【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及煤与煤系共伴生矿产开发，具体涉及煤系叠置水-煤-气资源协同开发方法。
技术介绍
1、煤系是指内含煤层且具有成因联系的一系列沉积岩层，我国煤系共伴生矿产种类繁多、储量丰富，已发现的173种矿产中，煤系共伴生矿产有85种，包括煤系战略性金属、新能源等矿产，如煤成气、煤系油页岩、煤系石墨、煤系铀矿、煤系铝土矿、煤中镓、煤中锗、煤系高岭土等等。煤系共伴生矿产的矿种多，量大面广，与煤层叠置。
2、目前煤系叠置矿产分矿权开发，多次钻孔勘探导致效率低下，易导致相互影响，彼此不能正常开采，安全风险及环境影响增大。
3、上部含水层-中部煤层-下部天然气储层这一矿产赋存特征在我国较为常见，水作为生活工业的重要保障之一，需要含水层水位维持在正常水平，否则就会造成淡水资源的缺乏，当含水层承压时，水的流失会导致地表沉降。煤炭的开采需要疏放承压含水层中的水以避免突水事故，同时会导致地层的破断塌陷，一旦破坏含水层上下隔水层的结构完整性，就会造成含水层失水失压，导致地下水资源的流失浪费，地层因开采活动移动变形也会对影响区内的抽采钻井造成损害。地表油气输送管路考虑到保温与地面环境美观等因素，一般浅埋在地表几米深度(地表冻土以下)，当油气管路处于煤矿开采沉降区时，可能会因为地表变形而导致油气输送管路损伤破坏。当油气储层位于煤矿采场开采应力扰动区内时，受采动应力影响，油气储层应力状态和油气赋存状态会发生改变，从而影响油气资源的抽采。同时最下部的天然气资源开采需要钻井，这些井筒不可避免的穿过煤层，对煤层的开采造成影响。特殊情况下，
4、因此，在煤系共伴生矿产协调开发的大趋势下，针对上水-中煤-下气这一矿产赋存特征面临的上述问题，需要提出叠置水-煤-气资源协同开发方法，以最大程度上避免水-煤-气三种矿产资源开采的相互影响，减少资源的浪费。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种煤系叠置水-煤-气资源协同开发方法，以解决现有技术中存在的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术的煤系叠置水-煤-气资源协同开发方法，分成常规开采与非常规开采两种情况，其中常规开采情况为水-煤-气资源分区错时协调开采，具体步骤为：
3、s110、勘探确定水-煤-气共生特征：在协调开采区域通过勘探钻孔等手段搜集矿区水文地质信息；
4、s120、布置煤矿采煤工作面：依据共生矿区范围以及煤层赋存特征，确定煤矿工业广场位置，然后确定首采工作面位置及推进方向；
5、s130、确定煤矿采动影响情况：基于前期勘探获取的水文信息，结合煤矿开采工作面的回采工艺设计，确定煤矿采动影响情况，作为采水站与天然气钻井布置的依据；
6、s140、超前煤矿工作面布置采水站：根据煤矿回采工作面的设计规划，在其推进方向上，布置采水站，施工水井至煤矿顶板含水层，将含水层的水抽取到地表作为生活生产用水，同时降低采煤工作面上方承压含水层的水压，实现边疏水降压，边采水利用；
7、s150、在远端与煤矿相向布置地表天然气采区：为了防止天然气井的钻探、生产、封堵等活动对地下水和煤矿造成污染和危害，同时避免采煤对油气井筒的影响，结合煤矿与天然气的一般开采周期，将煤矿采区与天然气采区相向布置；
8、s160、天然气钻井的钻完井：根据天然气储层的赋存特征，选择适合区域地质条件的钻井工艺，在确保地层不受损伤及污染的情况下钻进；
9、s170、布置地表天然气输送管路：天然气抽采至地表后通过管路运输至集输站做进一步处理，并在地表浅埋铺设天然气输送管路；
10、s180、地面天然气钻井退役处理：封闭退役钻井并标定其具体位置，为后续煤矿工作面的布置提供参考；
11、非常规开采分为两种情况，情况i为在煤矿采空区内布置钻井回收天然气资源，具体步骤为
12、s210：勘探确认采空区压实情况：通过物探或钻孔勘探的形式，明确煤矿采空区上覆岩层离层裂隙与破断裂隙的压实自愈情况；
13、s220：对塌陷地表进行平整治理：在确认采空区区域符合钻井条件后，平整治理塌陷地表，为地面井场的构建和输送管路的铺设做好准备；
14、s230：在压实采空区上方构建地面井场：在平整后的塌陷区中部规划地面天然气井场，运输布置钻井所需设备材料，建立天然气采区，回收前期因煤层回采而无法开采的天然气资源；
15、s240：采空区天然气钻井的钻完井：根据天然气储层的赋存特征，选择适合区域地质条件的钻井工艺，在确保地层不受损伤及污染的情况下钻进；
16、s250：布置塌陷区地表天然气输送管路：天然气抽采至地表后通过管路运输至集输站做进一步处理，并在地表铺设天然气输送管路；
17、非常规开采情况ii为建立煤矿井下煤-气共采系统，具体步骤为：
18、s310：开拓煤矿井下天然气采准巷道与硐室：依托煤矿生产系统，在煤矿井下按照工作面采准巷道标准开拓巷道至天然气储层上方，在采准巷道两侧间隔一定距离开拓大尺寸硐室，规划作为井下天然气井场；
19、s320：准备适合煤矿工况的钻采设备：设计改造适合煤矿井下巷道内工作的钻机、钻杆、负压抽采泵、分离器等设备材料，使其满足在煤矿井下钻井的要求；
20、s330：煤矿井下天然气钻完井：根据天然气储层的赋存特征，选取适用于煤矿井下的钻进设备，在确保地层不受损伤及污染的情况下钻进；
21、s340：铺设煤矿井下天然气输送管路：在煤矿井下沿巷道壁铺设气体输送管路，将从天然气井场抽出的天然气输送至地表；
22、s350：煤矿井下退役钻井密封处理：封闭退役钻井并标定其具体位置，避免对后续煤矿工作面的回采造成不良影响；
23、s360：回收区域内煤炭资源：当天然气开采完成后，进行工作面回采，回收煤炭资源，提高资源采出率。
24、进一步地，在步骤s130中，所述煤矿采动影响包括岩层移动影响与流体迁移影响。
25、进一步地，在步骤s140中，所述超前煤矿工作面布置采水站，超前包含空间和时间上的超前，抽水时间早于煤矿工作面开采，抽水位置位于工作面推进方向前方。
26、进一步地，在步骤s150中，所述远端是指在共生矿区距离相对较远的两侧，相向是指煤矿与天然气采区的推进方向相对。
27、进一步地，在步骤s170中，除在地表浅埋输送管路之外，还包括在地面架设天然气输送管路，并在管路外包裹保护材料，防止受外部天气环境影响。
28、进一步地，在步骤s240中，所述采空区天然气钻井的钻完井是指及时下放套管加固井身，平衡钻进压力，确保区域地下含水层的稳定性，并做好本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种煤系叠置水-煤-气资源协同开发方法，其特征在于，协同开发方法分成常规开采与非常规开采两种情况，其中常规开采情况为水-煤-气资源分区错时协调开采，具体步骤为：
2.根据权利要求1所述的煤系叠置水-煤-气资源协同开发方法，其特征在于，在步骤S130中，所述煤矿采动影响包括岩层移动影响与流体迁移影响。
3.根据权利要求1所述的煤系叠置水-煤-气资源协同开发方法，其特征在于，在步骤S140中，所述超前煤矿工作面布置采水站，其超前包含空间和时间上的超前，抽水时间早于煤矿工作面开采，抽水位置位于工作面推进方向前方。
4.根据权利要求1所述的煤系叠置水-煤-气资源协同开发方法，其特征在于，在步骤S150中，所述远端是指在共生矿区距离相对较远的两侧，相向是指煤矿与天然气采区的推进方向相对。
5.根据权利要求1所述的煤系叠置水-煤-气资源协同开发方法，其特征在于，在步骤S170中，除在地表浅埋输送管路之外，还包括在地面架设天然气输送管路，并在管路外包裹保护材料，防止受外部天气环境影响。
6.根据权利要求1所述的煤系叠置水-煤-气资
7.根据权利要求1所述的煤系叠置水-煤-气资源协同开发方法，其特征在于，在步骤S310中，在不影响煤矿生产的情况下，煤矿井下天然气采准巷道与硐室的开拓和井下其他区域的煤炭开采同步进行，确保资源开采效率最大化；天然气采准巷道按照煤矿工作面采准巷道的标准构建，以便后期回收煤炭资源；同时对采准巷道和井场硐室进行锚索网加固支护，保证其服务年限大于天然气钻井抽采年限和工作面回采年限。
8.根据权利要求1所述的煤系叠置水-煤-气资源协同开发方法，其特征在于，在步骤S330中，所述煤矿井下天然气钻完井过程中做好井口密闭，防止天然气泄漏，影响煤矿生产安全。
9.根据权利要求1所述的煤系叠置水-煤-气资源协同开发方法，其特征在于，在步骤S340中，所述煤矿井下天然气输送管路参照瓦斯抽采管路布设方式，天然气管路采用耐高压管路。
10.根据权利要求1所述的煤系叠置水-煤-气资源协同开发方法，其特征在于，在步骤S360中，所述工作面回采依托前期已经开拓好的天然气采准巷道进行。
...【技术特征摘要】
1.一种煤系叠置水-煤-气资源协同开发方法，其特征在于，协同开发方法分成常规开采与非常规开采两种情况，其中常规开采情况为水-煤-气资源分区错时协调开采，具体步骤为：
2.根据权利要求1所述的煤系叠置水-煤-气资源协同开发方法，其特征在于，在步骤s130中，所述煤矿采动影响包括岩层移动影响与流体迁移影响。
3.根据权利要求1所述的煤系叠置水-煤-气资源协同开发方法，其特征在于，在步骤s140中，所述超前煤矿工作面布置采水站，其超前包含空间和时间上的超前，抽水时间早于煤矿工作面开采，抽水位置位于工作面推进方向前方。
4.根据权利要求1所述的煤系叠置水-煤-气资源协同开发方法，其特征在于，在步骤s150中，所述远端是指在共生矿区距离相对较远的两侧，相向是指煤矿与天然气采区的推进方向相对。
5.根据权利要求1所述的煤系叠置水-煤-气资源协同开发方法，其特征在于，在步骤s170中，除在地表浅埋输送管路之外，还包括在地面架设天然气输送管路，并在管路外包裹保护材料，防止受外部天气环境影响。
6.根据权利要求1所述的煤系叠置水-煤-气资源协同开发方法，其特征在于，在步骤s240中，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄炳香，韩晓克，赵兴龙，付玮琪，魏志鹏，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：
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。