KR20200070214A - Cooperative discharge method of top layer separation water and narrow bed gas - Google Patents
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Abstract
본 발명은 상판 층 분리수와 협탄층 가스 협업 배출 방법에 관한 것으로서, 수직정, 수평정, 수평정 수평 구간, 수평정 수직 구간, 수평청 경사 구간, 밀봉 장치, 채굴적(goaf area), 탄층, 만곡 침하 구역, 막장, 경암층, 연암층, 층 분리 공간, 미채굴 영역을 포함하며, ① 단일 탄층 가스 채굴 단계; ② 배수 및 가스 회수 동시 진행 단계; ③ 단일 상판 층 분리수 배출 단계를 포함한다. 본 발명에서는 협탄층 가스 채굴, 석탄 생산, 탄광 층 분리수 재해 예방 및 관리를 결합해 석탄 회수 시 탄층, 막장, 채굴적 및 갱도 내의 가스 함량을 감소시켜 탄광 안전 생산에 대한 가스의 위해성을 낮출 수 있을 뿐만 아니라, 석탄 채굴의 영향 하에서 메탄의 탈착 생산을 촉진시켜 협탄층 가스 생산량을 증가시킬 수 있고, 탄광 채굴적 상판 중 층 분리 공간 내의 층 분리수를 예방 및 관리함으로써 상판 층 분리수 재해 사고의 2차 발생을 방지할 수 있으므로 경제적, 사회적 이익이 크다.The present invention relates to a method for jointly discharging the upper layer water and the narrow coal gas, a vertical well, a horizontal well, a horizontal well, a horizontal well, a vertical well, a horizontal blue slope, a sealing device, a goaf area, a coal seam, It includes a curved subsidence zone, a membranous layer, a hard rock layer, a soft rock layer, a space for separating layers, and an un-mined area. ① A single coal seam gas mining step; ② Simultaneous progress of drainage and gas recovery; ③ It includes the step of discharging the single top layer. In the present invention, the coal gas mining, coal production, coal mine layer separation water disaster prevention and management can be combined to reduce the gas content in coal seams, sheds, mining, and tunnels to reduce the risk of gas for safe production of coal mines. In addition, under the influence of coal mining, desorption production of methane can be promoted to increase the production of coal seam gas, and secondary occurrence of accidents in the top layer separation water disaster by preventing and managing the layer separation water in the layer separation space among the coal mine mining decks. It can be prevented, so the economic and social benefits are great.
Description
본 발명은 상판 층 분리수(layer separate water)와 협탄층 가스 협업 배출 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for cooperatively discharging upper layer separation water and narrow carbon gas.
중국은 탄광 수해가 빈번히 발생하며, 일반 수해 예방 및 관리 기술 및 능력이 국제적 선진 수준임에도 불구하고, 비교적 강한 대수층이 없는 조건에서 나타나는 상판 2차 층 분리수 재해를 예방 및 관리하기에는 역부족이며, 이러한 수해는 위험성이 크고 순간적인 물 배출량이 많으며 전조가 명확하지 않고 총 수량(total water volume)이 비교적 적으며 주기성이 존재하는 특징이 있어 탄갱의 안정적인 생산 작업을 위협한다. 그러나 현재 층 분리수 재해의 예방 및 관리 난이도가 비교적 크며, 연구 성과는 여전히 층 분리 형성 메커니즘, 분포 규칙 등 측면에 집중되어 있고 예방 및 관리 비용이 비교적 높아 경제적 효용성이 있는 탄갱 층 분리수 관리 방법을 제공하는 것은 중요한 이론적, 현실적 의미가 있다.In China, despite the frequent occurrence of coal mine flooding, and although the general flood prevention and management technology and ability are internationally advanced, it is not enough to prevent and manage the second-floor separating water disaster in the absence of relatively strong aquifers. It has high risk, instantaneous discharge of water, unpredictable rolling, relatively low total water volume, and periodicity, which threatens the stable production of coal mines. However, the current level of prevention and management of layered water disaster is relatively large, and the research results are still focused on aspects such as the layered separation mechanism and distribution rules, and the cost of prevention and management is relatively high, providing a method of economically effective coal mine layered water management. It has important theoretical and practical implications.
종래의 협탄층 가스 채굴 방법은 다양하며, 여기에는 수직정, 클러스터정(cluster well), U형정, 다중 분지형 수평정 등 다양한 유형이 포함되나, 중국 탄층은 보편적으로 공극률과 투수율이 낮은 특징이 있기 때문에 생산량이 비교적 적고 경제적 효용성이 다소 떨어진다.Conventional coal seam gas mining methods are various, including various types such as vertical wells, cluster wells, U-shapes, and multi-branch level wells, but Chinese coal seams are generally characterized by low porosity and low water permeability. Because of this, the production volume is relatively small, and the economic efficiency is somewhat inferior.
특허문헌 CN10481131A “탄층 가스정 상하 입체 연합 채굴 방법”은 단일한 탄층 가스 채굴에 대해서만 공개하였을 뿐, 배수 및 가스 채굴 동시 진행 단계와 단일 상판 층 분리수 배출 단계를 공개하지 않았다. 상기 특허는 탄층 가스정에 대한 상하 입체 연합 채굴을 구현하였으나, 채탄으로 인해 수평정 캐이싱 파이프가 주변 암석에 의해 파손되어 채탄을 지속할 수 없는 난제를 해결하지 못하며, 탄갱 안전 생산과 관련된 기타 문제도 해결하지 못한다.Patent document CN10481131A “Coal bed gas well up and down solid coal mining method” discloses only a single coal seam gas mining process, but does not disclose a simultaneous process of draining and gas mining and a single top layer separation water discharge step. The above patent has implemented vertical and vertical three-dimensional coal mining for coal seam gas wells, but it does not solve the difficulties of not being able to sustain coal mining because the horizontal well casing pipe is damaged by surrounding rocks due to coal mining, and other problems related to safe production of coal mines. Cannot solve
상기 종래 기술의 단점을 보완하기 위하여, 본 발명은 상판 층 분리수와 협탄층 가스 협업 배출 방법을 제공하며, 상기 방법은 협탄층 가스 채굴, 석탄 생산, 탄광 층 분리수 재해 예방 및 관리를 결합해 석탄 회수 시 탄층, 막장, 채굴적(goaf area) 및 갱도 내의 가스 함량을 감소시켜 탄광 안전 생산에 대한 가스의 위해성을 낮출 수 있을 뿐만 아니라, 석탄 채굴의 영향 하에서 메탄의 탈착 생산을 촉진시켜 협탄층 가스 생산량을 증가시킬 수 있고, 탄광 채굴적 상판 중 층 분리 공간 내의 층 분리수를 예방 및 관리함으로써 상판 층 분리수 재해 사고의 2차 발생을 방지할 수 있으므로 경제적, 사회적 이익이 크다.In order to compensate for the shortcomings of the prior art, the present invention provides a method of cooperative discharge of top layer separation water and narrow bed gas, and the method combines narrow bed gas mining, coal production, coal mine layer separation water disaster prevention and management, and recovers coal. By reducing the gas content in the city's coal seam, yard, goaf area and tunnel, it can reduce the gas's risk for safe production of coal mines, and promote the desorption of methane under the influence of coal mining, thereby producing the narrow coal gas production. Can be increased, and by preventing and managing the layer separation water in the layer separation space among the coal mine mining top plates, it is possible to prevent the secondary occurrence of the accident of the top layer separation water, which has great economic and social benefits.
본 발명에서 채택하는 기술방안은 다음과 같다. 즉, 상판 층 분리수(separate water)와 협탄층 가스 협업 배출 방법에 있어서, 상기 석탄 암석층 단면 구조는 U형정과 채굴 장치 및 채굴적(goaf area), 석탄층, 만곡 침하 구역, 막장, 경암층, 연암층, 층 분리 공간 및 미채굴 영역을 포함하고, 상기 U형정은 수직정, 수평정, 수평정 수평 구간, 수평정 수직 구간 및 수평정 경사 구간을 포함하고, 상기 채굴 장치는 튜빙 펌프, 오일 튜브, 오일 펌핑 로드, 일반 케이싱 파이프, 유리섬유 강화 플라스틱 케이싱 파이프, 가소성 도킹 파이프 및 밀봉 장치를 포함하고, 상기 배수 방법은 이하 단계를 포함한다. ① 단일 탄층 가스 채굴 단계: 석탄 회수 전에 U형정의 수평정 수평 구간에 대하여 일반 케이싱 파이프 방향성 천공과 단계적 수압 파쇄를 진행하고, 방향성 천공은 수직으로 아래를 향하고, 수직정은 주로 배수 작업을 진행하고, 수평정은 가스 채굴을 진행하고, 파쇄 균열을 통해 탄층 및 탄층 상판 중의 협탄층 가스를 채굴하고, 채굴 방식은 부압 채굴이고, U형정의 일반적인 가스 채굴 연한이 8 내지 10년이라는 통계 결과에 따라 가스 채굴의 효용성을 보장하기 위하여 채굴 기간은 8년으로 설정한다.The technical method adopted in the present invention is as follows. That is, in the cooperative discharge method of the top layer separate water and the narrow bed gas, the cross-section structure of the coal rock layer is U-shaped and a mining device and a mining device (goaf area), a coal layer, a curved subsidence zone, a rock layer, a light rock layer, and soft rock It includes a layer, a layer separation space and an un-mined area, and the U-shaped well includes a vertical well, a horizontal well, a horizontal well, a horizontal well, a vertical well, and a horizontal well slope, and the mining device comprises a tubing pump, an oil tube , Oil pumping rod, general casing pipe, glass fiber reinforced plastic casing pipe, plastic docking pipe and sealing device, and the draining method includes the following steps. ① Single coal seam gas mining stage: Before coal recovery, horizontal casing pipe directional perforation and stepwise hydraulic crushing are performed for horizontal section of U-shaped wells, directional perforations are directed vertically downward, and vertical wells are mainly drained. The horizontal well proceeds with gas mining, and the coal seam gas in the coal seam and the top of the coal seam is crushed through crushing cracks, the mining method is negative pressure mining, and the gas according to the statistical results that the general gas mining age of the U-type well is 8 to 10 years. To ensure the effectiveness of mining, the mining period is set to 8 years.
② 배수 및 가스 회수 동시 진행 단계: 단독 가스 채굴 8년 후, 탄층 회수가 시작되고, 채굴적 형성 후 밀봉 장치를 이용하여 수평정 수평 구간에서 막장 위치의 일반 케이싱 파이프에 대응하여 패킹을 진행하여 수평정 수평 구간을 채굴적 배수 구간과 미채굴 영역 가스 회수 구간의 2개 구간으로 분할하고, 미채굴 영역 협탄층 가스는 계속 채굴하고, 채굴적 만곡 침하 구역의 층 분리 공간 중 층 분리수를 배출시키며, 이때 채굴적 일측에 인접한 미채굴 영역 탄층이 막장 채굴 영향을 받아 추가적인 압력 강하 및 탈착이 일어나 수평정의 일일 가스 생산량이 증가한다.② Simultaneous stage of drainage and gas recovery: After 8 years of single gas mining, coal seam recovery is started, and after forming the mining, packing is carried out in response to the general casing pipe in the horizontal position at the horizontal level using a sealing device. The horizontal flat section is divided into two sections, the mining drainage section and the gas recovery section of the un-mined area, and the coal layer gas of the un-mined area continues to be mined, and the layer-separated water is discharged from the layer separation space in the mining-curved subsidence area At this time, the unexcavated coal seam adjacent to one side of the mining area is influenced by the mining and additional pressure drop and desorption occur, increasing the daily gas production of the horizontal well.
③ 단일 층 분리수 배출 단계: 막장에서 막장 인근 수평정 수직 구간에 대응하는 위치까지 전진한 후 밀봉 장치를 끄고, 이때 수평정 수평 구간 및 그 상방의 만곡 침하 구역 범위 내에 여러 세트의 층 분리 공간을 형성하고, 상층 층 분리 공간 중의 층 분리수는 균열에 의해 도통되어 그 아래의 층 분리 공간으로 물을 안내하고, 이때 수직정, 수평적 수직 구간 및 주변 암석에 의해 파손되지 않은 수평정 수평 구간을 이용하여 동시에 배수를 진행함으로써, 분리층에 물이 돌입해 사고가 발생하는 것을 방지하여 정(well) 아래 막장의 안전을 보장하며, 막장의 채굴 완료 후 정을 폐쇄한다.③ Single layer separating water discharge step: Advance from the closet to the position corresponding to the horizontal and vertical section near the curtain, turn off the sealing device, and at this time, form multiple sets of layer separation spaces within the horizontal horizontal section and the range of the curved settlement zone above it Then, the layer separation water in the upper layer separation space is conducted by cracks and guides the water to the layer separation space below it, using vertical and horizontal vertical sections and horizontal horizontal sections that are not damaged by surrounding rocks. At the same time, by proceeding with drainage, it prevents water from entering the separating layer to prevent an accident, and ensures the safety of the barrier under the well, and closes the nail after completion of mining of the barrier.
더 나아가, 상기 수평정 수평 구간은 채굴적 만곡 침하 구역 바닥단에 아래에서 위 방향으로 나타나는 제1층의 상부가 경암층이고 하부가 연암층인 암석 사이의 구역에 설치하고, 수직정은 막장 일측에 인접하고, 수평정은 막장에서 멀며, 수평정 수평 구간은 수평정 경사 구간을 통하여 수평적 수직 구간과 연통하고, 수평정 수평 구간은 회수 막장 환기 갱도에 인접한 일측에 설치하고, 회수 탄층이 비교적 가스 함량이 높은 탄층인 경우, 회수 막장 환기 갱도에 인접한 대응하는 위치에 한 세트의 동일한 구조의 U형정을 배치한다.Furthermore, the horizontal well horizontal section is installed at the bottom of the mining curvature subsidence zone in the area between the rocks, the upper part of the first layer appearing from the bottom to the hard rock layer and the lower part is the soft rock layer. Adjacent, the horizontal well away from the curtain, the horizontal well horizontal section communicates with the horizontal vertical section through the horizontal well slope section, the horizontal well horizontal section is installed on one side adjacent to the recovery tunnel ventilation tunnel, and the recovered coal seam is relatively gas In the case of a high content of coal seam, a set of U-shaped wells of the same structure is placed in a corresponding position adjacent to the recovery tunnel ventilation shaft.
더 나아가, 상기 회수 막장 후방에 형성되는 채굴적 상판 만곡 침하 구역 내에, 계속해서 층 분리 공간이 분층 출현하여 층 분리수가 모이기 용이하고, 수평정 수평 구간을 최하층에서 층 분리 공간을 형성할 수 있는 경암층 바닥부에 이웃하는 연암층 상부 경계 내에 배치하고, 상기 층 구간은 먼저 한 세트 층 분리 공간을 형성하는 동시에 최하층의 층 분리 공간이기도 하며, 회수 작업을 진행하면서 층 분리 공간이 형성될 때까지 대기한 후 상기 층 분리 공간을 미채굴 영역 일측에 이웃하는 첫 번째 밀봉 장치를 향하여 열고, 수평정 수평 구간을 두 부분으로 밀봉하여, 미채굴 영역은 계속해서 협탄층 가스에 대한 채굴을 진행하고, 채굴적(goaf area)은 층 분리수를 배출하기 위한 배수 작업을 진행하고, 채굴적 협탄층 가스에 대한 채굴을 함께 고려하여, 채굴 작업을 진행하면서 순차적으로 최신 형성된 층 분리 공간이 미채굴 영역 일측에 인접한 첫 번째 밀봉 장치를 향하도록 하며, 이미 가동된 층 분리 공간이 수직정을 향하는 밀봉 장치를 닫아 수평정 수평 구간이 항상 배수, 가스 채굴의 두 구간으로 나뉘도록 하고, 이는 수평정 수직 구간의 상대적 위치까지 탄층 회수할 때까지 진행한 후 마지막 밀봉 장치를 닫고, 수직정, 수평정 수직 구간 및 주변 암석에 의해 파손되지 않은 수평정 수평 구간이 동시에 배수 작업을 진행한다.Further, in the mining upper plate curvature subsidence region formed at the rear of the recovery membrane, the layer separation space continuously appears in layers, so that the number of layer separation is easy to collect, and the horizontal rock can form a layer separation space in the lowest layer. Placed within the upper boundary of the soft rock layer adjacent to the bottom of the layer, the layer section first forms a set layer separation space and is also the bottom layer separation space, and waits until a layer separation space is formed while recovering. After that, the layer separation space is opened toward the first sealing device adjacent to one side of the un-mined area, and the horizontal well horizontal section is sealed in two parts, so that the un-mined area continues to mine for the narrow layer gas and mine The enemy (goaf area) proceeds with drainage for discharging the layered water, and considering the mining for the minus coking coal gas, the newly formed layer separation space is sequentially adjacent to one side of the unmined area. Face the first sealing device, and the already operated layer separation space closes the sealing device facing the vertical well so that the horizontal well horizontal section is always divided into two sections: drainage and gas mining, which is the relative position of the horizontal well vertical section. Until the coal seam is recovered, the last sealing device is closed, and the vertical well, the horizontal well, and the horizontal well that is not damaged by the surrounding rocks are drained simultaneously.
더 나아가, 상부 석탄 케이빙 회수 설계 중 각 구간의 케이빙 길이에 따라 밀봉 장치의 설치 위치를 결정하고, 밀봉 장치의 설치 수량은 n-1이고(n은 케이빙 구간 수), 수평정 수평 구간에서 2개의 일반 케이싱 파이프 사이의 도킹 지점에 가소성 도킹 파이프를 연결하며, 총 m-1개 가소성 도킹 파이프를 연결해야 한다(m은 일반 케이싱 파이프 수량).Further, in the upper coal caving recovery design, the installation position of the sealing device is determined according to the length of the caving of each section, and the installation quantity of the sealing device is n-1 (n is the number of caving sections), and horizontal level horizontal section Connect the plastic docking pipe to the docking point between the two ordinary casing pipes, and a total of m-1 plastic docking pipes (m is the general casing pipe quantity).
종래 기술과 비교하여 본 발명은 다음의 유익한 효과를 가진다. 즉, 상기 상판 층 분리수와 협탄층 가스 협업 배출 방법을 사용하면 협탄층 가스 채굴, 석탄 생산, 탄광 층 분리수 재해 예방 및 관리를 결합해 석탄 회수 시 탄층, 막장, 채굴적 및 갱도 내의 가스 함량을 감소시켜 탄광 안전 생산에 대한 가스의 위해성을 낮출 수 있을 뿐만 아니라, 석탄 채굴의 영향 하에서 메탄의 탈착 생산을 촉진시켜 협탄층 가스 생산량을 증가시킬 수 있고, 탄광 채굴적 상판 중 층 분리 공간 내의 층 분리수를 예방 및 관리함으로써 상판 층 분리수 재해 사고의 2차 발생을 방지할 수 있다.Compared with the prior art, the present invention has the following advantageous effects. In other words, when using the cooperative discharge method of the upper layer separation water and narrow layer gas, the gas content in coal layer, mining, mining, and tunnel is reduced when coal is recovered by combining narrow layer gas mining, coal production, and coal mine layer separation water disaster prevention and management. It can not only lower the risk of gas for safe production of coal mines, but also promote the desorption and production of methane under the influence of coal mining, thereby increasing the production of narrow bed gas, and the number of layer separations in the layer separation space in the coal mine mining deck. By preventing and managing, it is possible to prevent the secondary occurrence of the accident of the water separation of the top floor.
도 1은 본 발명의 상판 층 분리수와 협탄층 가스 협업 배출 방법에 따른 배수 및 가스 회수 동시 진행 단계의 모식도이다.
도 2는 본 발명에 따른 단일 탄층 가스 채굴 단계의 모식도이다.
도 3은 본 발명에 따른 단일 층 분리수 배출 단계의 모식도이다.1 is a schematic diagram of the simultaneous progress of drainage and gas recovery according to the cooperative discharge method of the upper layer separation water and the narrow bed gas of the present invention.
2 is a schematic view of a single coal seam gas mining step according to the present invention.
3 is a schematic view of a single-layer separation water discharge step according to the present invention.
본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 이하에서는 첨부 도면과 실시예를 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 이하 실시예는 본 발명을 해석하기 위한 것으로 본 발명의 보호범위를 한정하지 않는다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings and examples. The following examples are intended to interpret the present invention and do not limit the protection scope of the present invention.
도 1에서 도시하는 바와 같이, 본 발명에 있어서, 배수 및 가스 회수 작업은 ① 단일 탄층 가스 채굴 단계, ② 배수 및 가스 회수 동시 진행 단계, ③ 단일 상판 층 분리수 배출 단계의 총 3단계로 나뉜다. ①은 도 1에서 도시하는 바와 같이, 단일 탄층 가스 채굴 단계는 석탄 회수 전에 U형정의 수평정 수평 구간(3)에 대하여 일반 케이싱 파이프(18) 방향성 천공과 단계적 수압 파쇄를 진행하고, 방향성 천공은 수직으로 아래를 향하고, 수직정(1)은 주로 배수 작업을 진행하고, 수평정(2)은 가스 채굴을 진행하고, 파쇄 균열을 통해 탄층(8) 및 탄층 상판 중의 협탄층 가스를 채굴하고, 채굴 방식은 부압 채굴이고, U형정의 일반적인 가스 채굴 연한이 8 내지 10년이라는 통계 결과에 따라 가스 채굴의 효용성을 보장하기 위하여 채굴 기간은 8년으로 설정한다. ②는 도 2에서 도시하는 바와 같이, 배수 및 가스 회수 동시 진행 단계는 단독 가스 채굴 8년 후, 탄층(8) 회수가 시작되고, 채굴적(7) 형성 후 밀봉 장치(6)를 이용하여 수평정 수평 구간(3)에서 막장(10) 위치의 일반 케이싱 파이프(18)에 대응하여 패킹을 진행하여 수평정 수평 구간(3)을 채굴적(7) 배수 구간과 미채굴 영역(14) 가스 회수 구간의 2개 구간으로 분할하고, 미채굴 영역(14) 협탄층 가스는 계속 채굴하고, 채굴적(7) 만곡 침하 구역(9)의 층 분리 공간(13) 중 층 분리수를 배출시키며, 이때 채굴적(7) 일측에 인접한 미채굴 영역(14) 탄층(8)이 막장(10) 채굴 영향을 받아 추가적인 압력 강하 및 탈착이 일어나 수평정(2)의 일일 가스 생산량이 증가한다. ③는 도 3에서 도시하는 바와 같이, 단일 층 분리수 배출 단계는 막장(10)에서 막장(10) 인근 수평정 수직 구간(4)에 대응하는 위치까지 전진한 후 밀봉 장치(6)를 끄고, 이때 수평정 수평 구간(3) 및 그 상방의 만곡 침하 구역(9) 범위 내에 여러 세트의 층 분리 공간(13)을 형성하고, 상층 층 분리 공간(13) 중의 층 분리수는 균열에 의해 도통되어 그 아래의 층 분리 공간(13)으로 물을 안내하고, 이때 수직정(1), 수평정 수직 구간(4) 및 주변 암석에 의해 파손되지 않은 수평정 수평 구간(3)을 이용하여 동시에 배수를 진행함으로써, 분리층에 물이 돌입해 사고가 발생하는 것을 방지하여 정(well) 아래 막장(10)의 안전을 보장하며, 막장(10)의 채굴 완료 후 정을 폐쇄한다.As shown in Figure 1, in the present invention, the drainage and gas recovery operation is divided into a total of three stages: ① single coal seam gas mining stage, ② simultaneous drainage and gas recovery stage, ③ single top layer separation water discharge stage. 1, as shown in FIG. 1, the single coal seam gas mining step proceeds with a
상기 실시예에 있어서, 탄갱 채굴 공정 평면 배치도에 의거하여 채굴정의 설계위치를 결정하고, 채굴 영역 회수 시작단에 수직정을 시공하고, 막장(10) 추진 방향을 따라 수평정(2)을 시공하고, 회수 종료단은 수평정 수직 구간(4)이고, 수평정 수평 구간(3)은 만곡 침하 구역(9) 바닥단의 아래에서 위 방향으로 출현하는 제1층 위가 경암층(11)이고 아래가 연암층(12)인 암석 사이의 구역에 위치하고, 수직정(1) 깊이는 수평정 수평 구간(3)보다 약간 깊으나 균열 구역까지 진입할 수 없으며 수평정(2)과 수직정(1)은 모두 부압 채굴을 채택한다.In the above embodiment, the design position of the mining well is determined based on the plan view of the coal mine mining process, the vertical well is constructed at the starting end of the mining area recovery, and the horizontal well 2 is constructed along the propulsion direction of the
상기 실시예에 있어서, 평면 상에서 수평정 수평 구간(3)은 바람직하게는 회수 막장(10) 환기 갱도 일측에 인접하게 배치되고, 만약 회수 탄층이 비교적 가스 함량이 높은 탄층인 경우, 회수 막장(10) 환기 갱도에 인접한 대응하는 위치에 한 세트의 동일한 구조의 U형정을 배치한다.In the above embodiment, the horizontal well horizontal section 3 on the plane is preferably disposed adjacent to one side of the
상기 실시예에 있어서, 수평정(2)과 수직정(1)은 모두 직경이 큰 천공 공구로 천공을 진행하고, 수평정 수평 구간(3)과 수직정(1)의 도킹 지점에 유리섬유 강화 플라스틱 케이싱 파이프(19)를 설치하고, 수직정(1) 도킹 구간의 직경을 0.5m까지 기계적 확장을 진행하여 수평정 수평 구간(3)과 수직정(1)을 용이하게 도킹시킨다.In the above embodiment, both the horizontal well 2 and the vertical well 1 are drilled with a large diameter drilling tool, and the glass fibers are reinforced at the docking points of the horizontal well 3 and vertical well 1 The
상기 실시예에 있어서, 수평정 수직 구간(4), 수평정 경사 구간(5) 및 수직정(1)은 도킹 구간 이외의 부위에 일반 케이싱 파이프(18)를 채택하며, 일반 케이싱 파이프(18) 내경은 200mm이고, 수평정 수평 구간(3) 케이싱 파이프는 일반 케이싱 파이프(18)에 조합되어 소성 도킹 파이프(20)와 연결되고, 가소성 도킹 파이프(20)는 주변 암석 변형 시 소성 신축을 일으켜 수평정 수평 구간(3) 웰보어(wellbore)의 횡방향 연통성을 보장한다.In the above embodiment, the horizontal well vertical section 4, the horizontal well inclined section 5 and the vertical well 1 adopt a
상기 실시예에 있어서, 수직정(1)과 수평정 수평 구간(3) 도킹 구간의 하부와 수평정 수직 구간(4)의 바닥부에 튜빙 펌프(15)를 설치하고, 튜빙 펌프(15) 상방에 오일 튜브(16)를 설치하고, 오일 튜브(16) 내부는 오일 펌핑 로드(17)이고, 상부 석탄 케이빙 회수 설계 중 각 구간의 케이빙 길이에 따라 밀봉 장치(6)의 설치 위치를 결정하고, 밀봉 장치(6)의 설치 수량은 n-1이고(n은 케이빙 구간 수), 수평정 수평 구간(3)에서 2개의 일반 케이싱 파이프(18) 사이의 도킹 지점에 가소성 도킹 파이프(20)를 연결하며, 총 m-1개 가소성 도킹 파이프(20)를 연결해야 한다(m은 일반 케이싱 파이프 수량).In the above embodiment, the
본 발명의 실시예에서 개시한 것은 비교적 바람직한 실시예로 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 본 발명이 속한 기술분야의 당업자는 상기 실시예에 의거하여 본 발명의 사상을 기반으로 상이한 변경 및 개선을 진행할 수 있으며 이는 모두 본 발명의 보호범위 내에 속한다.What is disclosed in the embodiments of the present invention is a relatively preferred embodiment, and the present invention is not limited thereto. Those skilled in the art to which the present invention pertains may make different changes and improvements based on the spirit of the present invention based on the above embodiments, and all belong to the protection scope of the present invention.
1: 수직정
2: 수평정
3: 수평정 수평 구간
4: 수평정 수직 구간
5: 수평정 경사 구간
6: 밀봉 장치
7: 채굴적(goaf area)
8: 탄층
9: 만곡 침하 구역
10: 막장
11: 경암층
12: 연암층
13: 층 분리 공간
14: 미채굴 영역
15: 튜빙 펌프
16: 오일 튜브
17: 오일 펌핑 로드
18: 일반 케이싱 파이프
19: 유리섬유 강화 플라스틱 케이싱 파이프
20: 소성 도킹 파이프1: Vertical tablet
2: Leveling
3: Leveling horizontal section
4: Leveling vertical section
5: Level slope section
6: sealing device
7: Goaf area
8: coal seam
9: Curve settlement area
10: close
11: Gyeongam Formation
12: Yeonam Formation
13: floor separation space
14: unmined area
15: tubing pump
16: Oil tube
17: Oil pumping rod
18: ordinary casing pipe
19: Glass fiber reinforced plastic casing pipe
20: fired docking pipe
Claims (5)
석탄 암석층 단면 구조는 U형정과 채굴 장치 및 채굴적(goaf area)(7), 석탄층(8), 만곡 침하 구역(9), 막장(10), 경암층(11), 연암층(12), 층 분리 공간(13) 및 미채굴 영역(14)을 포함하고, 상기 U형정은 수직정(1), 수평정(2), 수평정 수평 구간(3), 수평정 수직 구간(4) 및 수평정 경사 구간(5)을 포함하고, 상기 채굴 장치는 튜빙 펌프(15), 오일 튜브(16), 오일 펌핑 로드(17), 일반 케이싱 파이프(18), 유리섬유 강화 플라스틱 케이싱 파이프(19), 가소성 도킹 파이프(20) 및 밀봉 장치(6)를 포함하고, 상기 배수 방법은 이하의 단계를 포함하되,
① 단일 탄층 가스 채굴 단계: 석탄 회수 전에 U형정의 수평정 수평 구간(3)에 대하여 일반 케이싱 파이프(11) 방향성 천공과 단계적 수압 파쇄를 진행하고, 방향성 천공은 수직으로 아래를 향하고, 수직정(1)은 주로 배수 작업을 진행하고, 수평정(2)은 가스 채굴을 진행하고, 파쇄 균열을 통해 탄층(8) 및 탄층(8) 상판 중의 협탄층 가스를 채굴하고, 채굴 방식은 부압 채굴이고, 채굴 기간은 8년으로 설정하고;
② 배수 및 가스 회수 동시 진행 단계: 단독 가스 채굴 8년 후, 탄층(8) 회수가 시작되고, 채굴적(7) 형성 후 밀봉 장치(6)를 이용하여 수평정 수평 구간(3)에서 막장(10) 위치의 일반 케이싱 파이프(18)에 대응하여 패킹을 진행하여 수평정 수평 구간(3)을 채굴적(7) 배수 구간과 미채굴 영역(14) 가스 회수 구간의 2개 구간으로 분할하고, 미채굴 영역(14) 협탄층 가스는 계속 채굴하고, 채굴적(7) 만곡 침하 구역(9)의 층 분리 공간(13) 중 층 분리수를 배출시키며, 미채굴 영역(14)에 대해 추가적인 압력 강하 및 탈착이 일어나고;
③ 단일 층 분리수 배출 단계: 막장(10)에서 막장(10) 인근 수평정 수직 구간(4)에 대응하는 위치까지 전진한 후 밀봉 장치(6)를 끄고, 이때 수평정 수평 구간(3) 및 그 상방의 만곡 침하 구역(9) 범위 내에 여러 세트의 층 분리 공간(13)을 형성하고, 상층 층 분리 공간(13) 중의 층 분리수는 균열에 의해 도통되어 그 아래의 층 분리 공간(13)으로 물을 안내하고, 이때 수직정(1), 수평적 수직 구간(4) 및 주변 암석에 의해 파손되지 않은 수평정 수평 구간(3)을 이용하여 동시에 배수를 진행함으로써, 막장(10)의 채굴 완료 후 정을 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 상판 층 분리수와 협탄층 가스 협업 배출 방법.In the cooperative discharge method of the upper layer separation water and narrow bed gas,
The cross-section structure of the coal rock layer is U-shaped and mining device and mining area (goaf area) (7), coal layer (8), curvature settlement area (9), shovel (10), hard rock layer (11), soft rock layer (12), It includes a layer separation space (13) and an un-mined area (14), wherein the U-shaped well is a vertical well (1), a horizontal well (2), a horizontal well horizontal section (3), a horizontal well vertical section (4) and a number It includes a flat slope section 5, the mining device is a tubing pump 15, oil tube 16, oil pumping rod 17, a general casing pipe 18, glass fiber reinforced plastic casing pipe 19, It comprises a plastic docking pipe 20 and a sealing device 6, the draining method comprises the following steps,
① Single coal seam gas mining step: Before the coal is recovered, the horizontal casing pipe 11 of the U-shaped well is subjected to directional drilling and gradual hydraulic crushing, and the directional drilling is directed vertically downwards, 1) mainly performs the drainage work, the horizontal well (2) proceeds with gas mining, and the coal seam (8) and the coal seam gas in the top of the coal seam (8) are mined through crushing cracks, and the mining method is negative pressure mining. , Mining period is set to 8 years;
② Simultaneous stages of drainage and gas recovery: After 8 years of single gas mining, the coal seam (8) recovery begins, and after the mining volume (7) is formed, the sealing device (6) is used to close the horizontal level section (3). 10) Packing is performed in response to the general casing pipe 18 at the position, and the horizontal well horizontal section 3 is divided into two sections of the mining area 7 drainage section and the unmining area 14 gas recovery section, The unexcavated zone 14 narrow coal gas continues to mine, draining the layer separation water in the layer separation space 13 of the mining area 7 curved settling zone 9, and additional pressure drop to the unexcavated zone 14 And desorption occurs;
③ Single-layer separation water discharge step: After moving from the closet 10 to a position corresponding to the closest vertical section 4 near the closet 10, the sealing device 6 is turned off, and at this time, the horizontal well section 3 and Several sets of layer separation spaces 13 are formed within the range of the upper curvature subsidence zone 9, and the layer separation water in the upper layer separation space 13 is conducted by cracking, and water is passed to the layer separation space 13 below it. In this case, at this time, by simultaneously draining using the vertical well (1), the horizontal vertical section (4), and the horizontal well horizontal section (3) that is not damaged by the surrounding rocks, after completion of the mining of the shovel (10) A method of cooperatively discharging top layer separation water and narrow bed gas, characterized in that the well is closed.
상기 수평정 수평 구간(3)은 채굴적(7) 만곡 침하 구역(9) 바닥단에 아래에서 위 방향으로 나타나는 제1층의 상부가 경암층(11)이고 하부가 연암층(12)인 암석 사이의 구역에 설치하고, 수직정(1)은 막장(10) 일측에 인접하고, 수평정(2)은 막장(10)에서 멀며, 수평정 수평 구간(3)은 수평정 경사 구간(5)을 통하여 수평적 수직 구간(4)과 연통하고, 수평정 수평 구간(3)은 회수 막장(10) 환기 갱도에 인접한 일측에 설치하고, 회수 탄층이 비교적 가스 함량이 높은 탄층인 경우, 회수 막장(10) 환기 갱도에 인접한 대응하는 위치에 한 세트의 동일한 구조의 U형정을 배치하는 것을 특징으로 하는 상판 층 분리수와 협탄층 가스 협업 배출 방법.According to claim 1,
The horizontal well horizontal section (3) is a rock with a hard rock layer (11) and a soft rock layer (12) at the bottom of the first layer appearing from bottom to top at the bottom of the mining (7) curved settlement area (9). Installed in the area between, the vertical well (1) is adjacent to one side of the curtain wall (10), the horizontal well (2) is far from the curtain wall (10), the horizontal well horizontal section (3) is the horizontal well slope section (5) Through the horizontal and vertical sections (4), the horizontal well horizontal section (3) is installed on one side adjacent to the recovery tunnel (10) ventilation tunnel, and if the recovered coal seam is a relatively high gas content coal seam ( 10) A method for jointly discharging top layer water and coking bed gas, characterized by arranging a set of U-shapes of the same structure at a corresponding position adjacent to a ventilation tunnel.
상기 회수 막장(10) 후방에 형성되는 채굴적(7) 상판 만곡 침하 구역(9) 내에, 계속해서 층 분리 공간(13)이 분층 출현하여 층 분리수가 모이기 용이하고, 수평정 수평 구간(3)을 최하층에서 층 분리 공간을 형성할 수 있는 경암층(11) 바닥부에 이웃하는 연암층(12) 상부 경계 내에 배치하고, 상기 층 구간은 먼저 한 세트 층 분리 공간(13)을 형성하고, 회수 작업을 진행하면서 층 분리 공간이 형성될 때까지 대기한 후 상기 층 분리 공간을 미채굴 영역(14) 일측에 이웃하는 첫 번째 밀봉 장치(6)를 향하여 열고, 수평정 수평 구간(3)을 두 부분으로 밀봉하여, 미채굴 영역(14)은 계속해서 협탄층 가스에 대한 채굴을 진행하고, 채굴적(goaf area)(7)은 층 분리수를 배출하기 위한 배수 작업을 진행하고, 채굴적(7) 협탄층 가스에 대한 채굴을 함께 고려하여, 채굴 작업을 진행하면서 순차적으로 최신 형성된 층 분리 공간(13)이 미채굴 영역(14) 일측에 인접한 첫 번째 밀봉 장치(6)를 향하도록 하며, 이미 가동된 층 분리 공간(13)이 수직정(1)을 향하는 밀봉 장치(6)를 닫아 수평정 수평 구간(3)이 항상 배수, 가스 채굴의 두 구간으로 나뉘도록 하고, 이는 수평정 수직 구간(4)의 상대적 위치까지 탄층 회수할 때까지 진행한 후 마지막 밀봉 장치(6)를 닫고, 수직정(1), 수평정 수직 구간(4) 및 주변 암석에 의해 파손되지 않은 수평정 수평 구간(3)이 동시에 배수 작업을 진행하는 것을 특징으로 하는 상판 층 분리수와 협탄층 가스 협업 배출 방법.According to claim 1,
Within the mining area 7 formed in the back of the recovery membrane 10, the curved sedimentation zone 9 of the top plate, the layer separation space 13 continues to appear in layers, so that the number of layer separations is easy to collect, and the horizontal level section (3) Is placed within the upper boundary of the soft rock layer 12 adjacent to the bottom of the hard rock layer 11 capable of forming a layer separation space in the lowest layer, and the layer section first forms a set layer separation space 13 and recovers it. While waiting for the layer separation space to be formed while the work is in progress, open the layer separation space toward the first sealing device 6 adjacent to one side of the un-mined area 14, and place the horizontal horizontal section 3 Sealed in part, the un-mined area 14 continues to mine for the coal seam gas, and the goaf area 7 proceeds with a drainage operation to discharge the layer separation water, and the mined area 7 ) Considering the mining of the coking coal gas, while the mining operation is progressing, the newly formed layer separation space 13 is directed toward the first sealing device 6 adjacent to one side of the unmined area 14, and has already been The movable floor separation space 13 closes the sealing device 6 facing the vertical well 1 so that the horizontal well horizontal section 3 is always divided into two sections of drainage and gas mining, which is After proceeding until the coal seam is recovered to the relative position of 4), the last sealing device 6 is closed, and the horizontal well (1), the horizontal well (4), and the horizontal well (3) that is not damaged by surrounding rocks ) Simultaneous drainage work, characterized in that the top layer separation water and coking gas discharged cooperatively.
상기 튜빙 펌프(15)는 수직정(1)과 수평정 수평 구간(3)이 도킹되는 구간의 하부와 수평정 수직 구간(4)의 바닥부에 설치되고, 튜빙 펌프(15) 상방에 오일 튜브(16)가 연결되고, 오일 튜브(16) 내부는 오일 펌핑 로드(17)이고, 상부 석탄 케이빙 회수 설계 중 각 구간의 케이빙 길이에 따라 밀봉 장치의 설치 위치를 결정하고, 밀봉 장치(6)의 설치 수량은 n-1이고(n은 케이빙 구간 수), 수평정 수평 구간(3)에서 2개의 일반 케이싱 파이프(11) 사이의 도킹 지점에 가소성 도킹 파이프(20)를 연결하며, 총 m-1개 가소성 도킹 파이프(20)를 연결해야 하는 것(m은 일반 케이싱 파이프 수량)을 특징으로 하는 상판 층 분리수와 협탄층 가스 협업 배출 방법.According to claim 1,
The tubing pump 15 is installed at the bottom of the section where the vertical well 1 and the horizontal well 3 are docked and at the bottom of the horizontal well 4, the oil tube above the tubing pump 15 (16) is connected, the oil tube (16) inside is an oil pumping rod (17), and determines the installation position of the sealing device according to the length of the caving of each section during the upper coal caving recovery design, and the sealing device (6 ), the installation quantity is n-1 (n is the number of caving sections), and the plastic docking pipe 20 is connected to the docking point between the two regular casing pipes 11 in the horizontal horizontal section 3. M-1 plastic docking pipes 20, characterized in that the connection (m is the number of ordinary casing pipes), the upper layer separation water and narrow bed gas cooperative discharge method.
수평정(2)과 수직정(1)은 모두 직경이 큰 천공 공구로 천공을 진행하고, 수평정 수평 구간(3)과 수직정(1)의 도킹 지점에 유리섬유 강화 플라스틱 케이싱 파이프(19)를 설치하고, 수직정(1) 도킹 구간의 직경을 0.5m까지 기계적 확장을 진행하여 수평정 수평 구간(3)과 수직정(1)을 용이하게 도킹하는 것을 특징으로 하는 상판 층 분리수와 협탄층 가스 협업 배출 방법.According to claim 1,
Both the horizontal well (2) and the vertical well (1) are drilled with a large diameter drilling tool, and the glass well reinforced plastic casing pipe (19) is placed at the docking points of the horizontal well (3) and vertical well (1). The top layer separation water and the coal seam layer are characterized in that the vertical well (1) docking section is mechanically extended to a diameter of 0.5 m to easily dock the horizontal well (3) and vertical well (1). Gas collaborative discharge method.
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