CN1563664A - 煤层气矿井 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种于煤田开采煤层气的煤层气矿井，主要由地面[1]向煤层[2]施工井筒[3]，内设提升、排水设施，人员于井下作业，于煤层[2]内施工煤巷[4]，再自煤巷[4]于煤层[2]内施工多条钻孔[5]，则煤层[2]内的煤层气渗入钻孔[5]，再流入煤巷[4]、井筒[3]进入地面煤层气管道。采用于已采煤层气的煤层内掘进煤巷延长煤巷[4]的方法接替生产，可开采井筒[3]周围大面积煤层的煤层气。

Description

煤层气矿井

所属领域  本发明涉及煤田的煤层气开采，属采矿技术。

背景技术  煤田的煤层所含的天然气被称为煤层气。现有于未建矿井或已建矿井地下巷道未通达的原始煤田开采煤层气的技术，均采用《世界煤炭工业发展报告》(煤炭工业出版社，1999年)一书所列美国技术(附图1)，为人员于地面作业，向煤层施工垂直钻孔(直径0.2m)，钻孔穿过煤层部分为裸孔，其周边煤层内的煤层气透过孔壁渗入钻孔流至地面。这种技术的缺点是：钻孔的有效长度仅为煤层厚度，煤层气渗入钻孔的面积仅为煤层内钻孔孔壁面积，生产能力低；煤层内只有邻近钻孔的煤层气能渗入钻孔，开采半径小，投资高、成本高；存在地下水大量涌入钻孔堵塞煤层气流至地面的通道的危险。

本发明的目的  在于增加煤层内钻孔孔壁的总面积、增大单井开采半径、消除地下水堵塞煤层气流动通道的危险。

发明内容  为达到发明目的，本发明为煤层气矿井，由地面[1]向煤层[2]施工井筒[3]，井筒[3]内设置人员和物料升降设施、排水设施，人员于井筒[3]内开始作业施工煤层[2]内的煤巷[4]，再于煤巷[4]作业施工煤层[2]内的多条钻孔[5]，则煤层[2]内的煤层气渗入相近的钻孔[5]、流入煤巷[4]和井筒[3]至地面煤层气管道。

实施本发明，亦可采用煤层气井下管道运输方法：于煤巷[4]向各条钻孔[5]内插入气管[6]，各气管[6]与设于煤巷[4]和井筒[3]内的总气管[7]相连接，则渗入各钻孔[5]中的煤层气经气管[6]进入总气管[7]流至地面煤层气管道。气管[6]与钻孔[5]间的空隙以充填料[8]封堵。

实施本发明，还可采用独立气井的方法实现煤层气的井下运输：以气井[9]连通煤巷[4]与地面[1]，构筑密闭墙[10]隔断煤巷[4]与井筒[3]，则渗入钻孔[5]内的煤层气流入煤巷[4]后进入气井[9]至地面煤层气管道。

实施本发明，还可先由井筒[3]掘进岩石巷道[11]，再由岩石巷道[11]掘进煤层[2]内的煤巷[4]。生产时，关闭与设于岩石巷道[11]内的水封闸门门框[12]铰接的门扇[13]，并向门扇[13]至煤巷[4]之间的部份岩石巷道[11]充水，隔断井筒[3]与煤巷[4]。

实施本发明，煤层气矿井井田内的各煤层区块可接替生产，其方法是：当与井筒[3]相连接的煤巷[4-1]所施工的钻孔[5-1]通达的煤层区块内煤层气资源枯竭时，自煤巷[4-1]的端部向接替生产的煤层区块掘进煤巷[4-2]，自煤巷[4-2]施工接替生产的煤层区块内的多条钻孔[5-2]。

实施本发明，可以真空泵与地面煤层气管道相连接，开启真空泵，则与地面煤层气管道相连的井筒[3]、总气管[7]、独立气井[9]和钻孔[5]处于负压状态，提高煤层内煤层气与钻孔[5]内煤层气的压力差，增加渗入钻孔[5]的煤层气量。

实施本发明所施工的井筒[3]、煤巷[4]、岩石巷道[11]和总岩石巷道[14]，可以在结束煤层气开采后，分别用于生产煤炭。

本发明的优点在于：以井筒[3]内的排水设施将涌入井巷的地下水排至地面，消除地下水封堵煤层气运输通道的危险；开采面积扩大到多条钻孔[5]所通达的煤层范围；煤层气渗入钻孔[5]的面积扩大到多条钻孔[5]的孔壁面积之和。

附图说明  下面以附图对本发明作进一步说明

图1现有煤层气开采技术图

本图取自《世界煤炭工业发展报告》(煤炭工业出版社，1999年)第201页所载“美国煤层气开采钻孔结构图”该书报告，美国煤层气钻孔平均长度800m，煤层平均厚度3.5m，即有效钻孔只占0.4％；钻孔直径0.2米，即供煤层气渗入钻孔的煤层内孔壁面积只有2m2。

图2煤层气矿井结构图

煤层气矿井由井筒[3]、煤巷[4]和钻孔[5]构成，井筒[3]内有人员与物料升降设施、排水设施(未画出)。生产时，煤层内的煤层气渗入各钻孔[5]，再流入煤巷[4]和井筒[3]至地面煤层气管道。

图3煤层气矿井的煤层气管道运输方式图

图中气管[6]插入钻孔[5]后以封填料[8]封孔，气管[6]与煤巷[4]和井筒[3]内的总气管[7]相连通，使煤层气在管内流至地面煤层气管道。

图4煤层气矿井的煤层气独立气井运输方式图

以密闭墙[10]将井筒[3]与煤巷[4]可靠隔断，则煤巷[4]所收集的各钻孔[5]流入的煤层气进入气井[9]流至地面[1]的地面煤层气管道。

图5煤层气矿井的煤巷[4]由岩石巷道[11]施工的结构图

图中自井筒[3]先施工岩石巷道[11]，再自岩石巷道[11]施工煤巷[4]。岩石巷道[11]内构筑水封闸门门框[12]，与其铰接的门扇[13]关闭，其连接煤巷[4]的部份岩石巷道[11]充满水，使煤巷[4]封闭。

图6方形井田煤层气矿井平面图

图中自煤巷[4]施工的多条钻孔[5]分布于井筒[3]周围方形井田的煤层内。

图7煤层气矿井井田内煤层区块接替生产平面图

图中显示，当自煤巷[4-1]施工的钻孔[5-1]通达的煤层区块内煤层气资源枯竭时，可掘进煤巷[4-2]，自煤巷[4-2]施工接替生产煤层区块内的多条钻孔[5-2]。

图8煤层气矿井多煤巷[4]生产图

由与井筒[3]相连接的总岩石巷道[14]施工多组岩石巷道[11-1]和煤巷[4-1]、岩石巷道[11-2]和煤巷[4-2]、、、，自煤巷[4-1]、[4-2]、、、分别施工钻孔[5-1]、[5-2]、、、，各煤巷[4]独立生产煤层气。

实施例1方形井田煤层气矿井

由煤巷[4]施工的多条钻孔[5]，布置在井筒[3]周围的煤层[2]内，各钻孔[5]末端连线为方形，构成方形井田。

实施例2  多煤巷[4]生产的煤层气矿井

自井筒[3]施工总岩石巷道[14]，自总岩石巷道[14]施工多条岩石巷道[11-1]、[11-2]、、、和煤巷[4-1]、[4-2]、、、，每煤巷[4]施工多条钻孔[5]独立生产煤层气。

Claims (9)

1.于未建产煤矿井和已建产煤矿井的产煤巷道未通达的原始煤田开采煤层气的煤层气矿井，主要由连接地面[1]和煤层[2]的井筒[3]、井筒[3]内的人员与物料升降设施和排水设施、人员于井下作业自井筒[3]掘进的煤层[2]内的煤巷[4]和自煤巷[4]于煤层[2]内施工的多条钻孔[5]构成；生产时，煤层[2]内的煤层气渗入钻孔[5]，由钻孔[5]流至煤巷[4]和井筒[3]进入地面煤层气管道。

2.一种如权利要求1所述煤层气矿井的煤层气井下运输方法，其特征为：于煤巷[4]向每一钻孔[5]封入气管[6]，各气管[6]与井筒[3]和气巷[4]内所设的总气管[7]相连通，渗入各钻孔[5]的煤层气经气管[6]流入总气管[7]至地面煤层气管道。

3.一种如权利要求1所述煤层气矿井的煤层气井下运输方法，其特征为：施工独立的气井[9]连接煤巷[4]与地面[1]，以煤巷[4]内的密闭墙[10]隔断井筒[3]与煤巷[4]，由各钻孔[5]流入煤巷[4]的煤层气进入气井[9]至地面煤层气管线。

4.一种如权利要求1所述煤层气矿井的巷道结构，其特征为：煤巷[4]与井筒[3]由岩石巷道[11]连接。

5.一种如权利要求1和4所述的煤层气矿井隔断煤巷[4]与井筒[3]的水封闸门，其特征为：于岩石巷道[11]内建造门框[12]，关闭与其铰接的门扇[13]，在门框[12]其连接煤巷[4]的部份岩石巷道[11]内充水。

6.一种如权利要求1所述的煤层气矿井接替生产的方法，其特征为：当自煤巷[4-1]施工的钻孔[5-1]通达的煤层区块煤层气资源枯竭时，自煤巷[4-1]端部向接替生产的煤层区块掘进煤巷[4-2]，并自煤巷[4-2]施工接替生产的煤层区块内的钻孔[5-2]。

7.如权利要求1、4所述的煤层气矿井多个煤巷[4]生产的方法，其特征为：自井筒[3]掘进总岩石巷道[14]，自总岩石巷道[14]施工多组岩石巷道[11-1]和煤巷[4-1]、岩石巷道[11-2]和煤巷[4-2]、、、、、、，自各煤巷[4-1]、[4-2]、、、、、、分别施工多条钻孔[5-1]、[5-2]、、、、、、独立生产煤层气。

8.一种如权利要求1所述的煤层气矿井增加煤层内煤层气渗入钻孔[5]数量的方法，其特征为：以设于地面[1]的真空泵与地面煤层气管道相连接，使井筒[3]、总气管[7]、独立气井[9]和各钻孔[5]内处于负压状态，增加煤层内的煤层气与钻孔[5]内的煤层气之间的压力差。

9.权利要求1、4、7所述煤层气矿井，其井筒[3]、煤巷[4]、岩石巷道[11]、总岩石巷道[14]分别在结束煤层气生产后用于开采煤炭。

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