本發(fā)明涉及煤炭開采領域，尤其涉及煤炭開采中的瓦斯集聚、分離、提純及利用的一種廢棄礦井井下分離利用瓦斯的方法。
背景技術：
隨著煤炭去產(chǎn)能的深入推進，大批煤礦被淘汰，成為廢棄礦井。井封了，地下遺留的煤、煤層氣、巷道還在，礦關人散，就這么簡單粗暴地將各種資源棄之不管，實在可惜。到2020年廢棄礦井數(shù)量將達到1．2萬個，按每個礦井地下資源空間60萬立方米計算，相當于一座千萬人口大城市的空間。
廢棄礦井中，尤其是高瓦斯或突出礦井，其中仍有大量的瓦斯（煤層氣）存在，若能加以利用，不僅可以提高資源利用率，而且能減少瓦斯排空造成的大氣污染?，F(xiàn)有瓦斯利用技術如低濃度瓦斯催化利用技術、低濃度瓦斯發(fā)電、高濃度瓦斯發(fā)電以及高濃度瓦斯壓縮、提純、液化利用技術等。而若要對瓦斯進行高效利用，必須提高瓦斯?jié)舛?，當前提高瓦斯?jié)舛鹊姆椒ǎ饕臍怏w分離技術如膜分離、變壓吸附和深冷分離技術。當前經(jīng)濟適用的礦井瓦斯分離技術主要為變壓吸附與深冷分離技術相結合，其技術原理主要為：變壓吸附技術主要原理為將40％左右的瓦斯加壓到7～8個大氣壓并送入吸附罐，吸附罐中主要吸附材料為活性碳，利用活性碳對不同氣體的選擇性吸附將瓦斯吸附在活性碳微孔內(nèi)，在活性碳吸附飽和時再將吸附罐減壓釋放出濃度在80％以上的高濃度瓦斯，再進行下一循環(huán)的吸附過程。經(jīng)過變壓吸附分離出來的瓦斯?jié)舛燃s為80％，貯運仍不便，需采取深冷分離技術，將瓦斯?jié)舛忍峒兘?00％，瓦斯提純?nèi)蝿站退阃瓿闪?。對變壓吸附技術來說，一般要求分離前混合氣體中瓦斯?jié)舛炔恍∮?0％，以保證瓦斯提純的成本不會太高。對于濃度在10％左右甚至更低濃度瓦斯，由于瓦斯?jié)舛仍诒ㄏ拗祪?nèi)，具有很高的危險性且由于濃度低、提純成本太高，目前的分離技術對于這一部分濃度的瓦斯由于分離成本太高而不能分離。
由此可見，現(xiàn)有的瓦斯分離技術需要的瓦斯量很大、要求瓦斯?jié)舛容^高且氣源穩(wěn)定。對于廢棄礦井，若能通過有效的瓦斯分離技術，提高瓦斯?jié)舛龋瑒t可有利用廢棄礦井瓦斯利用的有效性。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種廢棄礦井井下分離利用瓦斯的方法，分離成本低、分離效率高的分離廢棄礦井中瓦斯的方法。
本發(fā)明的技術方案如下：
一種廢棄礦井井下分離利用瓦斯的方法，包括有以下工藝步驟：
1)根據(jù)廢棄礦井具體情況，選擇一個位置靠上、距離各瓦斯聚集區(qū)距離適中的巷道或天然空洞，作為瓦斯收集洞；
2)封閉廢棄礦井的各個高瓦斯區(qū)域，在其所有出口砌筑密閉墻體，將高瓦斯區(qū)域與外界完全隔斷；
3)通過鉆孔或巷道方式聯(lián)通各高瓦斯區(qū)域和瓦斯收集洞；
4)瓦斯進氣通道設在瓦斯收集洞較低區(qū)域，瓦斯出氣管道設在瓦斯收集洞較高區(qū)域；
5)抽取瓦斯的管道連接到地面高濃度瓦斯分離裝置，抽取瓦斯的管道中設置瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測裝置、阻火器以及隔爆過濾煤塵裝置。
所述阻火器是水封阻火器。
所述各個高瓦斯區(qū)域下部的密閉墻體的下部留設u型排水管，u型排水彎內(nèi)灌滿水。
所述分離利用瓦斯的方法是充分利用廢棄礦井的資源，利用瓦斯氣體比空氣輕的原理分離瓦斯。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：
在標準狀態(tài)下，純瓦斯密度大約為0.72kg/m3，遠小于空氣密度1.29kg/m3，是空氣比重的55.4％，因而瓦斯氣體有向上走的特點，本發(fā)明在于利用瓦斯密度比空氣輕的特性實現(xiàn)瓦斯自然與空氣分離，經(jīng)自然分離后，濃度低于30％的瓦斯可富集到高達40％以上。廢棄礦井中瓦斯主要集聚在未開采煤層或采空區(qū)中，在瓦斯集聚區(qū)域上部利用廢棄巷道或空洞設置收集洞，通過鉆孔等手段收集各個采空區(qū)的富集瓦斯，由于瓦斯氣體比空氣輕，會自然從空氣中分離并上浮，將其集中在收集洞這個密閉空間中，便可實現(xiàn)瓦斯在廢棄礦井井下分離的目的。本發(fā)明充分利用廢棄礦井井下采空區(qū)及巷道空間，在分離成本很低的情況下，利用瓦斯比空氣輕的特性，實現(xiàn)了瓦斯與空氣的自然分離，將人工裝置分離成本很高的低濃度瓦斯的濃度提高到40％以上，實現(xiàn)礦井抽采瓦斯的100％分離提純，本發(fā)明方法分離成本低、分離效率高，并節(jié)約了能源。
附圖說明
圖1是本發(fā)明施工示意圖。
具體實施方式
下面結合圖1進一步詳細說明本發(fā)明的方法，但本發(fā)明不限于以下內(nèi)容。
一種廢棄礦井井下分離利用瓦斯的方法，包括有以下工藝步驟：
1)根據(jù)廢棄礦井具體情況，選擇一個位置靠上、距離各瓦斯聚集區(qū)距離適中的巷道或天然空洞，作為瓦斯收集洞1；此外，瓦斯收集洞1距離地表2要有足夠的距離，這樣可保證瓦斯收集洞1完全孤立，防止瓦斯收集洞1瓦斯爆炸、浮煤自然發(fā)火等現(xiàn)象的發(fā)生及災害發(fā)生時對其他區(qū)域造成影響，同時也保證災害易于封閉處理；
2)封閉廢棄礦井的各個高瓦斯區(qū)域3，在其所有出口砌筑密閉墻體，將高瓦斯區(qū)域3與外界完全隔斷；在各個高瓦斯區(qū)域3下部的密閉墻體的下部留設u型排水管，u型排水彎內(nèi)應灌滿水，并設置閥門，在能夠順利實現(xiàn)排出巷道內(nèi)積水的同時防止瓦斯等有害氣體漏出，并利用水封實現(xiàn)良好的隔爆效果；
3)通過鉆孔或巷道方式聯(lián)通各高瓦斯區(qū)域3和瓦斯收集洞1；若沒有可利用的巷道，可以通過鉆孔的方式，將各高瓦斯區(qū)域頂部和瓦斯收集洞進行聯(lián)通；
4)瓦斯進氣通道設在瓦斯收集洞1較低區(qū)域，瓦斯出氣管道設在瓦斯收集洞1較高區(qū)域；可以使瓦斯與空氣分離時，瓦斯向上浮動，并在瓦斯收集洞1上部富集，供給采空區(qū)的瓦斯混合氣體的供給速度可以適當控制，以保證瓦斯自然分離效果，由于供給采空區(qū)的瓦斯混合氣體在采空區(qū)擴散后為層流狀態(tài)，有利于氣體分離，并且一般情況下采空區(qū)很大，管路供氣量較小，所以瓦斯自然分離效果好，在采空區(qū)下部的密閉墻體的下部留設u型排水管，u型排水彎內(nèi)應灌滿水，并設置閥門，在能夠順利實現(xiàn)排巷道內(nèi)積水的同時防止瓦斯等有害氣體漏出，并利用水封實現(xiàn)良好的隔爆效果；
5)抽取瓦斯的管道連接到地面高濃度瓦斯分離裝置7，抽取瓦斯的管道中設置瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測裝置4、阻火器5以及隔爆過濾煤塵裝置6，阻火器5是水封阻火器，采用水封阻火器的原因是水封阻火器阻火效果可靠，裝置適應性強，適合井下高濕高塵瓦斯氣流，水封阻火器的基本原理主要是當火焰通過水氣混合層時，火焰與水接觸，能量被水蒸發(fā)吸收，化學反應的自由基減少并消除；水的瞬間氣化也降低了瓦斯中的甲烷濃度，使火焰熄滅；由于水封的存在，爆炸沖擊波由于水體的隔斷而無法繼續(xù)沿管道傳播。只要維持阻火器內(nèi)水位的不低于最低值，即可保證阻火器可靠工作。并在地面瓦斯出氣管道與高濃度瓦斯分離裝置相連。這樣可將分離后的濃度達40％以上的大量高濃度瓦斯作為變壓吸附裝置的瓦斯氣源，并進一步通過變壓吸附裝置或深冷分離技術將瓦斯提純至100％，從而實現(xiàn)廢棄礦井的瓦斯高效利用。