[发明专利]用于开采煤的设备和方法

说明书

本申请是基于2009年8月20日提交的美国临时专利申请序列号61/272,142。

背景技术

本发明是献给乔治奥利西奥的。19世纪后期，16岁的乔治奥利西奥从他的祖国意大利登船来到埃利斯岛的纽约港。他的口袋中仅有六美元。乔治奥利西奥的一生受雇于宾夕法尼亚州东部的无烟煤矿。

开采煤的现有技术方法包括露天开采和地下开采。在露天开采中，位于靠近地表的煤层通过机械移走该煤层上的土而暴露。举例来说，通过使用推土机和运土装备可以移走一个山顶，从而暴露地下煤层。所暴露的煤层是通过使用本领域的普通技术人员已知的机械开采的。

地下煤开采包括将一个竖井沉降到靠近(或进入)煤层的土中。在该煤层内构建一个通风区域。该地下区域的通风允许煤矿工人在煤层面上操作机械装备。煤随后被运到地表。从该煤面去除煤的一种优选方法是长壁开采方法。不管在地下开采中使用何种方法，对矿工而言条件都是非常危险的。尽管关于地下煤开采已经采取了不同的安全预防措施，但是事故仍经常发生。

传统地下煤开采中的一个问题是煤层中存在甲烷气体。一个煤层中天然地灌注有大量甲烷。甲烷是碳的最高度还原的形式，这意味着甲烷容易经历快速氧化。甲烷与氧气(空气)形成一种爆炸性混合物。甲烷具有一个爆炸上限以及一个爆炸下限。甲烷的爆炸上限(UEL)按体积计约为15％。甲烷的爆炸下限(LEL)按体积计约为5％。传统地下开采在低于甲烷的爆炸下限的一个区域中作业。地下矿井中的条件可以通过使用一种“报警灯(bug lamp)”来监测。当煤层面上的大气的构成使得低于甲烷的LEL时，这种“报警灯”以一种亮黄色火焰燃烧。当“报警灯”以在黄色火焰上方具有一种蓝色焰晕地燃烧时，地下大气是高于甲烷的LEL的。这表明了极其危险的条件。立即增加与地上空气的通风来去除这些危险条件。当地下矿井中的大气条件高于甲烷的LEL时，开采作业停止。

发明内容

本发明涉及一种用于开采地下煤的新颖方法。不用从煤层上剥离土。这种方法包括开采深至地壳内的地下煤。半英里深或更深的煤层可以通过使用本发明的方法来开采。如长壁开采煤方法的传统地下开采的危害被实质上减小或甚至消除。在此披露一种开采地下煤、优选地位于地下深处的煤的安全并且高效的方法。

在一个实施例中，本方法包括对地表之下的一个煤层进行定位，并且将一个主竖井沉降到该煤层内。邻近该主竖井构建一个地下控制中心。优选地，该地下控制中心位于该煤层内。该地下控制中心可以是一个盒状的矩形结构。构建一个通风系统以便对该地下控制中心进行通风。该通风系统包括一个通风单元，一个通风扇以及一个通风竖井。该通风扇被定位在地表上。该通风单元被定位在该地下控制中心的内部，并且将新鲜空气从该通风扇供应到该地下控制中心。该通风竖井将地上通风扇与地下通风单元相连接。该通风竖井包括一个第一通路和一个第二通路。该第一通路将新鲜空气从地上供应到该地下控制中心；并且该第二通路将受污染的空气从该地下控制中心去除并且将其释放到地上的大气中。如果该地下控制中心是呈一个盒状形状的矩形单元，那么该矩形单元可以具有的尺寸为如150英尺长，120英尺宽以及30英尺高。