一种煤基固废充填全周期封存二氧化碳方法技术

一种煤基固废充填全周期封存二氧化碳方法，步骤如下：地面充填站及二氧化碳储存站分别布置管路，充填站的充填管路延伸至充填支巷上巷口，二氧化碳储存站的输送管路延伸至充填支巷内，挂设在充填支巷顶板；将超临界

【技术实现步骤摘要】
一种煤基固废充填全周期封存二氧化碳方法


[0001]本专利技术涉及一种负碳充填开采方法，特别是一种煤基固废充填全周期封存二氧化碳方法
。

技术介绍

[0002]我国能源结构决定了煤炭是我国能源安全的“压舱石”，据估计，
2030
年煤炭在我国一次能源中的占比依旧会在
50
％以上
。
中国
CO2排放近
80
％源于煤炭能源的消费使用，煤炭行业高质量低碳化发展是中国实现碳中和目标的关键，同时我国生态固碳仍面临一些挑战，而物理固碳技术是实现碳中和的兜底技术，因此
CO2封存技术被认为是减少温室气体排放
、
实现“双碳”目标的重要途径之一
。
充填开采作为矿山固废综合利用的绿色开采技术，解决了矿山固废堆积问题
、
环境污染问题，地表沉陷问题等，该技术适用性广
、
可塑性强
。
因此，将充填开采与固碳封存结合起来，亟需创新一种全周期地下固碳封存充填方法
。

技术实现思路

[0003]技术问题：本专利技术的目的是针对现有技术对固碳封存存在的不足，提供煤基固废充填全周期封存二氧化碳方法
。
[0004]技术方案：
[0005]一种煤基固废充填全周期封存二氧化碳方法，步骤如下：
[0006](1)
地面充填站及二氧化碳储存站分别布置管路输送至井下，充填站的充填管路延伸至充填支巷上巷口，二氧化碳储存站的输送管路延伸至充填支巷内，挂设在充填支巷顶板；
[0007](2)
将超临界
CO2注入胶结料搅拌机中，超临界
CO2与胶结料反应固化封存部分超临界
CO2；
[0008](3)
胶结料浆通过充填管路输送至井下支巷口，超临界
CO2通过输送管路输送到充填支巷内，与胶结料浆共同封存；
[0009](4)
通过充填支巷内的输送管路持续通入超临界
CO2，在充填体凝固过程中，与胶结材料内的碱性物质发生化学反应，固化封存超临界
CO2。
[0010]进一步的，在执行步骤
(1)
‑
(4)
的同时掘进采煤支巷，采煤支巷和充填支巷间隔布置，在采煤支巷完成开采后，执行步骤
(1)
‑
(4)
填充该采煤支巷，并同时紧贴完成充填后的充填支巷掘进另外一条采煤支巷，进行循环作业
。
[0011]进一步的，采煤支巷开设于运输巷和回风巷之间，采用掘进机
、
连采机
、
掘锚一体机采煤，并布置局部通风机供风，完成开采后成为充填支巷
。
[0012]进一步的，在步骤
(2)
中，二氧化碳气体流量不高于
1.5L/min
，搅拌速度不低于
320rpm
，使胶结料浆与
CO2充分接触
。
[0013]进一步的，在步骤
(1)
布置管路的同时，对充填支巷做防渗
、
防漏液处理
。
[0014]进一步的，所述的胶结材料配比为：料浆浓度
75
～
85
％，水泥固料占比
10
～
15
％，
粉煤灰固料占比5～
35
％，矸石固料占比
50
～
80
％，
28d
强度不低于
2.5MPa。
[0015]有益效果：
[0016]本专利技术的一种煤基固废充填全周期封存二氧化碳方法，从制备阶段
、
充填阶段
、
养护阶段均固定一定量的
CO2，同时规模化处置矿山固废，形成
CO2资源综合化利用模式，促进实现矿山自身碳中和，助力加快实现资源领域“双碳”目标，确保煤炭开采与利用阶段产生的
CO2气体可以全部固化封存于地下
。
同时采用充填开采方法，可以控制地表下沉，保护地下水资源，实现“近零生态损害”的绿色开采技术
。
此方法提供了一种负碳充填开采方法，为矿区实现自身碳中和提出了可行方案与理论指导
。
此充填方法技术创新强
、CO2封存效果好
、
适用范围广，应用前景十分广阔
。
附图说明
[0017]图1为本专利技术一种煤基固废充填全周期封存二氧化碳方法三维布置图
。
[0018]图2为本专利技术一种煤基固废充填全周期封存二氧化碳充填支巷宽度数值模拟图
。
[0019]图3为本专利技术一种煤基固废充填全周期封存二氧化碳开采支巷间距数值模拟图
。
[0020]图中，1‑
超临界
CO2储存站；2‑
搅拌机；3‑
煤基固废充填材料；4‑
超临界
CO2输送管路；5‑
料浆输送管路；6‑
矸石；7‑
超临界
CO2；8‑
胶结料浆；9‑
超临界
CO2喷嘴
。1、2、3、4
为制备阶段封存
CO2，
1、2、6、7、8、9
为充填泵注阶段封存
CO2；
1、9
为硬化阶段封存
CO2。
具体实施方式
[0021]下面结合附图对本专利技术的一个实施例作进一步的描述：
[0022]本专利技术实施例提供一种煤基固废充填全周期封存二氧化碳方法，步骤如下：
[0023](1)
地面充填站及二氧化碳储存站分别布置管路输送至井下，充填站的充填管路延伸至充填支巷上巷口，二氧化碳储存站的输送管路延伸至充填支巷内，挂设在充填支巷顶板；
[0024](2)
将超临界
CO2注入胶结料搅拌机中，超临界
CO2与胶结料反应固化封存部分超临界
CO2；
[0025](3)
胶结料浆通过充填管路输送至井下支巷口，超临界
CO2通过输送管路输送到充填支巷内，与胶结料浆共同封存；
[0026](4)
通过充填支巷内的输送管路持续通入超临界
CO2，在充填体凝固过程中，与胶结材料内的碱性物质发生化学反应，固化封存超临界
CO2。
[0027]采煤支巷开设于运输巷和回风巷之间，采用掘进机
、
连采机
、
掘锚一体机采煤，并布置局部通风机供风，完成开采后成为充填支巷
。
对充填支巷进行充填，然后再紧贴充填体采煤，依次循环
。
[0028]优选的，在执行步骤
(1)
‑
(4)
的同时掘进采煤支巷，采煤支巷和充填支巷间隔布置，在采煤支巷完成开采后，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种煤基固废充填全周期封存二氧化碳方法，其特征在于：步骤如下：（1）地面充填站及二氧化碳储存站分别布置管路输送至井下，充填站的充填管路延伸至充填支巷上巷口，二氧化碳储存站的输送管路延伸至充填支巷内，挂设在充填支巷顶板；（2）将超临界
CO2注入胶结料搅拌机中，超临界
CO2与胶结料反应固化封存部分超临界
CO2；（3）胶结料浆通过充填管路输送至井下支巷口，超临界
CO2通过输送管路输送到充填支巷内，与胶结料浆共同封存；（4）通过充填支巷内的输送管路持续通入超临界
CO2，在充填体凝固过程中，与胶结材料内的碱性物质发生化学反应，固化封存超临界
CO2。2.
根据权利要求1所述的一种煤基固废充填全周期封存二氧化碳方法，其特征在于：在执行步骤（1）
‑
（4）的同时掘进采煤支巷，采煤支巷和充填支巷间隔布置，在采煤支巷完成开采后，执行步骤（1）
‑
（4）填充该采煤支巷，并同时紧贴完成充填后的充填支巷掘进另外一条采煤支巷，进行循环作业
。3.
根据权利要求2所述的一种煤基固废充填全周期封存二氧化碳方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张吉雄，谢和平，周楠，张强，张羽者，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：