[發(fā)明專利]一種深部煤炭資源流態(tài)化開采方法及系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2021-12-16
• 公開（公告）號: CN114165210B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發(fā)明（設計）人: 滕騰;任朝陽;李召龍;周宏偉;趙毅鑫;張洪偉;陳宇龍
• 申請（專利權）人: 中國礦業(yè)大學（北京）
• 主分類號: E21B43/295
• 分類號: E21B43/295;E21B33/13;E21F15/00
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 趙興華

本發(fā)明提供了一種深部煤炭資源流態(tài)化開采方法及系統(tǒng)，其中方法包括：確定待開采區(qū)域中煤層的工作開采條帶；工作開采條帶處設置有呈排排列的多個煤氣抽采孔；流態(tài)化開采設備將工作開采條帶處的煤礦進行流態(tài)化處理；通過煤氣抽采孔抽取流態(tài)化處理后的煤礦；將抽取流態(tài)化處理后的煤礦后的煤氣抽采孔作為注漿填充孔，并更新煤氣抽采孔；通過注漿填充孔向煤層采空區(qū)填充注漿。本發(fā)明提高鉆孔利用率，節(jié)約人力物力，以及開采的準備時間，且在煤層投入一臺流態(tài)化開采設備對固體煤炭資源原位氣化的煤氣進行地面抽采，無需要開拓巷道、硐室，無需建設資源中轉站，無需煤柱，降低了巷道建設、維護和煤炭運輸成本，同時提高了煤炭資源的采出率。

技術領域

本發(fā)明涉及煤炭開采技術領域，特別是涉及一種深部煤炭資源流態(tài)化開采方法及系統(tǒng)。

背景技術

目前，我國80％的煤礦都是采用井工開采，其存在采出率低、留設煤柱多、支護成本高、安全性差以及經濟效益低等缺點。隨著淺部優(yōu)質厚煤層逐漸開采完畢，傳統(tǒng)井工開采的弊端在經濟性和安全性較差的薄煤層、深部煤層、“三下”壓煤、高硫和高瓦斯煤層等環(huán)境下日益突出。針對深部煤炭資源開采過程中暴露出的安全問題和經濟問題，一批學者提出了深部煤炭資源原位流態(tài)化開采的方法。如公布號為CN113338934A的專利公開了《一種深部煤炭流態(tài)化開采原位氣化裝置》，包括采掘破碎艙、原位氣化艙和充填輸送艙，該裝置可在原位實現(xiàn)深部煤炭的流態(tài)轉化。又如公布號為CN111287748A的中國專利公開了《一種適用于深部煤炭資源的流態(tài)化迴行開采結構及方法》，這種方法解決了將流態(tài)化的煤炭資源輸送到地面的問題，但是該方法需要將在井下開鑿硐室用來建立資源中轉站，同時通過設置不同的提升井或管路等進行資源回收。綜上所述，現(xiàn)有技術對深部固體煤炭資源流態(tài)轉化物的有效回收和煤層前期地面鋪設的鉆孔的科學、重復、有效利用沒有過多說明，且傳統(tǒng)采礦地下巷道掘進量大、井巷建設與維護成本高、留設煤柱多、采出率低、安全性差等問題。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種深部煤炭資源流態(tài)化開采方法及系統(tǒng)，本發(fā)明通過在煤層內布設地面鉆孔進行前期探測、超前改性、煤氣抽采和注漿充填極大地提高鉆孔利用率，提高了煤炭資源的采出率。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種深部煤炭資源流態(tài)化開采方法，包括：

確定待開采區(qū)域中煤層的工作開采條帶；所述工作開采條帶處設置有呈排排列的多個煤氣抽采孔；

流態(tài)化開采設備將所述工作開采條帶處的煤礦進行流態(tài)化處理；

通過所述煤氣抽采孔抽取流態(tài)化處理后的煤礦；

將抽取流態(tài)化處理后的煤礦后的煤氣抽采孔作為注漿填充孔，并更新煤氣抽采孔；

通過所述注漿填充孔向煤層采空區(qū)填充注漿；所述煤層采空區(qū)是對所述待開采區(qū)域中煤層進行流態(tài)化處理并對流態(tài)化處理后的煤礦抽取后形成的。

可選的，所述確定待開采區(qū)域中煤層的工作開采條帶，具體包括：

在待開采區(qū)域設置一排鉆孔作為探測孔；所述鉆孔貫穿所述待開采區(qū)域中所述煤層上的地質層；

通過所述探測孔探測所述待開采區(qū)域的地質參數后，將所述探測孔作為超前改性孔，并平行于所述超前改性孔設置一排鉆孔作為更新后的探測孔；

通過所述超前改性孔對待開采區(qū)域的煤層進行預熱破巖改性處理后，將所述超前改性孔確定為煤氣抽采孔，并更新超前改性孔；

將所述煤氣抽采孔覆蓋的區(qū)域確定為初始開采條帶；

設置立井將流態(tài)化開采設備傳送至所述初始開采條帶處；

將所述初始開采條帶確定為待開采區(qū)域中煤層的工作開采條帶。