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专利号: 2020109226066
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 土层或岩石的钻进;采矿
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种深部煤层顶板钻孔煤热气共采方法,其特征在于,包括以下步骤:

第一步,在深部煤层开采区域的第一水平位置设置集中换热站(2),由副井(1)连接取热管路(3)至地面,集中换热站(2)通过主取热管路(3)连接至深部煤层开采的工作面(7),主取热管路(3)结合集中换热站(2)用于将冷水注入工作面(7)并将热水运输至地面;在地表建设瓦斯抽采泵站(4),沿副井(1)向井下巷道布置瓦斯抽采管路(5)用于将瓦斯抽采泵站(4)连接至工作面(7);

第二步,在工作面(7)的顶板和底板上沿开采方向分别布设S型管路(6)用于取热或瓦斯抽采,其中顶板上的S型管路(6)布置在裂隙带;

第三步,在采煤前,先将主取热管路(3)与工作面顶板、底板上的S型管路(6)相连,并结合集中换热站(2)对工作面顶板、底板上的S型管路(6)注水取热;

第四步,在工作面顶板、底板的S型管路(6)出水管处安装水温探测装置用于监测水温,通过在集中换热站(2)控制冷水进水速度来控制水温保持相对稳定;

第五步,在采煤时,工作面顶板上的S型管路(6)停止注水取热,由工作面顶板向工作面煤层打竖向钻孔(8)增加瓦斯抽采的自由面,工作面底板上的S型管路(6)继续注水取热,将工作面顶板上的S型管路(6)连接至瓦斯抽采管路(5)进行当前工作面的瓦斯气体抽采,同时工作面底板上的S型管路(6)继续注水取热,取热和瓦斯抽采不影响煤炭的采掘作业,达到工作面煤热气共采。

2.根据权利要求1所述的深部煤层顶板钻孔煤热气共采方法,其特征在于:所述竖向钻孔(8)的钻孔数量K由工作面长度S、回采长度L及瓦斯抽采半径R决定,其中:

1)根据矿井设计资料确定工作面长度S、回采长度L;

2)通过建立抽采模型,使用数值模拟软件分析某一半径的钻孔抽采瓦斯量的演化规律,得出一定负压下瓦斯抽采半径R;

3)由下列公式计算得出钻孔数量K;

令K=KS×KL,KS=[S/2R],KL=[L/2R]。

3.根据权利要求1或2所述的深部煤层顶板钻孔煤热气共采方法,其特征在于:对于多个工作面煤热气共采的情形,若所述集中换热站(2)至其余水平取热场所距离较远,由集中换热站(2)向各开采区打垂直和水平的钻孔,以减少主取热管路(3)的布置长度。

4.根据权利要求1所述的深部煤层顶板钻孔煤热气共采方法,其特征在于:所述主取热管路(3)所取热水送至地面发电厂减少发电所需燃煤量,或送至室内供暖。

5.根据权利要求1或2所述的深部煤层顶板钻孔煤热气共采方法,其特征在于:对所述主取热管路(3)、S型管路(6)的热水出管部分做隔热处理,避免热害区域的高温扩散至其它工作场所。

6.根据权利要求1或2所述的深部煤层顶板钻孔煤热气共采方法,其特征在于:所述S型管路(6)的两端与主取热管路(3)通过隔热软管相连。