[发明专利]一种采用新型催化剂转化煤层瓦斯的方法

说明书

本发明公开了一种采用新型催化剂转化煤层瓦斯的方法，属于煤层瓦斯抽采领域，具体步骤包括：(1)在待开采煤层布置一系列钻场，通过钻场向煤层布置钻孔；(2)将含有催化剂的溶液沿钻孔注入待开采煤层，在催化作用下将煤层内瓦斯直接氧化为甲醇并溶于含有催化剂的溶液中；(3)将含有催化剂的甲醇溶液从煤层中抽取出来，通过井下分离系统将其中的催化剂与甲醇溶液分离开，分离后的催化剂再次注入煤体，实现催化剂溶液的循环利用，甲醇溶液提纯后储存到甲醇储存罐中。本发明不仅可以将游离状态的瓦斯抽取出来，而且可以将附着在煤体上的瓦斯抽取出来，极大的提高了瓦斯抽采效率，同时将瓦斯转化溶解，使得瓦斯抽采安全性得到极大提高。

技术领域

本发明涉及煤矿瓦斯抽采领域，具体涉及一种采用新型催化剂转化煤层瓦斯的方法。

背景技术

瓦斯又称“煤层气”是煤矿安全生产的主要灾害之一，近些年随着我国煤矿的开采强度和开采深度不断增大，受高地应力、高瓦斯压力及高瓦斯含量的影响，煤矿瓦斯灾害逐渐成为矿井灾害的主要内容，同时，瓦斯又作为一种能源物质，由于收集难度大，储存危险性高等因素影响，使得瓦斯的利用率极低，造成能源物质的大量浪费。瓦斯抽采作为防范瓦斯事故的重要手段，不仅可以大幅降低煤层瓦斯含量，还可以将瓦斯这种资源收集起来加以利用。

目前我国常用的瓦斯抽采手段有：水压致裂，深孔预裂爆破和瓦斯抽放钻孔，其中，水压致裂由于向煤体注入大量水导致工作面回采时湿度太大，影响生产效率；深孔预裂爆破需要使用炸药，容易产生明火导致瓦斯灾害；瓦斯抽放孔通过煤体内外压差抽采瓦斯，对游离状态的瓦斯抽采效率较高，而对于附着于煤体的瓦斯，抽采效果则大幅降低。

综上所述，现有瓦斯抽采办法存在不能有效解决安全高效抽采瓦斯，同时对后续采煤环境造成影响等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种采用新型催化剂转化煤层瓦斯的方法，不仅可以安全高效抽采煤层瓦斯，降低瓦斯的危险性，而且可以改善工作面生产条件，为后续开采提供良好的作业环境。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种采用新型催化剂转化煤层瓦斯的方法，包括以下步骤：

(1)在待开采煤层布置一系列钻场，通过钻场向煤层布置顺层钻孔；

(2)通过催化剂注入系统将含有催化剂的溶液沿钻孔注入待开采煤层，在催化作用下将煤层内瓦斯直接氧化为甲醇并溶于催化剂溶液中，所述催化剂为含有2-甲基菲咯啉配体的铱催化剂；

(3)通过抽液设备将含有催化剂的甲醇溶液从煤层中抽取出来，再通过井下分离系统将其中的催化剂与甲醇溶液分离开，分离后的催化剂溶液再次注入煤体，实现催化剂的循环利用，甲醇溶液提纯后储存到甲醇储存罐中。

进一步地，步骤(1)在待开采工作面掘进巷中布置一系列钻场，操作步骤为：①在待开采工作面一侧布置一系列钻场，在钻场内布置一系列注液孔，用于将含有催化剂的溶液注入煤体，②催化剂溶液注射完成后，通过高压泵将新鲜空气注入煤体，为瓦斯转化为甲醇提供物质条件；③在待开采工作面的另一侧布置一系列钻场，在钻场内布置一系列抽液孔，用于将与煤体瓦斯反应完成的含有甲醇的催化剂溶液抽取出来。

进一步地，所述催化剂注入系统包括原料制备设备、混料设备、泵送设备和注液设备，所有设备均位于轨道大巷硐室内。其中所述原料制备设备包括催化剂制取设备和给水设备，所述混料设备包括搅拌池和搅拌机，所述泵送设备包括高压泵和泵送控制器，催化剂制取设备和给水设备的输出端分别连通搅拌池的进料端，搅拌池连接搅拌机，搅拌池的出料口通过管道连接高压泵的入口，高压泵的出口通过管道连接注液设备，泵送控制器设置在高压泵与注液设备之间的管道上。

优选的，所述井下分离系统包括分离设备和提纯设备，分离设备的入口连接抽液设备，分离设备的液相出口连接提纯设备的入口，提纯设备的出口连接甲醇 存储罐。

优选的，所述提纯设备为精馏提纯设备。