一种利用废弃煤矿井巷建设地下油库的方法与流程

本发明涉及地下油库建设方法，特别涉及一种利用废弃煤矿井巷建设地下油库的方法，属于废弃煤矿地下空间利用领域。

背景技术：

由于矿产资源不可再生，矿山经过长期开采，资源逐渐萎缩和枯竭。矿井废弃后保存完好的井筒、轨道大巷、胶带大巷等是不可多得的地下空间资源，合理利用废弃矿井地下空间资源可以带来较好的经济效益。例如专利cn107119710a公开了一种基于废弃矿井的地下城市建设方法，专利cn107676132a公开了一种老废弃矿井放置废弃混凝土及封存二氧化碳的方法。这说明将废弃矿井的地下空间资源加以利用，可提高地下空间资源的利用率，产生可观的经济效益。

2018年中国的石油储备远不足90天，应对战争、自然灾害，以及其他意外情况较发达国家弱。目前我国建成的镇海、舟山、大连、黄岛等石油储备基地均位于沿海地区，纵深较短，战时极易成为敌人攻击的目标。废弃矿井的井巷空间达十几万立方米，将废弃井巷改造成地下油库是一种有效利用地下空间的方法。一些矿井距离机场距离很近，例如峰峰矿区距离邯郸机场仅二十多千米，平顶山矿区距离某军用机场仅十几千米，将废弃矿井改造成储存航空燃油的油库，隐蔽性好，能经受和抗御武器的破坏，具有很高的战略意义。此外部分废弃矿井位于我国中西部地区，改造成储备原油、成品油的油库后，可供周围的石油化工企业使用或者成为国家石油资源储备。

因此，有必要提供一种废弃煤矿井巷建设地下油库的方法，以提高国家原油、成品油的储备能力。

技术实现要素：

本发明主要提供一种利用废弃煤矿井巷建设地下油库的方法，该发明不仅可以解决我国目前部分矿井资源逐渐萎缩和枯竭，大量煤矿被废弃的问题，同时还可以在一定程度上增加原油、成品油等国家战略资源的储备。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种利用废弃井巷的地下油库建设方法，包括以下步骤：

a）收集煤田地质勘探、巷道开拓、煤层开采期间的地质资料，确定井筒和巷道中岩层、断层、裂隙的分布特征；

b）测定井筒和巷道穿过不同岩性岩层的油渗特性，根据测试结果判断井筒和巷道内各岩层是否具备储油条件；对于局部不具备储油条件的井筒和巷道内岩层，采用不同封堵方法进行密封，使其达到储油的条件；

c）将地下油库改造过程中需要的材料通过废弃矿井的副井和轨道大巷运输到施工位置。在胶带大巷内建造密闭，密闭将胶带大巷隔离成长度200~300m的油库硐室，油库硐室与油库硐室之间留设有一定的安全间距，在建造密闭时埋设进油管路、出油管路、排气管路；

d）在主井的底部安装上进油管路、出油管路，采用注浆的方式封堵主井的底部，将主井与胶带大巷隔开，使主井改造成一个独立的储油井；

e）对废弃矿井中供电系统、通风系统、排水系统进行改造，使其满足油库的消防、通风和给排水功能的需求。

进一步地，所述步骤b）中不同岩性岩层的油渗特性的测定需结合岩层的埋深，测定过程中要对试样施加等同于埋深的围岩应力；

所述油渗特性测定采用的介质要与该地下油库存储油相同；

所述的封堵方法根据储油的特性、裂隙、断层、岩层的特性进行选择；

进一步地，所述步骤c）中将胶带大巷改建成不同长度的油库硐室，首先需将胶带大巷内原有运输皮带拆除，并对巷道内薄弱的区域进行加固，根据胶带大巷地质条件，确定油库硐室长度和每个硐室油库密闭的位置；其次，在油库硐室与油库硐室之间的安全距离之间开挖胶带大巷和轨道大巷之间的联络巷；最后，在油库硐室端头处施工两道密闭墙，两道密闭墙可以间隔2~3m，密闭墙内布置有进油管路、出油管路、排气管路，再向两道密闭墙之间注入混凝土，形成密闭。

所述的进油管路、出油管路在密闭的底部，排气管路在密闭的顶部，每个油库硐室内的进油管路、出油管路、排气管路通过联络巷与轨道大巷中的总进油管路、总出油管路、总排气管路相连，且管路连接之间设置有电控阀门，总进油管路、总出油管路、总排气管路经轨道大巷、井底车场、副井至地面；

所述油库硐室与油库硐室之间留设有20m以上安全间距。

进一步地，所述步骤d）中，将主井改造成独立的储油井，首先将主井中的提升装置拆除，对井筒内薄弱的区域进行加固，根据井筒的地质条件，确定密闭墙的位置和混凝土在主井内的高度；其次在胶带大巷与主井底部之间施工一道密闭墙，密闭墙上布置进油管路一、出油管路一，管路布置完毕后用混凝土浇筑封堵主井的底部；然后在油库井内安装随储油液面浮动的圆盖；最后在距离主井口处20m的位置构筑油库井顶，顶部设置有排气管路一和电控阀门二，顶部构筑完成后采用钢筋混凝土对井口进行浇筑；

所述主井底的进油管路一、出油管路一与轨道大巷中的总进油管路、总出油管路相连，主井底的进油管路一、出油管路一与轨道大巷中的总进油管路、总出油管路之间设有电控阀门一。

进一步地，所述步骤f）中，供电系统改造保留中央变电所，为油库照明、检修及设备提供电力；

所述通风系统改造保留出风井和其配套的风机等，在油库正常运作期间，关闭副井入口，用风井抽出地下油库内的空气，降低氧气浓度，具有防火的效果；检修期间，开启副井入口，开启风井风机，新鲜风流进入矿井，保障检修人员的安全；所述排水系统改造保留井下水泵房和水仓及供水系统。

本发明的有益效果：本发明提供的一种利用废弃煤矿井巷建设地下油库的方法，相对于现有技术，具有以下优点：（1）利用废弃井巷建设地下油库，充分利用了废弃矿井地下空间资源，是一种将废弃矿井变废为宝的有效方法；（2）在废弃井巷改造成地下油库的过程中，充分利用了废弃矿井中运输系统、通风系统、供电系统、排水系统，与常规地下油库相比大大减少了施工成本；（3）将废弃井巷改造成地下油库埋深大、战略纵深长，隐蔽性强，安全性高，具有极高的战略意义。

附图说明

图1为利用废弃煤矿井巷建设地下油库示意图。

图2为油库硐室示意图。

图3为储油井示意图。

图中，1—主井、2—副井、3—风井、4—油库井、5—采空区、6—煤柱、7—井底车场、8—轨道大巷、9—胶带大巷、10—回风大巷、11—联络巷、12—密闭、13—油库硐室、14—停采线、15—总排气管路、16—总进油管路、17—总出油管路、18—进油管路、19—排气管路、20—出油管路、21—电控阀门、22—密闭墙、23—混凝土、24—储油、25—油库井顶、26—圆盖。

具体实施方式

由于不同煤矿的地质条件、水文地质条件、生产能力等均不同，矿井的主井、井底车场、大巷、联络巷、上山、风井布置情况也不同，每个矿井的井巷均具有自己的特点。本发明专利以一种折返式车场的废弃矿井为例对利用废弃煤矿井巷建设地下油库的方法进行说明，显然所述的实施方式仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为便于一种利用废弃煤矿井巷建设地下油库的方法实施方式的说明，首先结合图1对废弃矿井中原井巷分布基本情况及作用进行描述。副井2与井底车场7相连，井底车场7与轨道大巷8相连，副井2、井底车场7、轨道大巷8主要作用是运输人员和材料；主井1通过箕斗装载硐室与胶带大巷9相连，主井1的主要作用是提升煤炭；胶带大巷9和轨道大巷8之间用联络巷11联通，废弃矿井的轨道大巷8和胶带大巷9两侧设置有停采线14，停采线14以内为采空区5，相邻两个采空区5之间留有保护煤柱6。需要说明的是图1仅示意矿井中一种简单的井巷分布情况，对于存在上下山巷道或者更复杂的井巷分布情况均在本领域普通技术人员理解范围之内。

一种利用废弃煤矿井巷建设地下油库的方法，一个具体实施方式如下：

如图1、图2、图3所示，一种利用废弃井巷的地下油库建设方法包括以下步骤：

a）收集煤田地质勘探、巷道开拓、煤层开采期间的地质资料，确定井筒和巷道中岩层、断层、裂隙的分布特征；

b）测定井筒和巷道穿过不同岩性岩层的油渗特性，根据测试结果判断井筒和巷道内各岩层是否具备储油条件；对于局部不具备储油条件的井筒和巷道内岩层，采用封堵方法进行密封，使其达到储油的条件；

c）将地下油库改造过程中需要的材料通过废弃矿井的副井2和轨道大巷8运输到施工位置。在胶带大巷内建造密闭12，密闭12将胶带大巷9隔离成长度200~300m的油库硐室13，油库硐室13与油库硐室13之间留设有一定的安全间距。在建造密闭13时埋设进油管路18、出油管路20、排气管路19；

d）在主井1的底部安装上进油管路一18-1、出油管路一20-1，采用注浆密闭的方式封堵主井的底部，将主井1与胶带大巷9隔开，使主井1成为一个独立的储油井4；

e）对废弃矿井中供电系统、通风系统、排水系统进行改造，使其满足油库的照明、监测、通风、消防和给排水功能的需求。

本实施方式中，步骤a）中所收集的地质资料必须真实可靠，确定岩层、断层、裂隙的分布特征须一一检验，避免不正确的资料为油库的设计埋下安全隐患。

本实施方式中，步骤b）中不同岩性岩层的油渗特性的测定需结合岩层的埋深，测定过程中要对试样施加等同于埋深的围岩应力，油渗特性测定采用的介质要与该地下油库储油24相同，例如存储的为原油，就用原油测试油渗透特性。对于不具备存储的岩层、裂隙带、断层，采用封堵方法进行密封，例如向岩层、裂隙带、断层中注入黄土、膨润土、水泥浆、化学密封剂等。对于无法封堵的大断层，可以调整油库硐室13长度，使断层处在油库硐室13之间的安全距离内。

本实施方式中，步骤c）中油库改造所需的材料通过副井2中的罐笼运送至井底，然后用矿车或者架子车运输至施工位置，常用的材料如沙子、水泥、油管、锚杆等。如图2，将胶带大巷9改建成不同长度的油库硐室13，首先需将胶带大巷9内原有运输皮带拆除，并对巷道内薄弱的区域进行加固，根据胶带大巷9地质条件，确定油库硐室13长度和每个油库硐室13密闭12的位置。其次，在油库硐室13与油库硐室13之间的安全距离之间开挖胶带大巷9和轨道大巷8之间的联络巷11。最后，在油库硐室13端头处施工两道密闭墙22，两道密闭墙22可以间隔2~3m，密闭墙22内布置有进油管路18、出油管路20、排气管路19，再向两道密闭墙22之间注入混凝土23，形成密闭12。其中进油管路18、出油管路20在密闭12的底部、排气管路19在密闭12的顶部，进油管路18、出油管路20、排气管路19通过联络巷11与轨道大巷8中的总进油管路16、总出油管路17、总排气管路15相连，连接之间设置有电控阀门21，总进油管路16、总出油管路17、总排气管路15经轨道大巷8、井底车场7、副井2至地面。油库硐室13与油库硐室13之间留设有20m以上安全间距，安全间距除了可以避免油库硐室13之间相互影响，方便检修之外，还可以避开无法封堵的裂隙、断层。

本实施方式中，步骤d）中将主井1改造成独立的储油井4如图3所示，首先将主井1中的提升装置拆除，对井筒内薄弱的区域进行加固，根据井筒的地质条件，确定密闭墙22的位置和混凝土23在主井内的高度；其次在胶带大巷9与主井1底部之间施工一道密闭墙22，密闭墙22上布置进油管路一18-1、出油管路一20-1，管路布置完毕后用混凝土23浇筑封堵主井的底部；然后在油库井4内安装随储油24液面浮动的圆盖26；最后在距离主井口处20m的位置构筑油库井顶25，顶部设置有排气管路一19-1和电控阀门二21-2，顶部构筑完成后采用钢筋混凝土23对井口进行浇筑。其中，主井底的进油管路一18-1、出油管路一20-1分别与轨道大巷8中总进油管路16、总出油管路17相连，主井底的进油管路一18-1、出油管路一20-1分别与轨道大巷8中总进油管路16、总出油管路17之间设有电控阀门一21-1。特别需要说明的是主井1底部混凝土23浇筑后的上表面要高于胶带大巷9的顶部，油管路一18-1、出油管路一20-1要高于主井1底部混凝土23上表面。

本实施方式中，步骤f）中对供电系统进行的改造，首先需要保留原煤矿的中央变电所，在油库硐室13改造前，拆除胶带大巷9供电设备及电缆，从轨道大巷8经联络巷11供电至油库硐室13之间。供电系统改造后可为油库照明、检修及设备提供电力。

本实施方式中，步骤f）中对通风系统的改造，首先保留原矿井中的风井3和其配套的风机等，地下油库改造完成后通风线路为副井2→井底车场7→轨道大巷8→回风大巷10→风井3，改造后主井1不再具有进风功能，胶带大巷9和轨道大巷8之间的联络巷11及油库硐室13之间的安全区域采用局部通风。在油库正常运作期间，关闭副井2入口，用风井抽出地下油库内的空气，降低氧气浓度，具有防火的效果；若油库需要检修期间，开启副井2入口，开启风井风机，新鲜风流进入矿井，保障检修人员的安全。

本实施方式中，步骤f）中对井下排水系统的改造，主要是保留井下水泵房和水仓及供水系统，满足地下油库的给排水需求。