[发明专利]一种井下采空区残留煤层气抽采利用系统

说明书

一种井下采空区残留煤层气抽采利用系统及方法，适用于各种倾角的高瓦斯煤层井下采空区残留煤层气抽采。从地面垂直向主回风巷施工一口地面钻井至与回风巷贯通，并在所施工钻井内插入抽采管Ⅰ。回采结束后，在采空区靠近回风巷一侧预埋抽采管Ⅱ，在其上设置缝槽并用木垛保护缝槽。连接抽采管Ⅰ与抽采管Ⅱ。在地面钻井井口依次安装水环真空泵、螺杆增压泵和吸附塔，从而使井下采空区内的残留煤层气经抽采管Ⅰ与抽采管Ⅱ被抽采至地面，并通过吸附塔提高煤层气浓度，实现对井下采空区内残留煤层气的抽采利用。本发明降低了井下瓦斯事故。该方法具有低耗能、高效能、简便易实施的优点，同时可产生了巨大的经济效益。

技术领域

本发明涉及一种井下采空区残留煤层气抽采利用系统，尤其适用于各种倾角的高瓦斯煤层井下采空区残留煤层气抽采。

背景技术

我国煤炭开采多为井下作业，且矿井瓦斯含量普遍较高。井下工作面回采后形成采空区，这些采空区内散落的遗煤和煤柱会逐渐解吸出大量甲烷气体。甲烷是煤层气的主要成分，它是一种清洁能源，可作为汽车燃气、居民生活用气和用作发电等。我国现阶段抽采井下采空区残留煤层气的方法主要是在井下采空区布置常规的抽采煤层气的埋管。但常规埋管方法的抽采范围小，不能有效抽采采空区内的残留煤层气。

发明内容

本发明的目标是克服已有技术中的不足之处，提供了抽采效率高的一种井下采空区残留煤层气抽采利用系统。它先在从地面向主回风巷竖直施工地面钻井，与主回风巷贯通，随后将插入地面钻井的抽采管与插入采空区内的抽采管连接，然后通过在井口依次安装水环真空泵、螺杆增压泵和吸附塔以实现对井下采空区内残留煤层气的抽采利用。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案步骤如下：

a. 从地面向主回风巷垂直施工直径为113-155mm的地面钻井，使钻井与主回风巷贯通；

b.向地面钻井插入直径为110-152mm的套管至超出地面钻井底部15-20cm，并用水泥密封地面钻井底部与套管之间的空间，形成封孔段Ⅰ；

c. 用水泥密封地面钻井上部与套管之间的空间，形成封孔段Ⅱ；

d. 向套管内插入直径为108-150mm的抽采管Ⅰ并固定；

e. 在距离回风巷3-5m处预埋直径为108-150mm的抽采管Ⅱ；

f. 在抽采管Ⅱ上设置长度为30-50cm的缝槽，缝槽采用木垛保护；

g. 将抽采管Ⅰ与抽采管Ⅱ用法兰盘连接；

h. 在地面钻井的井口处设置第一阀门，在抽采管Ⅰ与抽采管Ⅱ连接处设置第二阀门，并关闭第一阀门和第二阀门；

i. 在井口依次安装水环真空泵、螺杆增压泵和吸附塔，打开第一阀门和第二阀门。

本发明的有益效果：

（1）解决了在井下采空区常规埋管抽采方法抽采煤层气范围小抽采效果差的问题。极大地提高了抽采效果，易于在现场推广应用。

（2）利用地面安装的水环真空泵和螺杆增压泵，通过抽采管Ⅰ和抽采管Ⅱ高效地将井下采空区内的残留煤层气抽出，并通过吸附塔提高煤层气浓度，工艺简单、安全可靠。

附图说明

图1为本发明实施方式的原理图。

图中：1、地面，2、地面钻井，3、主回风巷，4、套管，5、水泥，6、封孔段Ⅰ，7、封孔段Ⅱ，8、抽采管Ⅰ，9、采空区，10、回风巷，11、抽采管Ⅱ，12、缝槽，13、木垛，14、法兰盘，15、井口，16、第一阀门，17、第二阀门，18、水环真空泵，19、螺杆增压泵，20、吸附塔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实例进一步说明：

如图所示，首先从地面1向主回风巷3垂直施工直径为113-155mm的地面钻井2，使之与主回风巷3贯通。紧接着向地面钻井2内插入直径为110-152mm的套管4至超出地面钻井2底部15-20cm，并用水泥5密封地面钻井2底部与套管4之间的空间，形成封孔段Ⅰ6。用水泥5密封地面钻井2上部与套管4之间的空间，形成封孔段Ⅱ7。然后向套管4内插入直径为108-150mm的抽采管Ⅰ8并固定。在采空区9，首先在与回风巷10的距离为3-5m处预埋直径为108-150mm的抽采管Ⅱ11。并在抽采管Ⅱ11上设置长度为30-50cm的缝槽12，缝槽采用木垛13保护。紧接着将抽采管Ⅰ8与抽采管Ⅱ11用法兰盘14连接，在地面钻井2的井口15处设置第一阀门16，在抽采管Ⅰ8与抽采管Ⅱ11连接处设置第二阀门17，并关闭第一阀门16和第二阀门17。然后在井口15依次安装水环真空泵18、螺杆增压泵19和吸附塔20，打开第一阀门16和第二阀门17就可以实现高效抽采采空区9内的残留煤层气。