利用,此过程无需井下矿工,可有效提高“三下”煤炭开采生产安全,此外,高温过热水蒸气载热量大,成本低,还可循环利用,具有清洁高效的特点,再经周围井采至地表收集利用;向压裂热解后煤层中吹喷注入碳酸钠颗粒,并用高温CO2注热,不仅使得热解煤层中残余碳元素转化为可燃气体一氧化碳,还可使得煤中伴生元素(铝和锂)转化为可溶于稀碱溶液的铝酸钠和铝酸锂,提高煤炭资源开采利用率;向热解残渣混合物中注入高温过饱和Ca(OH)2溶液,利用铝酸钠和铝酸锂可溶于稀碱溶液的特性,使得煤中伴生元素铝和锂由固体转化为偏铝酸钠和偏铝酸锂混合液,大幅提高收集利用率;此外,Ca(OH)2与热解残渣中黏土矿物和支撑剂石英砂反应生成水泥胶结物-水化硅酸钙,可显著增强和提高煤炭残渣支撑强度,实现“三下”煤炭残渣原位硬化充填,避免地面沉降和地裂缝等不良地质现象的发生,保证了建筑物、铁路和水体的安全。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提出的一种“三下”煤炭及其伴生资源原位流态一体化开采方法的“三下”煤层群井水压致裂、注CO2置换驱替煤层中瓦斯、注高温过热水蒸气开采油气、注碳酸钠和高温CO2转化伴生元素、注高温饱和Ca(OH)2溶液提取伴生元素和残渣原位硬化充填的立面示意图。
图2为本发明提出的一种“三下”煤炭及其伴生资源原位流态一体化开采方法的“三下”煤层群井水压致裂、注CO2置换驱替煤层中瓦斯、注高温过热水蒸气开采油气、注碳酸钠和高温CO2转化伴生元素、注高温饱和Ca(OH)2溶液提取伴生元素和残渣原位硬化充填的地表平面示意图。
图3为本发明提出的一种“三下”煤炭及其伴生资源原位流态一体化开采方法的实施例1中周围井数量为三个时的含心等边三角形井群分布示意图。
图4为本发明提出的一种“三下”煤炭及其伴生资源原位流态一体化开采方法的实施例2中周围井数量为四个时的田字形井群分布示意图。
图5为本发明提出的一种“三下”煤炭及其伴生资源原位流态一体化开采方法的实施例的流程图
图中:1、中心井;2、周围井;3、压裂裂纹;4、石英砂支撑剂;5、水化硅酸钙(Ca5Si6O16(OH)*4H2O);6、井管;7、“三下”煤层顶板;8、模拟地上建筑物;9、模拟地上铁路;10、模拟地上水体。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。
实施例1:
参照图1、图2、图3和图5,一种“三下”煤炭及其伴生资源原位流态一体化开采方法,对已探明的埋深为300m、厚度为20m的“三下”煤炭开采区域,根据煤层空间展布情况,布置多个井群,每个井群包括一个中心井1和三个周围井2,三个周围井2围绕中心井1呈含心等边三角形分布,各个周围井2距中心井1间距为500m,各钻井底部距煤层底部2m。
在一个优选的实施方式中,以中心井1为压裂井,周围井2为目标井,按2m的分段高度,将目标煤层分为10段,自上而下分段压裂连通;关闭周围井2,以中心井1为注入井,根据探明瓦斯(CH4)储量,按照体积比CH4:CO2=1:8,向压裂煤层中注入CO2,焖井15天,以周围井2为生产井,抽采置换驱替出来的瓦斯;以中心井1为注热井,向压裂煤层中注入500℃高温过热水蒸气,使煤炭热解生成煤焦油和水煤气,以周围井2为生产井,油气经水蒸气驱至地表分离收集;按热解煤炭残渣:碳酸钠=1:1.5的质量比,经群井向热解后煤层中吹喷注入碳酸钠(Na2CO3)颗粒;以中心井1为注热井,向热解残渣与碳酸钠混合物中注入900℃高温CO2,使得煤中伴生元素(铝和锂)转化为铝酸钠(Na2O·Al2O3)和铝酸锂(Li2O·Al2O3),同时,热解煤炭中残余碳元素与CO2反应,生成的可燃气体一氧化碳(CO)经周围井2采收至地表收集利用;按1:10的固液质量比,经中心井1向热解残渣混合物中注入100℃饱和Ca(OH)2溶液,以24h为一个循环周期,溶浸处理15天,使得铝酸钠(Na2O·Al2O3)和铝酸锂(Li2O·Al2O3)充分转化为偏铝酸钠(NaAl(OH)4)和偏铝酸锂(LiAl(OH)4),混合液经周围井2采至地表收集利用;同时,Ca(OH)2与热解残渣中黏土矿物和支撑剂石英砂反应,生成水泥胶结物-水化硅酸钙(Ca5Si6O16(OH)*4H2O),提高固体残渣支撑强度,实现残渣原位硬化充填,避免地面沉降和地裂缝等不良地质现象的发生;封闭群井。
在一个优选的实施方式中,具体包括以下步骤:
S1:在已探明的埋深为300m、厚度为20m的“三下”煤炭开采区域布置多个压裂井群,每个井群呈含心等边三角形分布,4口井为1组,周围井2距中心井1间距为500m;
S2:在选定的井眼位置,实施垂直钻孔至距煤层底部2m处;
S3:以中心井1为压裂井,周围井2为目标井,按2m的分段高度,将目标煤层分为10段,自上而下分段压裂连通,同时以石英砂为支撑剂进行支撑;
S4:待分段压裂连通后,封闭周围井2,以中心井1为注入井,根据探明瓦斯(CH4)储量,按照体积比CH4:CO2=1:8,向压裂煤层中注入CO2,焖井15天,以充分置换驱替煤层中CH4;
S5:封闭中心井1,以周围井2为生产井,利用游梁式抽气机将“三下”煤层中被置换驱替出来的瓦斯抽采至地面收集利用;
S6:以中心井1为注热井,注入500℃的高温过热水蒸气,使“三下”煤炭充分热解,并在水蒸气的驱动下,以周围井2为生产井,将热解生成的煤焦油和水煤气采至地面分离收集利用;
S7:按热解煤炭残渣:碳酸钠=1:1.5的质量比,经群井向热解后煤层中吹喷注入碳酸钠(Na2CO3)颗粒;
S8:以中心井1为注热井,向热解残渣与碳酸钠混合物中注入900℃高温CO2,使得煤中伴生元素(铝和锂)转化为铝酸钠(Na2O·Al2O3)和铝酸锂(Li2O·Al2O3),同时,热解煤炭中残余碳元素转化为一氧化碳(CO),并经周围井2采收至地表收集利用;
S9:按1:10的固液质量比,经中心井1向热解残渣混合物中注入100℃高温饱和Ca(OH)2溶液,使得铝和锂进一步转化为偏铝酸钠(NaAl(OH)4)和偏铝酸锂(LiAl(OH)4),混合液经周围井2采至地表收集利用;同时,Ca(OH)2与热解残渣中黏土矿物和支撑剂石英砂反应,生成水泥胶结物-水化硅酸钙(Ca5Si6O16(OH)*4H2O),大幅提升固体残渣支撑强度,实现“三下”煤炭残渣原位硬化充填。
S10:封闭井群。
实施例2
参照图1、图2、图4和图5,一种“三下”煤炭及其伴生资源原位流态一体化开采方法,对已探明的埋深为300m、400m和500m,以及厚度均为20m的“三下”煤炭开采区域,根据煤层空间展布情况,布置多个井群,每个井群包括一个中心井1和四个周围井2,四个周围井2围绕中心井1呈田字形分布,各个周围井2距中心井1间距为500m,各钻井在各埋深深度(300m、400m、500m)煤层底部线上2m处均做开孔处理。
在一个优选的实施方式中,以中心井1为压裂井,周围井2为目标井,按2m的分段高度,将各埋深深度(300m、400m、500m)处的目标煤层分为10段,自上而下分段压裂连通;关闭周围井2,以中心井1为注入井,根据探明瓦斯储量,按照体积比CH4:CO2=1:8,向压裂煤层中注入CO2,焖井15天,以周围井2为生产井,抽采置换驱替出来的瓦斯;以中心井1为注热井,向压裂煤层中注入500℃高温过热水蒸气,使煤炭热解生成煤焦油和水煤气,以周围井2为生产井,油气经水蒸气驱至地表分离收集;按热解煤炭残渣:碳酸钠=1:1.5的质量比,经群井向500m埋深处的热解后煤层中吹喷注入碳酸钠颗粒;以中心井1为注热井,向500m埋深处热解残渣与碳酸钠混合物中注入900℃高温CO2,使得煤中伴生元素(铝和锂)转化为铝酸钠(Na2O·Al2O3)和铝酸锂(Li2O·Al2O3),同时,热解煤炭中残余碳元素与CO2反应,生成的可燃气体一氧化碳(CO)经周围井2采收至地表收集利用;按1:10的固液质量比,经中心井1向500m埋深处热解残渣混合物中注入100℃饱和Ca(OH)2溶液,以24h为一个循环周期,溶浸处理15天,使得铝酸钠(Na2O·Al2O3)和铝酸锂(Li2O·Al2O3)充分转化为偏铝酸钠(NaAl(OH)4)和偏铝酸锂(LiAl(OH)4),混合液经周围井2采至地表收集利用;同时,Ca(OH)2与热解残渣中黏土矿物和支撑剂石英砂反应,生成水泥胶结物-水化硅酸钙(Ca5Si6O16(OH)*4H2O),提高固体残渣支撑强度,实现500m埋深处残渣原位硬化充填;封闭群井至400m埋深处;分别在深度400m和300m热解残渣处,重复吹喷碳酸钠、注入高温CO2、高温饱和Ca(OH)2溶液溶浸提取伴生元素、残渣原位硬化充填、封井等步骤,最终彻底封闭群井。
在一个优选的实施方式中,具体的步骤如下:
S1:在已探明的埋深为300m、400m和500m以及厚度均为20m的“三下”煤炭开采区域,布置多个压裂井群,每个井群呈田字形分布,5口井为1组,周围井2距中心井1间距为500m;
S2:在选定的井眼位置,实施垂直钻孔,各钻井在各埋深(300m、400m、500m)煤层底部线上2m处均做开孔处理;
S3:以中心井1为压裂井,周围井2为目标井,按2m的分段高度,将各埋深(300m、400m、500m)处的目标煤层分为10段,自上而下分段压裂连通,同时以石英砂为支撑剂进行支撑;
S4:待分段压裂连通后,封闭周围井2,以中心井1为注入井,根据探明瓦斯(CH4)储量,按照体积比CH4:CO2=1:8,向压裂煤层中注入CO2,焖井15天,以充分置换驱替煤层中CH4;
S5:封闭中心井1,以周围井2为生产井,利用游梁式抽气机将“三下”煤层中被置换驱替出来的瓦斯抽采至地面收集利用;
S6:以中心井1为注热井,注入500℃的高温过热水蒸气,使“三下”煤炭充分热解,并在水蒸气的驱动下,以周围井2为生产井,将热解生成的煤焦油和水煤气采至地面分离收集利用;
S7:按热解煤炭残渣:碳酸钠=1:1.5的质量比,经群井向500m埋深处热解后煤层中吹喷注入碳酸钠(Na2CO3)颗粒;
S8:以中心井1为注热井,向500m埋深处热解残渣与碳酸钠混合物中注入900℃高温CO2,使得煤中伴生元素(铝和锂)转化为铝酸钠(Na2O·Al2O3)和铝酸锂(Li2O·Al2O3),同时,热解煤炭中残余碳元素转化为一氧化碳(CO),并经周围井2采收至地表收集利用;
S9:按1:10的固液质量比,经中心井1向500m埋深处热解残渣混合物中注入100℃高温饱和Ca(OH)2溶液,使得铝和锂进一步转化为偏铝酸钠(NaAl(OH)4)和偏铝酸锂(LiAl(OH)4),混合液经周围井2采至地表收集利用;同时,Ca(OH)2与热解残渣中黏土矿物和支撑剂石英砂反应,生成水泥胶结物-水化硅酸钙(Ca5Si6O16(OH)*4H2O),大幅提升固体残渣支撑强度,实现500m埋深处“三下”煤炭残渣原位硬化充填;
S10:封闭群井至400m埋深处;分别在深度400m和300m热解残渣处,重复吹喷碳酸钠、注入高温CO2、高温饱和Ca(OH)2溶液溶浸提取伴生元素、残渣原位硬化充填、封井等步骤;
S11:封闭井群。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种“三下”煤炭及其伴生资源原位流态一体化开采方法,包括压裂井群,其特征在于,所述压裂井群包括有中心井(1)、周围井(2)、压裂裂纹(3)、石英砂支撑剂(4)、水化硅酸钙(5)、井管(6)、“三下”煤层顶板(7)、模拟地上建筑物(8)、模拟地上铁路(9)和模拟地上水体(10),具体包括以下步骤:
S1:在选定的“三下”煤炭资源开采区域布置压裂井群,每组井群包括一个中心井(1)和多个周围井(2),通常呈含心等边三角形或田字形,由4-5口井组成;
S2:在选定的井眼位置,垂直钻孔至“三下”煤层下部位置;
S3:以中心井(1)为压裂井,周围井(2)为目标井,沿煤层厚度方向自下而上对“三下”煤层进行分段水力压裂产生压裂裂纹(3),并以石英砂支撑剂(4)进行支撑;
S4:封闭周围井(2),以中心井(1)为注入井,根据探明煤层瓦斯储量,按照体积比CH4:CO2=1:8,向“三下”煤层中注入CO2,焖井15天,以充分置换驱替煤层中CH4;
S5:封闭中心井(1),以周围井(2)为生产井,将“三下”煤层中被CO2置换驱替出来的瓦斯(CH4)抽采至地表收集利用;
S6:以中心井(1)为注热井,向“三下”煤层中注入500℃的高温过热水蒸气,使煤炭中有机质热解,生成的煤焦油和水煤气在水蒸气驱动下,经周围井(2)采至地表分离收集利用;
S7:按热解煤炭残渣:碳酸钠=1:1.5的质量比,经群井向热解后煤层中吹喷注入碳酸钠(Na2CO3)颗粒;
S8:以中心井(1)为注热井,向热解残渣与碳酸钠混合物中注入高温(900℃)CO2,使得煤中伴生元素铝和锂转化为可溶于稀碱溶液的铝酸钠(Na2O·Al2O3)和铝酸锂(Li2O·Al2O3),同时,热解煤炭中残余碳元素与CO2反应,生成的可燃气体一氧化碳(CO)经周围井(2)采收至地表收集利用;
S9:按1:10的固液质量比,经中心井(1)向热解残渣混合物中注入高温(100℃)饱和Ca(OH)2溶液,以24h为一个循环周期,溶浸处理15天,使得铝酸钠(Na2O·Al2O3)和铝酸锂(Li2O·Al2O3)转化为偏铝酸钠(NaAl(OH)4)和偏铝酸锂(LiAl(OH)4),经周围井(2)采至地表收集利用,Ca(OH)2还与热解残渣中黏土矿物和石英砂支撑剂(4)反应,在“三下”煤炭残渣孔裂隙中生成水泥胶结物-水化硅酸钙(Ca5Si6O16(OH)*4H2O)(5),充填热解残渣孔裂隙,提高固体残渣支撑强度,避免地面沉降和地裂缝等不良地质现象的发生;
S10:封闭井群。
2.根据权利要求1所述的一种“三下”煤炭及其伴生资源原位流态一体化开采方法,其特征在于,所述S4步骤中,按照CH4:CO2=1:8的体积比,向“三下”煤层中注入CO2,焖井15天,以充分置换驱替煤层中CH4。
3.根据权利要求1所述的一种“三下”煤炭及其伴生资源原位流态一体化开采方法,其特征在于,所述S6步骤中,向“三下”煤层中注入500℃的高温过热水蒸气,使煤层中有机质转化成流态化的煤焦油和水煤气。
4.根据权利要求1所述的一种“三下”煤炭及其伴生资源原位流态一体化开采方法,其特征在于,所述S7步骤中,热解煤炭残渣与碳酸钠质量比为1:1.5。
5.根据权利要求1所述的一种“三下”煤炭及其伴生资源原位流态一体化开采方法,其特征在于,所述S8步骤中,向热解残渣与碳酸钠混合物中注入的CO2温度为900℃。
6.根据权利要求1所述的一种“三下”煤炭及其伴生资源原位流态一体化开采方法,其特征在于,所述S9步骤中,热解残渣混合物与高温饱和Ca(OH)2溶液的固液质量比为1:10,循环周期为24h,溶浸处理15天。
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CN117287175A (zh) * | 2023-11-22 | 2023-12-26 | 太原理工大学 | 一种煤下铝土矿原位高效溶浸置换开采的方法 |
CN117287175B (zh) * | 2023-11-22 | 2024-02-23 | 太原理工大学 | 一种煤下铝土矿原位高效溶浸置换开采的方法 |
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