一种急倾斜煤层流态化开采的方法技术

本发明专利技术提供的急倾斜煤层流态化开采的方法对煤层进行破碎，然后利用微生物对煤进行分解，制备高效可燃气体，并对其进行回收；本发明专利技术通过能够分解煤炭并产生大量氢气和烷烃气体的煤炭分解厌氧菌对破碎后的煤炭进行分解，由于煤炭分解阶段保证生成可燃气体不外散，反应空间密闭，无氧气流通，因此，制备的菌种能在厌氧环境下大量繁殖，大大提升了急倾斜煤层的采出率及煤炭就地转化率，可以实现煤炭不升井原位转化。实验结果表明，本发明专利技术提供的急倾斜煤层流态化开采的方法采出率可达80％，就地转化率接近100％。

A method for fluidization mining in steep seam

The fluidized mining method of steeply inclined coal seam provided by the invention breaks up the coal seam, and then decomposes the coal by microorganisms to prepare high-efficient combustible gas and recycle it; The coal is divided into broken coal by anaerobic bacteria which can decompose coal and produce a large amount of hydrogen and alkane gas. Solution, because the coal decomposition phase guarantees the formation of combustible gas not to disperse, reaction space is closed, anaerobic airflow, therefore, the prepared bacteria can multiply in a large number under anaerobic environment, greatly improving the recovery rate of steeply inclined coal seam and coal in-situ conversion rate, and realizing the in-situ conversion of coal in non-ascending wells. The experimental results show that the method of fluidized mining in steeply inclined coal seam provided by the invention can achieve 80% recovery rate and 100% in-situ conversion rate.

【技术实现步骤摘要】
一种急倾斜煤层流态化开采的方法
本专利技术涉及煤炭开采
，特别涉及一种急倾斜煤层流态化开采的方法。
技术介绍
急倾斜煤层是指地下开采时煤层倾角大于45°的煤层。急倾斜煤层储量占我国煤炭总储量的4％，而南方地区80％的矿区赋存有急倾斜煤层，因此，急倾斜煤层开采的产量在边远山区以及缺煤地区总产量中占有相当比重，对地区的发展起着重要的作用。煤矿开采的核心是采煤方法，因此，恰当的采煤方法是煤矿安全高效开采的关键。急倾斜煤层开采方法主要为倒台阶法、伪斜长壁法和水平分段法等。在急倾斜开采的现有技术中，由于工作面采下的煤块可自动下滑，可能导致支护设备滑倒砸伤人员；并且由于煤层顶底板都容易盐倾斜方向滑动，支架稳定性差，增加采煤和支护的难度；此外，由于急倾斜煤层的地质构造复杂，采煤工作面推进速度较慢，导致开采效率低，煤层自燃情况严重。综上所述，由于急倾斜煤层的构造的特殊性，难以机械化，导致急倾斜煤层的采出率和煤炭的就地转化率低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种急倾斜煤层流态化开采的方法。本专利技术提供的方法煤层的采出率和煤炭的就地转化率高。本专利技术提供了一种急倾斜煤层流态化开采的方法，包括以下步骤：(1)布置煤炭开采工业广场后进行钻井，得到主井和副井；将煤层开采区域沿垂直方向自上而下划分为多个开采工作层，每个开采工作层沿垂直方向自上而下依次包括破碎层和保留层；在所述副井中铺设加压管，使所述加压管的一端与地面相连，另一端与所述破碎层连通；在所述主井与破碎层之间设置抽采钻孔，使破碎层与主井连通；(2)对所述破碎层的煤矿进行破碎，得到破碎煤炭；在所述破碎煤炭中施撒煤炭分解厌氧菌；(3)封堵所述破碎层，在厌氧环境下对所述破碎煤炭进行分解，得到可燃气体；(4)使加压液经加压管进入破碎层，将所述可燃气体经抽采钻孔排出后收集。优选的，所述主井和副井分别位于煤层开采区域水平方向的两侧；所述主井和副井的深度与煤层开采区域的深度相同。优选的，所述主井和副井的倾角与煤层倾角相同。优选的，所述每个开采工作层的高度独立地为5±0.5m。优选的，所述每个破碎层的高度独立地为4±0.25m；每个保留层的高度独立地为1±0.25m。优选的，所述步骤(2)具体包括：将破碎设备经副井沿破碎层的煤体边缘开始进行破碎和施撒煤炭分解厌氧菌，所述破碎和施撒完成后，退出所述破碎层，进入下一破碎层。优选的，所述破碎煤炭的粒径为20cm以下。优选的，所述步骤(3)的厌氧环境通过如下方式得到：在破碎设备的出入口设置封堵墙，然后将加压液经加压管通入破碎层，得到厌氧环境。优选的，所述破碎层安装气体监测装置，对可燃气体进行监测，待可燃气体的浓度稳定时完成分解。优选的，完成所述开采工作层的开采后，按照相同的方式对相邻下一开采工作层进行开采，至全部开采工作层的开采结束。本专利技术提供的急倾斜煤层流态化开采的方法包括以下步骤：布置煤炭开采工业广场后进行钻井，得到主井和副井；将煤层开采区域沿垂直方向自上而下划分为多个开采工作层，每个开采工作层沿垂直方向自上而下依次包括破碎层和保留层；在所述副井中铺设加压管，使所述加压管的一端与地面相连，另一端与所述破碎层连通；在所述主井与破碎层之间设置抽采钻孔，使破碎层与主井连通；对所述破碎层的煤矿进行破碎，得到破碎煤炭；在所述破碎煤炭中施撒煤炭分解厌氧菌；封堵所述破碎层，在厌氧环境下对所述破碎煤炭进行分解，得到可燃气体；使加压液经加压管进入破碎层，将所述可燃气体经抽采钻孔排出后收集。本专利技术对煤层进行破碎，然后利用微生物对煤进行分解，制备高效可燃气体，并对其进行回收；本专利技术通过能够分解煤炭并产生大量氢气和烷烃气体的煤炭分解厌氧菌对破碎后的煤炭进行分解，由于煤炭分解阶段保证生成可燃气体不外散，反应空间密闭，无氧气流通，因此，制备的菌种能在厌氧环境下大量繁殖，大大提升了急倾斜煤层的采出率及煤炭就地转化率，可以实现煤炭不升井原位转化。实验结果表明，本专利技术提供的急倾斜煤层流态化开采的方法采出率可达80％，就地转化率接近100％。并且，本专利技术提供的急倾斜煤层流态化开采的方法提高了煤炭开采的安全性能；在经济效益上，有效降低了建矿成本、开采成本；在环境方面，解决了矸石占地堆积以及地面煤仓储煤对空气的污染问题；且分解反应后的残渣就地充填，缓解了地表沉陷现象。附图说明图1为急倾斜煤层流态化开采的方法巷道及工作层布置示意图；图2为急倾斜煤层流态化开采的系统布置示意图；其中，1-副井、2-加压管、3-主井、4-抽采钻孔、5-破碎层、6-保留层、7-未采层、8-超挖部分、9-储气罐、10-净化分离室。具体实施方式本专利技术提供了一种急倾斜煤层流态化开采的方法，包括以下步骤：(1)布置煤炭开采工业广场后进行钻井，得到主井和副井；将煤层开采区域沿垂直方向自上而下划分为多个开采工作层，每个开采工作层沿垂直方向自上而下依次包括破碎层和保留层；在所述副井中铺设加压管，使所述加压管的一端与地面相连，另一端与所述破碎层连通；在所述主井与破碎层之间设置抽采钻孔，使破碎层与主井连通；(2)对所述破碎层的煤矿进行破碎，得到破碎煤炭；在所述破碎煤炭中施撒煤炭分解厌氧菌；(3)封堵所述破碎层，在厌氧环境下对所述破碎煤炭进行分解，得到可燃气体；(4)使加压液经加压管进入破碎层，将所述可燃气体经抽采钻孔排出后收集。本专利技术布置煤炭开采工业广场后进行钻井，得到主井和副井。本专利技术对所述布置煤炭开采工业广场和钻井的操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的井工开采布置和钻井方法即可。在本专利技术中，所述主井和副井优选分别位于煤层开采区域水平方向的两侧。在本专利技术中，所述主井和副井的深度优选与煤层开采区域的深度相同。本专利技术对所述主井和副井的宽度没有特殊的限定，根据待开采的煤层条件确定即可。在本专利技术中，所述主井和副井的倾角优选与煤层倾角相同。在本专利技术中，所述主井用于抽采和排出制备的可燃气体；所述副井用于运输物料、机械设备和铺设管线。本专利技术将煤层开采区域沿垂直方向自上而下划分为多个开采工作层，每个开采工作层沿垂直方向自上而下依次包括破碎层和保留层。在本专利技术中，由于煤层开采区域的深度较大，将其沿纵向深度分多个水平的开采工作层，便于有限密闭空间可燃气体的转化和排出。本专利技术优选在上一工作层开采结束后，开始下一阶段工作。本专利技术对所述开采工作层的数量没有特殊的限定，根据煤层开采区域的高度确定即可。在本专利技术中，所述每个开采工作层的高度独立地优选为5±0.5m。在本专利技术中，所述每个破碎层的高度独立地优选为4±0.25m；每个保留层的高度独立地优选为1±0.25m。在本专利技术中，所述破碎层用于煤炭破碎和分解制气，所述保留层能够保持下一开采层的稳定。得到主井和副井且确定开采工作层后，本专利技术在所述副井中铺设加压管，使所述加压管的一端与地面相连，另一端与所述破碎层连通。在本专利技术中，所述加压管与地面相连的一端优选连接有加压泵。在本专利技术中，当所述破碎层有多个时，所述加压管的一端优选分别与多个破碎层连通。在本专利技术中，为防止加压液在管中发生沉积堵管现象，所述加压管与破碎层连通的末端向下倾斜30度。在本专利技术中，所述加压管优选紧贴于副井的井壁设置。本专利技术对所述加压管的尺寸和材质没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的加压管即可。在本专利技术中，所述加压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种急倾斜煤层流态化开采的方法，包括以下步骤：(1)布置煤炭开采工业广场后进行钻井，得到主井和副井；将煤层开采区域沿垂直方向自上而下划分为多个开采工作层，每个开采工作层沿垂直方向自上而下依次包括破碎层和保留层；在所述副井中铺设加压管，使所述加压管的一端与地面相连，另一端与所述破碎层连通；在所述主井与破碎层之间设置抽采钻孔，使破碎层与主井连通；(2)对所述破碎层的煤矿进行破碎，得到破碎煤炭；在所述破碎煤炭中施撒煤炭分解厌氧菌；(3)封堵所述破碎层，在厌氧环境下对所述破碎煤炭进行分解，得到可燃气体；(4)使加压液经加压管进入破碎层，将所述可燃气体经抽采钻孔排出后收集。

【技术特征摘要】
1.一种急倾斜煤层流态化开采的方法，包括以下步骤：(1)布置煤炭开采工业广场后进行钻井，得到主井和副井；将煤层开采区域沿垂直方向自上而下划分为多个开采工作层，每个开采工作层沿垂直方向自上而下依次包括破碎层和保留层；在所述副井中铺设加压管，使所述加压管的一端与地面相连，另一端与所述破碎层连通；在所述主井与破碎层之间设置抽采钻孔，使破碎层与主井连通；(2)对所述破碎层的煤矿进行破碎，得到破碎煤炭；在所述破碎煤炭中施撒煤炭分解厌氧菌；(3)封堵所述破碎层，在厌氧环境下对所述破碎煤炭进行分解，得到可燃气体；(4)使加压液经加压管进入破碎层，将所述可燃气体经抽采钻孔排出后收集。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述主井和副井分别位于煤层开采区域水平方向的两侧；所述主井和副井的深度与煤层开采区域的深度相同。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述主井和副井的倾角与煤层倾角相同。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述每个开采工作...

【专利技术属性】
技术研发人员：王家臣，杨胜利，唐岳松，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11