基于厚松散层深部采空区空间的二氧化碳储存方法技术

本发明专利技术公开了一种基于厚松散层深部采空区空间的二氧化碳储存方法，所述储存方法包括：选定注浆孔设计孔位，在所述注浆孔设计孔位钻探施工注浆孔；向采空区内注浆填充水泥基复合浆液及骨料充填料浆，在所述采空区内形成帷幕墙，封堵所述注浆孔；选定CO2灌注孔设计孔位，在所述CO2灌注孔设计孔位钻注CO2灌注孔；利用灌注装置通过CO2灌注孔向采空区内灌注CO2，灌注完成后封堵所述灌注孔。本发明专利技术实施例的基于厚松散层深部采空区空间的二氧化碳储存方法，利用帷幕墙封闭采空区，利用采空区封存CO2，封存效果好，且封存成本低，对实现碳中和目标起到了积极作用，实现废弃矿井的资源化利用，并且还可以在需要时将CO2再次抽出利用，创造经济效益。创造经济效益。创造经济效益。

【技术实现步骤摘要】
基于厚松散层深部采空区空间的二氧化碳储存方法


[0001]本专利技术涉及碳封存
，尤其涉及一种基于厚松散层深部采空区空间的二氧化碳储存方法。

技术介绍

[0002]随着全球经济的高速发展，能源的需求在不断扩大，这导致了传统的化石能源过度开发利用，带来严峻的环境问题。像煤炭和石油这类传统的化石能源的过度利用对生态环境造成严重影响，二氧化碳排放量不断增长，威胁人类生存环境。降低二氧化碳量除了采取主动措施减少排放和提高地球陆地系统对二氧化碳的吸收能力外，对已经产生的二氧化碳进行人为处置成为近年来人们关注的焦点。
[0003]中国具有悠久的煤炭开采历史，迄今为止，有大量的矿井因资源枯竭而报废。煤矿废弃矿井存在大面积的采空垮落区以及废弃巷道和硐室，因此，只要根据采区的情况，调整封存压力和采取适当的封堵措施，可以获得相当可观的二氧化碳封存容量，是短期内一种易于实现的二氧化碳地质封存技术，相关技术中，由于废弃矿井密封难度高，利用废弃矿井封存二氧化碳的效果较差，容易产生泄漏。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0005]为此，本专利技术的实施例提出一种基于厚松散层深部采空区空间的二氧化碳储存方法，所述储存方法对CO2的封存效果好。
[0006]本专利技术实施例的基于厚松散层深部采空区空间的二氧化碳储存方法包括：
[0007]根据矿井采掘资料确定巷道位置,在工作面两侧巷道，采空区外10
‑
20m位置的正上方，选定注浆孔设计孔位，在所述注浆孔设计孔位钻探施工注浆孔；
[0008]通过所述注浆孔向采空区内灌注水泥基复合浆液及骨料充填料浆，在所述采空区内构建帷幕墙，注浆完成后，封堵所述注浆孔，形成采空区密闭空间；
[0009]勘查采空区空隙分布特征，根据勘查成果，在所述采空区密闭空间上方地表与所述帷幕墙对应的范围内选定CO2灌注孔设计孔位，在所述CO2灌注孔设计孔位钻探施工CO2灌注孔，在CO2灌注孔的孔口处安装孔口连接件；
[0010]根据封存条件和不同形态的CO2的特点确定灌注工艺参数，利用灌注装置通过所述CO2灌注孔向所述采空区密闭空间内灌注CO2，灌注完成后关闭所述孔口连接件的阀门。
[0011]本专利技术实施例的基于厚松散层深部采空区空间的二氧化碳储存方法，利用帷幕墙封闭采空区，利用采空区封存CO2，封存效果好，封存CO2体量大，封存技术环保高效，封存过程不产生额外的CO2或其他污染。且封存成本低，对实现碳中和目标起到了积极作用，实现废弃矿井的资源化利用，并且还可以在需要时将CO2再次抽出利用，创造经济效益。
[0012]在一些实施例中，注浆孔的钻探施工方法包括：
[0013]在松散覆盖层上钻进第一注浆孔段，第一注浆孔段贯穿松散覆盖层并进入稳定基
岩层；
[0014]第一注浆孔段钻进完成后，在第一注浆孔段内安装护壁套管；
[0015]在第一注浆孔段的基础上，继续在稳定基岩层上钻进第二注浆孔段至采空区或巷道底板。
[0016]在一些实施例中，当采空区或巷道的顶板未垮落时，第二注浆孔段钻进至采空区或巷道的顶板；
[0017]当采空区的顶板已垮落时，第二注浆孔段钻进至采空区或巷道的底板。
[0018]在一些实施例中，在所述采空区内构建帷幕墙的方法包括：
[0019]按照配比调配所述水泥基复合浆液和所述骨料充填料浆；
[0020]对于大空洞采空区或未垮落巷道，先注浆充填所述骨料充填料浆，再压力注浆所述水泥基复合浆液，对于小裂隙采空区或已垮落巷道，直接灌注所述水泥基复合浆液；
[0021]注浆完成后，采用高浓度水泥砂浆封孔至所述注浆孔的孔口。
[0022]在一些实施例中，所述水泥基复合浆液为体积膨胀型水泥粉煤灰浆液，所述体积膨胀型水泥粉煤灰浆液内掺加有脱硫灰或膨胀剂。
[0023]在一些实施例中，CO2灌注孔的钻探施工方法包括：
[0024]在松散覆盖层上钻进第一灌注孔段，第一灌注孔段贯穿松散覆盖层并进入稳定基岩层；
[0025]第一灌注孔段钻钻进完成后，在第一灌注孔段的基础上，继续在稳定基岩层上钻进第二灌注孔段至采空区；
[0026]第二灌注孔段钻进完成后，在第一灌注孔段和第二灌注孔段内安装灌注内管。
[0027]在一些实施例中，当采空区的顶板未垮落或未充分垮落时，沿工作面的走向设置单排CO2灌注孔；
[0028]当采空区的顶板已垮落时，沿工作面走向设置多排CO2灌注孔。
[0029]在一些实施例中，当采空区的顶板已垮落时，所述CO2灌注孔在倾向上应布设在采空区的非中心区域。
[0030]在一些实施例中，CO2灌注方法包括：
[0031]在输气管道上安装安全阀、泄压阀和压力监测装置，在CO2灌注孔的孔口处安装泄压阀和压力监测装置；
[0032]当灌注气态CO2时，采用第一灌注装置向采空区内灌注CO2，灌注压力为5
‑
10MPa，当灌注液态CO2时，采用第二灌注装置向采空区内灌注CO2，灌注压力为10
‑
15MPa；
[0033]CO2灌注完成后，关闭所述孔口连接件的阀门。
[0034]在一些实施例中，所述孔口连接件上设有可拆卸阀门，
[0035]所述第一灌注装置包括液化站和灌注泵，所述液化站、所述灌注泵和所述孔口连接件通过输气管道依次连接；
[0036]所述第二灌注装置包括储气仓和空压机，所述储气仓、所述空压机和所述孔口连接件通过输气管道依次连接。
附图说明
[0037]图1是本专利技术实施例的基于厚松散层深部采空区空间的二氧化碳储存方法流程
图。
[0038]图2是本专利技术实施例的二氧化碳储存方法的注浆孔平面布设图。
[0039]图3是本专利技术实施例的二氧化碳储存方法的CO2灌注流程图。
[0040]图4是本专利技术实施例的二氧化碳储存方法的CO2灌注孔示意图。
[0041]图5是本专利技术实施例的二氧化碳储存方法的第二灌注装置示意图。
[0042]图6是采空区空隙平面分布特征示意图。
[0043]附图标记：
[0044]1、松散覆盖层；2、稳定基岩层；3、关键层；4、采空区；5、巷道；6、煤柱；7、底板；8、注浆孔；9、CO2灌注孔；10、灌注内管；11、孔口连接件；12、液化站；13、灌注泵；14、储气仓；15、空压机。
具体实施方式
[0045]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0046]下面结合附图描述本专利技术实施例的基于厚松散层深部采空区4空间的二氧化碳储存方法。
[0047]如图1
‑
图5所示，本专利技术实施例的基于厚松散层深部采空区4空间的二氧化碳储存方法包本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于厚松散层深部采空区空间的二氧化碳储存方法，其特征在于，包括：根据矿井采掘资料确定巷道位置，在工作面两侧巷道，采空区外10
‑
20m位置的正上方，选定注浆孔设计孔位，在所述注浆孔设计孔位钻探施工注浆孔；通过所述注浆孔向采空区内注浆充填水泥基复合浆液及骨料充填料浆，在所述采空区内构建帷幕墙，注浆完成后，封堵所述注浆孔，形成采空区密闭空间；勘查采空区空隙分布特征，根据勘查成果，在所述采空区密闭空间上方地表与所述帷幕墙对应的范围内选定CO2灌注孔设计孔位，在所述CO2灌注孔设计孔位钻探施工CO2灌注孔，在CO2灌注孔的孔口处安装孔口连接件；根据封存条件和不同形态的CO2的特点确定灌注工艺参数，利用灌注装置通过所述CO2灌注孔向所述采空区密闭空间内灌注CO2，灌注完成后关闭所述孔口连接件的阀门。2.根据权利要求1所述的二氧化碳储存方法，其特征在于，注浆孔的钻探施工方法包括：在松散覆盖层上钻进第一注浆孔段，第一注浆孔段贯穿松散覆盖层并进入稳定基岩层；第一注浆孔段钻进完成后，在第一注浆孔段内安装护壁套管；在第一注浆孔段的基础上，继续在稳定基岩层上钻进第二注浆孔段至采空区或巷道底板。3.根据权利要求2所述的二氧化碳储存方法，其特征在于，当采空区或巷道的顶板未垮落时，第二注浆孔段钻进至采空区或巷道的顶板；当采空区的顶板已垮落时，第二注浆孔段钻进至采空区或巷道的底板。4.根据权利要求1所述的二氧化碳储存方法，其特征在于，在所述采空区内构建帷幕墙的方法包括：按照配比调配所述水泥基复合浆液和所述骨料充填料浆；对于大空洞采空区或未垮落巷道，先注浆充填所述骨料充填料浆，再压力注浆所述水泥基复合浆液，对于小裂隙采空区或已垮落巷道，直接灌注所述水泥基复合浆液；注浆完成后，采用高浓度水泥砂浆封孔至所述注浆孔的孔...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵文，李建文，邵红旗，方军，王兵强，赵冬，徐小兵，王庆涛，何骞，侯成科，
申请(专利权)人：中煤科工鑫融科技创新发展有限公司中煤科工循环产业研究院山东有限公司，
类型：发明
国别省市：