【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于地质储氢，涉及一种利用废弃矿井煤柱布置氢气储库的方法。
技术介绍
1、由于地面罐装储氢方式存在储氢容量有限、安全性风险高、能源效率低、储氢成本高的技术缺点，地下储氢技术被视为未来潜在的理想储氢途径。现有同类地下储氢技术主要利用煤矿废弃巷道（cn116201599a）或者储氢岩洞（cn219139138u）等地下构筑空间储氢，这些储氢方式在地下构筑物空间开挖建设与围岩稳定性监测维护成本高，并且存在内衬砌长期耐压密封技术难度大的缺点，难以实现大规模长期储氢应用。
技术实现思路
1、本专利技术克服了现有技术的不足，提出一种利用废弃矿井煤柱布置氢气储库的方法，解决目前存在的地下储氢空间开挖建设、围岩稳定性与密封性监测维护难度大的问题。
2、为了达到上述目的，本专利技术是通过如下技术方案实现的。
3、一种利用废弃矿井煤柱布置氢气储库的方法，包括以下步骤：
4、s1、在具有低渗致密的煤层顶底板的废弃矿井中选取用作储氢的目标煤柱，所述的目标煤柱四周均为巷道；
5、s2、在距离目标煤柱的四面煤帮8-12cm的位置砌筑密封外墙，并用粒径≤5mm的矸石颗粒填充密封外墙与煤帮之间的空间，形成矸石充填区；
6、s3、利用耐压混凝土砌块砖密实充填密封外墙与四邻煤柱之间的巷道空间，形成混凝土砌块砖充填区；然后向混凝土砌块砖充填区至矸石充填区布置钻孔并封孔，该钻孔为注水孔；
7、s4、从依据输氢管路建设条件，从地面向目标煤柱布
8、s5、从氢气注入钻孔注入氢气，使氢气在目标煤柱中以吸附态与游离态两种状态储存，同时从氢气抽采孔抽取氢气，并监测抽取氢气浓度，直到氢气浓度与压力达到目标值，煤层氢储库布置完毕。
9、优选的，所述目标煤柱的前后两侧分别为相平行的第一大巷和第二大巷；所述目标煤层的左右两侧分别为相平行的第二联络巷与第三联络巷，第二联络巷远离目标煤柱的一侧为第一煤柱，第一煤柱远离第二联络巷的一侧为第一联络巷。
10、优选的，从井下向目标煤柱布置氢气注入孔的实施方法为：从第一联络巷的1/2处位置向第一煤柱布置与第一联络巷垂直的钻孔，且孔底至第一联络巷与目标煤柱边界的10m处，并利用抗渗水泥封孔料与钢制封孔管对钻孔开孔处至目标煤柱内10m处进行封孔。
11、更优的，从井下布置氢气抽采孔的实施方法为：从第一联络巷的1/4、3/4处位置分别向第一煤柱布置与第一联络巷垂直的2个钻孔，且孔底至第三联络巷与目标煤柱边界的10m处，并利用抗渗水泥封孔料与钢制封孔管对钻孔开孔处至目标煤柱内10m处进行封孔。
12、优选的，从地面布置氢气注入井的实施方法为：从地面向目标煤柱中部且与第一大巷和第二大巷平行且等间距的位置布置第一l形水平井，且第一l形水平井的水平井段孔底与孔口分别距离目标煤柱两侧边界均为10m，并利用抗渗水泥封孔料与钢制封孔管对l形钻井垂直段进行封孔。
13、更优的，从地面布置氢气抽采井的实施方法为：从地面向目标煤柱中部且距离目标煤柱两侧边界10m的位置分别布置1口与第一大巷平行的第二l形水平井，且第二l形水平井的水平井段孔底与孔口分别距离目标煤柱两侧边界均为10m，并利用抗渗水泥封孔料与钢制封孔管对l形钻井垂直段进行封孔。
14、优选的，所述的煤层顶底板为渗透率＜0.1md的致密低渗岩层。
15、优选的，所述的密封外墙采用抗渗混凝土与耐压混凝土砌块砖砌筑。
16、更优的，所述耐压混凝土砌块砖的抗压强度≥10mpa，所述抗渗混凝土的抗渗等级≥p12。
17、本专利技术相对于现有技术所产生的有益效果为：
18、1、本专利技术巧妙的利用了废弃矿井已有的巷道及煤柱，可通过较低施工成本实现煤层高压氢气储库的布置，提高了废弃矿井残余煤柱、构筑空间、以及矸石等废弃材料的利用价值。
19、2、本专利技术通过耐压混凝土砌块砖对煤柱四邻巷道密实填充，可消除巷道围岩应力集中与应力松动影响，维持储库围岩应力均匀分布与长期稳定性，从而保障了氢气储库高压力、长周期运行。
20、3、饱水的矸石填充区一方面可通过注入水将矸石颗粒缝隙完全饱水填充，实现对煤柱氢气的完全密封，另一方面通过调节饱水压力使煤帮外墙受力稳定，避免高压氢气反复注入抽出过程中的循环荷载引起的混凝土砌块砖填充区变形破裂与密闭性破坏。
21、4、此外，本专利技术可根据实际储氢用氢需求及设施条件灵活选择井下注氢抽氢、井下注氢地面抽氢、井下抽氢地面注氢、地面注氢抽氢等多种氢气注入与抽出钻孔（井）组合布置方式，具有较好的储氢用氢管路布置便捷性。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种利用废弃矿井煤柱布置氢气储库的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种利用废弃矿井煤柱布置氢气储库的方法，其特征在于，所述目标煤柱的前后两侧分别为相平行的第一大巷和第二大巷；所述目标煤层的左右两侧分别为相平行的第二联络巷（4）与第三联络巷（5），第二联络巷（4）远离目标煤柱的一侧为第一煤柱（6），第一煤柱（6）远离第二联络巷（4）的一侧为第一联络巷（3）。
3.根据权利要求2所述的一种利用废弃矿井煤柱布置氢气储库的方法，其特征在于，从井下向目标煤柱布置氢气注入孔的实施方法为：从第一联络巷（3）的1/2处位置向第一煤柱（6）布置与第一联络巷（3）垂直的钻孔，且孔底至第一联络巷（3）与目标煤柱边界的10m处，并利用抗渗水泥封孔料与钢制封孔管对钻孔开孔处至目标煤柱内10m处进行封孔。
4.根据权利要求3所述的一种利用废弃矿井煤柱布置氢气储库的方法，其特征在于，从井下布置氢气抽采孔的实施方法为：从第一联络巷（3）的1/4、3/4处位置分别向第一煤柱（6）布置与第一联络巷（3）垂直的2个钻孔，且孔底至第三联络巷（5）与目标煤
5.根据权利要求2所述的一种利用废弃矿井煤柱布置氢气储库的方法，其特征在于，从地面布置氢气注入井的实施方法为：从地面向目标煤柱中部且与第一大巷和第二大巷平行且等间距的位置布置第一L形水平井，且第一L形水平井的水平井段孔底与孔口分别距离目标煤柱两侧边界均为10m，并利用抗渗水泥封孔料与钢制封孔管对L形钻井垂直段进行封孔。
6.根据权利要求5所述的一种利用废弃矿井煤柱布置氢气储库的方法，其特征在于，从地面布置氢气抽采井的实施方法为：从地面向目标煤柱中部且距离目标煤柱两侧边界10m的位置分别布置1口与第一大巷平行的第二L形水平井，且第二L形水平井的水平井段孔底与孔口分别距离目标煤柱两侧边界均为10m，并利用抗渗水泥封孔料与钢制封孔管对L形钻井垂直段进行封孔。
7.根据权利要求1所述的一种利用废弃矿井煤柱布置氢气储库的方法，其特征在于，所述的煤层顶底板为渗透率＜0.1mD的致密低渗岩层。
8.根据权利要求1所述的一种利用废弃矿井煤柱布置氢气储库的方法，其特征在于，所述的密封外墙采用抗渗混凝土与耐压混凝土砌块砖砌筑。
9.根据权利要求8所述的一种利用废弃矿井煤柱布置氢气储库的方法，其特征在于，所述耐压混凝土砌块砖的抗压强度≥10MPa，所述抗渗混凝土的抗渗等级≥P12。
...【技术特征摘要】
1.一种利用废弃矿井煤柱布置氢气储库的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种利用废弃矿井煤柱布置氢气储库的方法，其特征在于，所述目标煤柱的前后两侧分别为相平行的第一大巷和第二大巷；所述目标煤层的左右两侧分别为相平行的第二联络巷（4）与第三联络巷（5），第二联络巷（4）远离目标煤柱的一侧为第一煤柱（6），第一煤柱（6）远离第二联络巷（4）的一侧为第一联络巷（3）。
3.根据权利要求2所述的一种利用废弃矿井煤柱布置氢气储库的方法，其特征在于，从井下向目标煤柱布置氢气注入孔的实施方法为：从第一联络巷（3）的1/2处位置向第一煤柱（6）布置与第一联络巷（3）垂直的钻孔，且孔底至第一联络巷（3）与目标煤柱边界的10m处，并利用抗渗水泥封孔料与钢制封孔管对钻孔开孔处至目标煤柱内10m处进行封孔。
4.根据权利要求3所述的一种利用废弃矿井煤柱布置氢气储库的方法，其特征在于，从井下布置氢气抽采孔的实施方法为：从第一联络巷（3）的1/4、3/4处位置分别向第一煤柱（6）布置与第一联络巷（3）垂直的2个钻孔，且孔底至第三联络巷（5）与目标煤柱边界的10m处，并利用抗渗水泥封孔料与钢制封孔管对钻孔开孔处至目标煤柱内10m处进行封孔。
5.根据权利...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。