抽采纯瓦斯的井筒

技术领域

本发明涉及开采原始煤田煤层气，属采矿技术。

背景技术

美国开采煤层气的技术试验，为自地面向煤层钻孔。2007年停止政府补贴，试验失败。

现有矿井瓦斯抽采技术，为矿井煤层内的通风煤巷，直接连接瓦斯抽采煤孔，抽采时煤层内瓦斯和煤巷中的空气同时被抽入瓦斯抽采孔相混合，混合气，中空气体积占比80％以上，不可利用，只能排空。

发明内容

本发明抽采纯瓦斯的井筒，目的是以井筒取代现有技术的地面钻孔，并阻断空气被抽入瓦斯抽采煤孔，抽采纯瓦斯生产煤层气。

突施本发明，先解决井筒的密封问题。为此，井筒在地面连接直径等于井筒直径的充满水的圆环水槽，井筒盖板下一面连接直径等于井筒直径的圆环插板，圆环插板插入圆形水槽。圆环插板的端部接触圆环水槽的底部，构成圆环水封井筒盖板，将井筒与地面大气隔离。

圆环水封井筒盖板、穿过煤层群各煤层的井筒依次连接各煤层内的钻场壁龛和多个瓦斯抽采煤孔，各瓦斯抽采煤孔孔口处以筛管支护。

为抽采纯瓦斯，需瓦斯置换井筒内的空气。井筒内，与井筒等长的井筒瓦斯注气管道，在地面连接瓦斯用户管网，井筒注气管道上有电磁阀门。插入井筒的抽气管，连接地面抽气机。开启地面抽气机和井筒瓦斯注气管道，在井筒顶部将空气自井筒全部抽出，将等流量瓦斯从井筒底部注入井筒，完成井筒内的瓦斯置换空气。地面瓦斯抽采真空泵，连接插入井筒的井筒瓦斯抽采管道。开启地面瓦斯抽采真空泵，煤层内的瓦斯依次被抽入瓦斯抽采煤孔、井筒、井筒瓦斯抽采管道、地面瓦斯抽采真空泵后，排入瓦斯用户管网。圆环插板和圆形水槽以米的单位的长度，大于井筒瓦斯抽采管道口处对大气压力以米水柱为单位的长度，构成井筒瓦斯负压开采。

为防止井筒内瓦斯置换时，瓦斯抽采煤孔内的瓦斯被抽出，钻场壁龛内有壁龛密闭墙将各瓦斯抽采煤孔封闭。壁龛密闭墙至壁龛端部，为壁龛煤巷。插入壁龛煤巷的壁龛瓦斯管上有电磁阀门，其电导线和控制线通达地面。瓦斯置换空气期间，电磁阀门关闭壁盒瓦斯管。开通井筒瓦斯抽采管道抽采瓦斯时，电磁阀门开通壁龛瓦斯管，构成井筒瓦斯瓦斯负压密闭强式瓦斯抽采。

实施本发明的井筒密封方法，还可以混凝土井壁厚度中间的钢板井筒，在地面连接直径等于井筒直径的圆型钢板井盖。圆形钢板井盖，全圆周边缘，与钢板井筒顶部边缘焊接，构成固定式井筒盖板。

实施本发明，还可钢板井筒顶部，依次全覆盖弹性橡胶板、钢板井盖、重物，构成半固定式井筒盖板。

实施本发明，井筒穿过煤层群最下方煤层，连接煤层群底板岩层内的车场岩巷和水仓岩巷。井筒排水管连接水仓岩巷和地面的抽油机嗑头泵。

实施本发明，为防止井筒出现缝隙漏入空气，需井筒内的瓦斯气压等于大气压力。井筒瓦斯抽采管道连接插入每个瓦斯抽采煤孔的瓦斯管，瓦斯管与煤孔之前的空隙充满填充物，封闭瓦斯抽采煤孔。井筒盖板上有检测井筒内气压和大气压之间压力之差的压差计，压差计连接井筒瓦斯注气管道上的电磁阀门。在井筒内瓦斯置换空气后，开启地面瓦斯抽采真空泵，煤层内的瓦斯和井筒内的瓦斯同时被抽入瓦斯抽采煤孔。同时开通井筒瓦斯注气管道，向井筒内注入瓦斯。以补充井筒内被抽入瓦斯抽采煤孔的瓦斯。压差计的读数自动调控井筒注气管道，增减瓦斯注气流量，保持压差计读数为零压差、井筒内的气压永恒等于大气压力，阻断大气内的空气从井筒的裂缝漏入井筒，构成井筒瓦斯等气压瓦斯抽采。

实施本发明，为在瓦斯抽采过程中，人员可进入井筒对各壁龛的瓦斯抽采进行个性化管理，可移除开筒盖板。开筒瓦斯抽采管道、各壁龛瓦斯管、壁龛内的各瓦斯管依次连接，各瓦斯管与煤孔壁之间的空隙内充满填充物封闭瓦斯抽采煤孔。壁龛内有壁龛密闭墙，壁龛密封墙至壁龛端部为等气压煤巷，各瓦斯管在等气压煤巷内连接壁龛瓦斯管。插入等气压煤巷的壁龛瓦斯注气管，连接井筒瓦斯注气管道。各密闭墙上，有检测等气压煤巷内气压与井筒内气压之差的压差计，压差计连通壁龛瓦斯注气管上的电磁阀门。开启壁龛瓦斯管和壁龛瓦斯注气管，压差计读数调控电磁阀门，自动增减瓦斯注气流量，保持压差计读数为零压差、等气压煤巷内的气压永恒等于井筒气压，阻断等气压煤巷和井筒之间的气体交流，构成壁龛内瓦斯等气压瓦斯抽采。

实施本发明，为扩大井筒的开采范围，车场岩巷、等气压密闭墙、等气压岩巷、挡水墙、穿过各煤层的底部充水的上向岩巷，依次连接各煤层内的瓦斯抽采煤巷、瓦斯抽采煤巷两侧的的多条平行的瓦斯抽采煤孔。沿各瓦斯抽采煤巷全长，有瓦斯注气管连通井筒内的井筒瓦斯注气管道。在上向岩巷内有岩巷抽气管，连接井筒内的抽气管。在上向岩巷内，有岩巷瓦斯抽采管，岩巷瓦斯抽采管连接井筒内的井筒瓦斯抽采管道。同时开通瓦斯注气管和岩巷抽气管，瓦斯置换上向岩巷内和瓦斯抽采煤巷内的空气后，关闭岩巷抽气管。开通岩巷瓦斯抽采管，煤层内的瓦斯被依次抽入瓦斯抽采煤孔、瓦斯抽采煤巷、上向岩巷、岩巷瓦斯抽采管、井筒瓦斯抽采管道、地面瓦斯抽采真空泵。

实施本发明，需防止井筒壁的混凝土支护变形产生裂隙漏气。焊接钢板井筒，钢板井筒在混凝土井壁厚度的中间。

本发明的优点

提供了开采原始煤田煤层气的新技术。

附图说明

图1抽采纯瓦斯的井筒剖面图

图中，1为地面，2为煤层，3为井筒盖板，4为井筒，5为钻场壁龛，6为瓦斯抽采煤孔，7为地面抽气机，8为抽气管，9为井管瓦斯注气管道，10为地面瓦斯抽采真空泵，11为井筒瓦斯抽采管道，12为地面瓦斯用户管道，13为水仓，14为排水管，15为抽油机磕头泵。

图2井筒瓦斯负压密闭墙瓦斯抽采钻场壁龛图

图中，2为煤层，4为井筒，6为瓦斯抽采煤孔，11为井筒瓦斯抽采管道，19为等壁龛墙闭墙，20为壁龛煤巷，21为壁龛瓦斯管，22为电磁阀门。

图3圆环水封井筒盖板剖面图

图中，4为井筒，16为钢板井筒，17为圆环水槽，其内充满水；18为钢板井筒盖板，20为圆环插板。

图4固定式井筒盖板剖面图

图中，4为井筒，16为钢板井筒，18为钢板井盖，21为电焊条镉堆。

图5井筒瓦斯等气压瓦斯抽采壁龛结构剖面图

图中，2为煤层，4为井筒，5为壁龛，6为煤孔，9为井筒瓦斯注气管，11为井筒瓦斯抽采管道，22为瓦斯管，23为充填物。

图6壁龛内瓦斯等气压瓦斯抽采壁龛图

图中，2为煤层，4为井筒，5为壁龛，6为瓦斯抽采煤孔，9为井筒瓦斯注气管道，11为井筒瓦斯抽采巷道，19为等气压密闭墙，20为等气压煤巷，22为瓦斯管，23为充填物。24为壁龛瓦斯管，25为壁龛瓦斯注气管。

图7车场岩巷封闭瓦斯抽采剖面图

图中，4为井筒，8为抽气管，9为井筒瓦斯注气管道，11为井筒瓦斯抽采管道，25为车场岩巷，26为等气压密闭墙，27为等气压岩巷，28为挡水墙，29为上向岩巷，30为瓦斯抽采煤巷，31为瓦斯抽采煤孔，32为井筒瓦斯抽采管道延长管道，33为岩巷瓦斯注气管，34为井筒瓦斯注气管道延长管，35为抽气管延长管。

具体实施方式

界定煤层气生产煤层范围的井田，划分为多个抽采纯瓦斯井筒，逐井筒替建设和接替生产。其中，位于井田中央者为首采井筒，其地面建有瓦斯抽采真空泵，分别以地面管线连接各井筒，供各井筒轮流使用。