[发明专利]一种采空区内煤层气及积水同时抽采利用的方法

说明书

本发明属于采空区积水处理及瓦斯利用技术领域，具体涉及一种采空区内煤层气及积水同时抽采利用的方法，解决了现有采空区内积水及煤层气同步抽采利用缺乏有效工艺的问题，本发明基于大多数采空区积水与煤层气共存的现象，采取先向下施工一段较短竖直钻井，再在钻井中搭建钻机平台施工抽采及抽水钻孔的方式，同时对采空区内的煤层气及积水进行抽采利用。随着采空区内积水水位的降低，大量煤层气可从破碎带的遗煤中逸出，通过采空区裂隙带的抽采钻孔进行抽采利用，不仅有效开发利用了采空区内遗留资源，而且将采空区内的积水进行资源化利用，杜绝了由于采空区积水造成的下一煤层开采透水事故隐患，是一项既创造经济效益又消除矿井生产隐患的有益措施。

技术领域

本发明属于采空区积水处理及瓦斯利用技术领域，具体涉及一种采空区内煤层气及积水同时抽采利用的方法。

背景技术

由于我国煤矿生产利用较早，长期地工业化开采后我国遗留了数量巨大的采空区。以山西省为例截止2013年底，采空区面积已达5000平方公里，这些采空区由于曾经采用的生产技术装备落后，煤炭采出率较低，因此在采空区内存在着大量可利用的煤层气资源，据有关数据，仅山西省采空区内煤层气资源量约30亿立方米。煤层气作为一种清洁能源，对其资源化利用可有效缓解我国天然气供应不足的局面，创造可观的经济效益。同时由于煤层气的温室效应是CO2的21倍，对其抽采利用具有良好的环境效益。

目前针对采空区内煤层气的抽采利用，通常只涉及到施工地面抽气钻孔进行抽采利用，而被采空区内积水淹没的遗煤内吸附的煤层气未能高效抽采利用，在抽采煤层气时通常不会对采空区积水进行同步处理。而事实上，绝大部分采空区在形成后均会形成不同程度地积水情况，这些积水淹没采空区内遗煤后，会造成其吸附的煤层气难以逸出，并且大量的积水会对下部煤层开采造成安全隐患，如果只对采空区内的积水进行探放处理，采空区内遗存煤层气会在积水探放的过程中遗失，且由于采空区积水多呈强酸性，探访后若不进行二次处理，还会对周边环境造成污染。

可见，对采空区内积水及煤层气进行同步统筹处理，对合理利用资源，减少安全隐患具有积极的意义。

发明内容

本发明为了解决现有采空区内积水及煤层气同步抽采利用中缺乏有效工艺手段的问题，提供了一种采空区内煤层气及积水同时抽采利用的方法。

本发明是通过如下技术方案实现的：一种采空区内煤层气及积水同时抽采利用的方法，包括如下步骤：

S1.确定煤层气抽采钻孔的终孔位置、抽水井钻孔的终孔位置和立井的钻井施工起始点位置；根据采空区所处区域原工作面的设计说明书、采掘工程平面图，对采空区井进行上下对照后确定采空区边界，根据煤系地层综合柱状图、煤层底板等高线图、矿井地质剖面图判断采空区破碎带、裂隙带、弯屈下沉带的高度及范围，将煤层气抽采钻孔的终孔位置选定在采空区内部距边界30～50 米的垮落带上方10～20 米位置的裂隙带内；根据采空区煤层底板等高线图、矿井地质剖面图、原工作面设计图，将抽水井钻孔的终孔位置选定在采空区内的最低点；通过现场实地勘察，在采空区边界外选择地表起伏相对平缓且距煤层气抽采终孔、抽水井终孔位置及采空区边界位置最近的点作为钻井施工起始点；

S2.自钻井施工起始点位置垂直向下施工立井，立井深度为H₃，H₃的取值范围为40～50 米，立井直径为5～6米，立井施工时同步进行地面废水处理厂和煤层气储存罐的建设施工，废水处理厂和煤层气储存罐分别设置在立井两端且距立井30～40 米地势平坦的位置；