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EP0002877B1 - Verfahren zur Gewinnung von Methan - Google Patents

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Publication number
EP0002877B1
EP0002877B1 EP78200398A EP78200398A EP0002877B1 EP 0002877 B1 EP0002877 B1 EP 0002877B1 EP 78200398 A EP78200398 A EP 78200398A EP 78200398 A EP78200398 A EP 78200398A EP 0002877 B1 EP0002877 B1 EP 0002877B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
coal
pressure
cavities
borehole
process according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
EP78200398A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0002877A3 (en
EP0002877A2 (de
Inventor
Johannes Wilhelmus Maria Steeman
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Stamicarbon BV
Original Assignee
Stamicarbon BV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Stamicarbon BV filed Critical Stamicarbon BV
Publication of EP0002877A2 publication Critical patent/EP0002877A2/de
Publication of EP0002877A3 publication Critical patent/EP0002877A3/xx
Application granted granted Critical
Publication of EP0002877B1 publication Critical patent/EP0002877B1/de
Expired legal-status Critical Current

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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21F—SAFETY DEVICES, TRANSPORT, FILLING-UP, RESCUE, VENTILATION, OR DRAINING IN OR OF MINES OR TUNNELS
    • E21F7/00—Methods or devices for drawing- off gases with or without subsequent use of the gas for any purpose
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/25—Methods for stimulating production
    • E21B43/26—Methods for stimulating production by forming crevices or fractures
    • E21B43/2605—Methods for stimulating production by forming crevices or fractures using gas or liquefied gas
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/30—Specific pattern of wells, e.g. optimising the spacing of wells
    • E21B43/305—Specific pattern of wells, e.g. optimising the spacing of wells comprising at least one inclined or horizontal well

Definitions

  • the invention relates to a method for the production of methane simultaneously from a plurality of coal seams forming a seam bundle, in that a column system is formed in the rock layers lying between the seam layers above and below a specific seam lying within the seam bundle and from the specific seam with the aid of at least one at least one partially cased borehole methane is discharged.
  • the amount of methane that is released in this way and can be partially recovered is usually a multiple of the amount of methane that will come from the mined seam itself. This is possible because there are other seams and coal corrugations in the cracked rock package above and below, each of which releases a certain amount of methane via the column system. If the geological structure of the seam bundle is known, a number of parameters - mostly changing for each field - can be used to calculate exactly how much methane is expected to be released via the column system (see, among others, Geologie en Mijnbouw, 41, 1962, pp. 55 to 57 ).
  • An advantage of the recovery of methane present in seams is that it is released in almost pure form and can be recovered as such; this is in contrast to the gas that is generated when coal is burned in situ.
  • page 104-106 describes how to drill several holes in the seam plane to free the methane from the seam, which methods are useful for degassing a single seam, but if there are many seams, these methods are used the frequent repetition of the same procedure is very time-consuming.
  • the object of the present invention is to extract methane simultaneously from a plurality of seams and coal reefs which form a seam package, without the need for a conventional extraction method, in that the rock package in which they are located is based on one from the classic underground coal mining known manner forms a column system through which the seams can degas and the gas released finally discharges through at least one borehole.
  • this can be accomplished by drilling at least one well from above the surface into the previously determined seam, after which in the seam concerned by means of the borehole or the boreholes or with the aid of through the borehole or the boreholes into the seam introduced means for loosening the coal a number of cavities separated by coal peaks is generated until the coal piles remaining between the cavities and the hanging area suddenly collapse under the influence of the static rock pressure, after which from the cavities and crevices in which a pressure which is below the original methane pressure in the seams is maintained, the released methane is obtained through the borehole (s). “ suddenly” is understood to mean that the hanging part collapses within a few minutes to about a day.
  • the cavities are preferably under a pressure which forms a counterpressure to the static rock pressure, in such a way that the coal bursts do not collapse at a specific ratio of the cavity width and the coal pile width.
  • the pressure is reduced to such an extent that the coal piles collapse and the hanging part collapses.
  • the coal puffs remaining between the cavities are destroyed by means of explosives.
  • the cavities are caused by partial combustion of the coal, dissolution (see, for example, US Pat. No. 4,032,193) and the like. Like. Can form, these methods are less suitable because of the conditions to be met for it. So you need quite a lot of boreholes, and the required dimensions of the cavities and coal piles are less easy to control. It is preferable to work in such a way that the cavities are generated under hydraulic back pressure.
  • a mining device according to DE-A-2 434 408 or the corresponding US-A-3 961 824 or embodiments derived therefrom is very well suited for this.
  • the device consists of a scraper system with shots that are inserted into the borehole when stretched and arranged in a zigzag shape.
  • the shots arranged in this way are moved back and forth hydraulically or mechanically so that the scratches (or other means for releasing the coal) located on the joints of the shots can detach the wall of the borehole and thus the coal.
  • the coal thus released is discharged through the same borehole with the help of flushing liquid.
  • the length and width of the part of the room whose coal is mined in this way can be adjusted.
  • the lifting of the hydrostatic (counter) pressure can be done in a very simple manner by one or more of the chambers filled with the liquid with a gas, for. B. air, methane or nitrogen, emptied through a separate line through the borehole under pressure. It is necessary that the collapse area that forms is drained as well as possible so that the pressure is so low that the seams can release the adsorbed gas as completely as possible. Of course, it is also possible to pump out the existing water in a different way using means known from the oil industry, if necessary through a separate borehole. It is also necessary to keep the collapse area water-free continuously or discontinuously if it is connected to a natural water inflow.
  • a gas for. B. air, methane or nitrogen
  • the methane adsorbed in the seams and coal reefs will emerge with a slight overpressure and look for a way to the bottom of one or more of the boreholes via the crevice system and the collapse area, and it can then be obtained in almost pure form at the mouth .
  • the invention takes advantage of the fact that a large number of seams and coals corrugation can form methane through the formation of a column system, and essentially consists in suddenly forming such a column system by e.g. B. under (hydrostatic) pressure first forms a cavity system made up of chambers and pillars and this suddenly collapses when the pillars collapse.
  • a borehole 3 is drilled from the earth's surface 1 using a drilling rig 2. This borehole is deflected to a certain height above a seam 4 in such a way that a part 5a of the borehole 3 strikes the seam 4 at a small angle at a point 6a, after which drilling continues in the plane of the seam 4. The part that was drilled in the level of seam 4 becomes.
  • a chamber 7a using the system already described or another system.
  • the length of this chamber 7a of which the front surface shows a cross section in the drawing, can be several 100 m long.
  • a second borehole 5b is then drilled in a known manner from the borehole 3 and expanded into a chamber 7b in the plane of the seam 4.
  • a third part 5c is drilled in a deflected manner and a chamber 7c is created.
  • a lot of chambers can be formed around the borehole 3. All of this happens under possibly increased hydrostatic pressure to prevent premature collapse.
  • collars 8a and 8b there are collars 8a and 8b and possibly other collisions and chambers, not shown.
  • the width of the chambers and the width of the intermediate coal bursts 8a, 8b etc. are calculated in advance taking into account the factors already described, including the hydrostatic pressure used.
  • this collapse area which can have a length and a width of several 100 m, the column system already described forms, through which a seam 9 can release methane into the collapse area A, B, C, D, which from there on at least one of the holes 5a, 5b and 5c and can be extracted over the hole 3 for days.
  • the coal puffs can spontaneously decay even under the influence of the methane adsorbed in the coal and release the gas, in analogy to the sudden outbursts of firedamp (see Geologie en Mijnbouw, 41, 1962, p. 79 ff).
  • the borehole 3 can be arranged in such a way that, owing to the possible deflectability, it lies outside the fracture area of the cavity (s) formed and is not impaired thereby.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Methan gleichzeitig aus mehreren ein Flözpaket bildenden Kohlenflözen, indem oberhalb und unterhalb eines bestimmten, innerhalb des Flözpakets liegenden Flözes in den zwischen den Flözen liegenden Gebirgsschichten ein Spaltensystem gebildet und aus dem bestimmten Flöz mit Hilfe von zumindest einem wenigstens teilweise verrohrten Bohrloch Methan abgeführt wird.
  • Es ist bekannt, dass beim Einstürzen eines Hohlraums, der durch Abbau eines Flözes gebildet wurde, in dem oberhalb aber auch unterhalb des eingestürzten Hohlraums befindlichen Gestein ein mehr oder weniger senkrechtes Spaltensystem gebildet wird und die Gesteinsschichten sich durch Senkung etwas voneinander trennen («bedseparation»). Auf diese Weise entsteht ein ausgedehntes System von Spalten, durch die unabgebauten Flöze und Kohlenriffel (nicht abbauwürdige Flöze), die sich im Bereich des Spaltensystems befinden, das in ihnen adsorbierte Methan mindestens teilweise in den gebildeten Hohlraum abgeben können, sofern im Hohlraum ein Druck herrscht, der niedriger ist als der Druck des in den betreffenden Flözen adsorbierten Methans. Das Spaltensystem erstreckt sich normalerweise bis etwa 120 m über etwa 100 m unter dem abgebauten Flöz (siehe Geologie en Mijnbouw, 41, 1962, S. 41 bis 44 und S.53).
  • Es ist möglich und bekannt, das auf diese Weise freiwerdende Methan zumindest teilweise zu gewinnen, indem man in das gespaltene Gestein von dem in Abbau befindliche Flöz aus mindestens ein Bohrloch in das Hangende und/ oder Liegende bis zu anderen Flözen einbringt und das Methan, das sich im Spaltensystem befindet, über das wenigstens teilweise verrohrte Bohrloch abführt (siehe u. a. Geologie en Mijnbouw, 41, 1962, S. 59 bis 61).
  • Die Methanmenge, die auf diese Weise frei wird und teilweise gewonnen werden kann, beträgt meistens ein Vielfaches der Methanmenge, die aus dem abgebauten Flöz selbst stammen wird. Dies ist möglich, weil in dem rissigen Gesteinspaket oberhalb und unterhalb andere Flöze und Kohlenriffel vorhanden sind, die je für sich über das Spaltensystem eine gewisse Menge Methan abgeben. Wenn der geologische Aufbau des Flözpakets bekannt ist, lässt sich anhand einer Anzahl von - für jedes Feld meistens wechselnden - Parametern genau berechnen, wieviel Methan erwartungsgemäss über das Spaltensystem freiwerden wird (siehe u. a. Geologie en Mijnbouw, 41, 1962, S. 55 bis 57).
  • Es ist bekannt, dass sich unter fast dem ganzen niederländischen Gebiet und grossen Teilen der Nordsee in Teufen von 1000 m bis 5000 m ein Kohlenpaket mit einer Mächtigkeit von mindestens 20 m befindet, gemessen als die Gesamtmächtigkeit aller dort vorhandenen Flöze und Kohlenriffel. Auf einer Fläche von z. B. 100 x 100 km = 1010 m2 befindet sich dann eine Steinkohlenmenge von 2 x 1011 m3 = 200 Milliarden m3. Wenn man annimmt, dass im Durchschnitt 10 m3 CH4 je M 3 Kohle absorbiert sind (für das Peel-Gebiet wurden ca. 10 m3 CH4 je m3 Kohle ermittelt, in Südlimburg ca. 17 m3 CH4 je m3 Kohle, siehe den Bericht der Peelcommissie, Verhandelingen van het K. N. G. M. B. Mijnbouwkundige serie, Band 5, S. 83), so sind auf dieser Fläche 2 x 1012 m3 CH4 = 2000 Milliarden m3 CH4 in der Kohle absorbiert.
  • Dies ist eine Menge, die derjenigen des Gasvorkommens in Groningen entspricht, welches eines der grössten Vorkommen darstellt. Das Methanvorkommen unter dem gesamten Gebiet der Niederlande und Teilen der Nordsee beträgt somit ein Vielfaches des Vorkommens in Groningen. Sollte es möglich sein, wenigstens einen Teil dieses Methans zu gewinnen, so wird in den Niederlanden auf lange Sicht kein Mangel an Erdgas auftreten. Ähnliche Verhältnisse findet man auch in einigen anderen europäischen Ländern vor.
  • Ein Vorteil der Gewinnung von in situ in Flözen vorhandenem Methan ist, dass es in nahezu reiner Form frei wird und als solches gewonnen werden kann; dies im Gegensatz zu dem Gas, das bei der Verbrennung von Steinkohle in situ entsteht.
  • Es ist bereits bekannt, in Steinkohle absorbiertes Gas durch Steigerung der Permeabilität eines Flözes oder des unmittelbar oberhalb eines Flözes befindlichen Gebirges über Bohrlöcher zu gewinnen. Methoden hierfür sind aus der Erdölindustrie bekannt. Beispiele hierfür sind die sog. hydraulische Frac-Behandlung oder das hydraulische Heben des Deckgebirges eines Flözes und Versetzen des Raums mit Sand, wie diese u. a. in der Schachtanlage Klarenthal im Saarland geschehen ist (siehe u. a. Annales des Mines de Belgique, 1, 1976, S. 25 und weiterhin die US-A-3 814 480. In «Coal Age» 80, Nr. 8 von Juli 1975, Seite 104-106 ist beschrieben, wie man durch das Bohren von mehreren Löchern in der Flözebene, das Methan aus dem betreffenden Flöz befreien kann. Diese Methoden sind für die Entgasung eines einzigen Flözes zweckmässig. Handelt es sich um viele Flöze, sind diese Methoden jedoch durch die häufige Wiederholung des gleichen Verfahrens sehr aufwendig.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Methan gleichzeitig aus mehreren, ein Flözpaket bildenden Flözen und Kohlenriffeln zu gewinnen, ohne dass ein konventionelles Gewinnungsverfahren notwendig ist, indem man in dem Gesteinpaket, in dem sich diese befinden, auf eine aus dem klassischen Steinkohlenbergbau unter Tage an sich bekannte Weise ein Spaltensystem bildet, über welches sich die Flöze entgasen können, und das freiwerdende Gas anschliessend durch zumindest ein Bohrloch abführt.
  • Nach der Erfindung kann dies bewerkstelligt werden, indem mindestens ein Bohrloch von über Tage aus bis in das vorher dazu bestimmte Flöz niedergebracht wird, wonach in dem betreffenden Flöz mittels des Bohrlochs oder der Bohrlöcher oder mit Hilfe von durch das Bohrloch oder die Bohrlöcher in das Flöz eingebrachten Mitteln zum Lösen der Kohle so lange eine Anzahl durch Kohlenstösse getrennter Hohlräume erzeugt wird, bis die zwischen den Hohlräumen verbliebenen Kohlenstösse und das Hangende unter dem Einfluss des statischen Gebirgsdrucks plötzlich zusammenstürzen, wonach aus den Hohlräumen und Spalten, in denen ein Druck, der unter dem ursprünglichen Methandruck in den Flözen liegt, aufrechterhalten wird, das freiwerdende Methan über das oder die Bohrlöcher gewonnen wird. Unter «plötzlich» wird verstanden, dass das Hangende innerhalb einiger Minuten bis etwa einem Tag hereinbricht.
  • Vorzugsweise stehen die Hohlräume unter einem Druck, der einen Gegendruck zum statischen Gebirgsdruck bildet, und zwar derart, dass die Kohlenstösse bei einem bestimmten Verhältnis von Hohlraumbreite und Kohlenstossbreite nicht zusammenstürzen.
  • Schliesslich wird der Druck so weit herabgesetzt, dass die Kohlenstösse zusammenstürzen und das Hangende hereinbricht. Gemäss einer Ausführungsform der Erfindung werden die zwischen den Hohlräumen verbleibenden Kohlenstösse mittels Sprengstoff zerstört.
  • Aus den Diagrammen in «Geologie en Mijnbouw», 41, S. 41 bis 44 geht hervor, dass der Überdruck in den Hohlräumen nach dem Zusammenbruch vorzugsweise unter 0,1 MPa liegen soll.
  • Obwohl man bei der Ausübung des erfindungsgemässen Verfahrens die Hohlräume durch partielle Verbrennung der Kohle, Auflösen (siehe z. B. die US-A-4 032 193) u. dgl. bilden kann, sind diese Methoden wegen der dafür zu erfüllenden Bedingungen weniger gut geeignet. So benötigt man ziemlich viele Bohrlöcher, und es lassen sich die erforderlichen Abmessungen der Hohlräume und Kohlenstösse weniger gut unter Kontrolle halten. Vorzugsweise wird so gearbeitet, dass die Hohlräume unter hydraulischem Gegendruck erzeugt werden.
  • Es ist vorteilhaft, die Hohlräume mit mechanischen Mitteln zu erzeugen. Sehr gut geeignet hierfür ist ein Abbaugerät nach der DE-A-2 434 408 bzw. der entsprechenden US-A-3 961 824 oder davon abgeleitete Ausführungsformen. Das Gerät besteht aus einer Kratzeranlage mit Schüssen, die in gestrecktem Zustand in das Bohrloch eingebracht und darin zickzackförmig angeordnet werden. Die auf diese Weise angeordneten Schüsse werden hydraulisch oder mechanisch hin und her bewegt, so dass die Kratzer (oder andere Mittel zum Lösen der Kohle), die sich auf den Gelenken der Schüsse befinden, die Wand des Bohrlochs und somit die Kohle loslösen können. Die so gelöste Kohle wird mit Hilfe von Spülflüssigkeit durch das gleiche Bohrloch abgeführt. Die Länge und die Breite des Raumteiles, dessen Kohle auf diese Weise abgebaut wird, ist einstellbar. Durch die Wahl eines geeigneten Hohlraumsystems, wie z. B. in Abb. 1 der DE-A-2 434 408 bzw. der US-A-3 961 824 dargestellt, kann man die gestellten Bedingungen erfüllen. Die zwischen den Hohlräumen stehengebliebenen Kohlenstösse (Pfeiler) stützen zusammen mit dem Druck der Spülflüssigkeit das Hangende ab.
  • Für die anzuwendende Breite des Hohlraums und der zwischenliegenden Kohlenstösse lassen sich keine allgemein gültigen Werte angeben. Diese hängen u. a. von der Zusammensetzung und den mechanisch-physikalischen Eigenschaften des Deckgebirges bis einige 10 m über dem Hohlraum, von den mechanisch-physikalischen Eigenschaften der Kohle, von der natürlichen Rissbildung sowie von dem benutzten (hydrostatischen) (Gegen-)Druck ab. Die Eigenschaften von Gestein und Kohle kann man aus Kernen der betreffenden Bohrung ermitteln. Anschliessend kann man, unter Berücksichtigung der Teufe und des damit zusammenhängenden statischen Gebirgsdrucks und des zu benutzenden (hydrostatischen) (Gegen-)Drucks, die zu benutzenden Abmessungen berechnen. Diese Werte können auch empirisch bestimmt bzw. kontrolliert werden. Aus der DE-A-2 434 408 ist es in diesem Zusammenhang bekannt, das Zusammendrücken der zwischen den Kohlenstössen befindlichen Hohlräume durch das Hangend- oder Liegendgestein durch eine Flüssigkeit zu erreichen, deren spezifisches Gewicht höher ist als das der Kohle. Die schwere Flüssigkeit erzeugt einen erhöhten hydrostatischen (Gegen-)Druck.
  • Die Aufhebung des hydrostatischen (Gegen-) Drucks kann auf sehr einfache Weise erfolgen, indem man eine oder mehrere der mit der Flüssigkeit gefüllten Kammern mit einem Gas, z. B. Luft, Methan oder Stickstoff, über eine separate Leitung durch das Bohrloch unter Druck entleert. Es ist erforderlich, dass das sich dabei bildende Einsturzgebiet so gut wie möglich entwässert wird, damit der Druck so niedrig ist, dass die Flöze das adsorbierte Gas möglichst ganz abgeben können. Selbstverständlich ist es auch möglich, das vorhandene Wasser auf anderem Wege mit aus der Ölindustrie bekannten Mitteln, erforderlichenfalls durch ein separates Bohrloch, abzupumpen. Auch ist es nötig, das Einsturzgebiet kontinuierlich oder diskontinuierlich wasserfrei zu halten, wenn es mit einem natürlichen Wasserzufluss in Verbindung steht.
  • Gleich nach dem Einsturz wird das in den Flözen und Kohlenriffeln adsorbierte Methan mit einem geringen Überdruck austreten und sich über das Spaltensystem sowie das Einsturzgebiet einen Weg zur Sohle von einem oder mehreren der Bohrlöcher suchen, und es kann anschliessend in nahezu reiner Form an der Mündüng gewonnenwerden.
  • Die Erfindung macht sich die Tatsache zunutze, dass eine grosse Anzahl von Flözen und Kohlenriffeln durch Bildung eines Spaltensystems Methan abgeben kann, und besteht im wesentlichen darin, ein solches Spaltensystem plötzlich zu bilden, indem man z. B. unter (hydrostatischem) Druck zunächst ein aus Kammern und Pfeilern aufgebautes Hohlraumsystem bildet und dies durch zusammenbrechen der Pfeiler plötzlich einstürzen lässt.
  • Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Von der Erdoberfläche 1 aus wird mit Hilfe einer Bohranlage 2 ein Bohrloch 3 gebohrt. Dieses Bohrloch wird in gewisser Höhe über einem Flöz 4 derart abgelenkt, dass ein Teil 5a des Bohrlochs 3 unter einem kleinen Winkel bei einem Punkt 6a auf das Flöz 4 auftrifft, wonach in der Ebene des Flözes 4 weiter gebohrt wird. Der Teil, der in der Ebene des Flözes 4 gebohrt wurde, wird. nun mit Hilfe der bereits beschriebenen Anlage oder einer anderen Anlage zu einer Kammer 7a erweitert. Die Länge dieser Kammer 7a, von der die Vorderfläche in der Zeichnung einen Querschnitt zeigt, kann mehrere 100 m lang sein.
  • Anschliessend wird vom Bohrloch 3 aus auf bekannte Weise ein zweites Bohrloch 5b abgelenkt gebohrt und in der Ebene des Flözes 4 zu einer Kammer 7b erweitert. Auf gleiche Weise wird auch ein dritter Teil 5c abgelenkt gebohrt und eine Kammer 7c erzeugt. Auf dieselbe Weise kann um das Bohrloch 3 noch eine Menge Kammern gebildet werden. Dies alles geschieht unter evtl. erhöhtem hydrostatischem Druck, um ein vorzeitiges Hereinbrechen zu verhindern. Zwischen den Kammern 7a, 7b und 7c befinden sich Kohlenstösse 8a und 8b und evtl. weitere nichtdargestellte Stösse und Kammern. Die Breite der Kammern und die Breite der zwischenliegenden Kohlenstösse 8a, 8b usw. wird unter Berücksichtigung der bereits beschriebenen Faktoren, darunter auch dem benutzten hydrostatischen Druck, vorher berechnet. Nach Fertigstellung der Kammern wird der hydrostatische Druck weggenommen, evtl. mit Hilfe von Gasdruck über ein hier nichtgezeichnetes Rohr durch das Bohrloch 3, bis in eine oder mehrere der Kammern 7. Die zu erwartende Folge ist, dass die Kohlenstösse 8a und 8b unter dem Einfluss des statischen Gebirgsdrucks hereinbrechen und das Hangende der Kammern 7a, 7b und 7c plötzlich einstürzt. Auf diese Weise bildet sich ein Einsturzgebiet, das in der Zeichnung durch Punkte A, B, C und D begrenzt wird. Oberhalb und unterhalb dieses Einsturzgebiets, das eine Länge und eine Breite von mehreren 100 m haben kann, bildet sich das bereits beschriebene Spaltensystem, durch das ein Flöz 9 Methan in den Einsturzraum A, B, C, D abgeben kann, das von dort aus über mindestens eines der Löcher 5a, 5b und 5c und über das Bohrloch 3 über Tage gewonnen werden kann. Bemerkt wird, dass die Kohlenstösse dank der ptötzttchan Druckentspannung selbst unter dem Einfluss des in der Kohle adsorbierten Methans spontan zerfallen können und das Gas abgeben, in Analogie zu den plötzlichen Schlagwetterausbrüchen (siehe Geologie en Mijnbouw, 41, 1962, S. 79 ff).
  • Bei Anwendung eines hohen hydrostatischen Drucks wird man die mit der Spülung mitgerissene Kohle durchschleusen müssen, um den Druck an Ort und Stelle aufrechtzuerhalten. Derartige Schleusen sind aus dem Bereich des hydraulischen Kohlentransports in vielen Varianten bekannt.
  • Das folgende Rechenbeispiel gibt einen Eindruck, wie gross in einem bestimmten Fall die zu erwartenden Methanmengen sein können. Es wird angenommen, dass von einem Flözpaket, dessen Flöze je m3 Kohle 15 m3 adsorbiertes CH4 enthalten, ein Flöz 4 von 1 m Mächtigkeit grösstenteils abgebaut wird und das bearbeitete Gebiet einstürzt. Oberhalb dieses Flözes 4 sollen sich in 10, 20, 30, 40 bzw. 80 m Entfernung fünf weitere Flöze mit einer Mächtigkeit von 0,8, 1,5, 1,0, 0,5 bzw. 1,5 m befinden. Unter demselben Flöz 4 sollen sich in 10, 20, 40, 60 bzw. 80 m Entfernung ebenfalls fünf Flöze mit einer Mächtigkeit von 0,8, 1,5, 1,0, 0,5 bzw. 1,5 m befinden. Nach der u. a. in Geologie en Mijnbouw, 41, 1962 angegebenen Methode kann berechnet werden, dass gut 70 m3 CH4 je m2 Einsturzgebiet freiwerden. Auf ein so geschaffenes Einsturzgebiet von 200 x 300 m fallen somit 4 x 106 m3 CH4 an. Da auch noch Kohle abgebaut wird (angenommen von den vorhandenen 6 x 104 m3 eine Menge von 3 x 104 m3; der Rest bleibt als Kohlenstösse und Verluste zurück), so stellt sich heraus, dass nach Abzug der Ausbeute dieser abgebauten ca. 3 x 104 m3 Kohle die restlichen Kosten zur Gewinnung des Methans gering sind.
  • Bemerkt wird, dass vom Bohrloch 3 aus das gleiche Verfahren für mehrere Flözpakete verwendet werden kann. Wenn das ganze stratigrafische Profil mit den Abständen und Mächtigkeiten der Flöze und Kohlenriffel und die zu erwartenden Methaninhalte bekannt sind, so lassen sich mit Hilfe des Computers die am besten geeigneten Flözpakete und die abzubauenden Flöze ziemlich einfach und genau bestimmen.
  • Schliesslich wird darauf hingewiesen, dass das Bohrloch 3 so angeordnet werden kann, dass es aufgrund der möglichen Ablenkbarkeit ausserhalb des Bruchgebiets des (der) gebildeten Hohlraums (räume) liegt und dadurch nicht beeinträchtigt wird.

Claims (13)

1. Verfahren zur Gewinnung von Methan gleichzeitig aus mehreren ein Flözpaket bildenden Kohleflözen, indem oberhalb und unterhalb eines bestimmten, innerhalb des Flözpakets liegenden Flözes in den zwischen den Flözen liegenden Gebirgsschichten ein Spaltensystem gebildet und aus dem bestimmten Flöz mit Hilfe von zumindest einem wenigstens teilweise verrohrten Bohrloch Methan abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Bohrloch (3, 5) von über Tage aus bis in das vorher hierzu bestimmte Flöz (4) niedergebracht wird, wonach in dem betreffenden Flöz (4) mittels des Bohrlochs (5) oder der Bohrlöcher (5a, b, c) oder mit Hilfe von durch das Bohrloch (3, 5) oder die Bohrlöcher (5a, b, c) in das Flöz eingebrachten Mitteln zum Lösen der Kohle so lange eine Anzahl durch Kohlenstösse getrennter Hohlräume erzeugt (7a, b, c) wird, bis die zwischen den Hohlräumen verbliebenen Kohlenstösse und das Hangende unter dem Einfluss des statischen Gebirgsdrucks plötzlich zusammenstürzen, wonach aus den Hohlräumen und Spalten, in denen ein Druck, der unter dem ursprünglichen Methandruck in den Flözen liegt, aufrechtgehalten wird, das freiwerdende Methan über das oder die Bohrlöcher (3) gewonnen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den entstehenden Hohlräumen ein Druck aufrechterhalten wird, der einen Gegendruck zum statischen Gebirgsdruck bildet, und zwar derart, dass die Kohle bei einer bestimmten Breite der Hohlräume und einer bestimmten Breite der zwischenliegenden Stösse nicht hereinbricht und nach Fertigstellung der Hohlräume der Gegendruck so weit verringert wird, dass die Kohlenstösse zu Bruch gehen und das Hangende in die Hohlräume stürzt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Überdruck in den Hohlräumen nach dem Zusammenbruch weniger als 0,1 MPa beträgt.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegendruck ein hydrostatischer Druck ist.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlräume durch partielles Verbrennen oder Auflösen der Kohle gebildet werden.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlräume mit Hilfe von an sich bekannten in das Bohrloch eingebrachten, mechanisch bewegbaren Schrappern oder Kratzern gebildet werden.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Hohlräume und die zwischen diesen verbleibenden Kohlenstösse anhand der Zusammensetzung und der mechanisch-physikalischen Eigenschaften des Deckgebirges bis zu einigen 10 m über den Hohlräumen, ferner der mechanisch-physikalischen Eigenschaften der Kohle, der natürlichen Spaltung sowie des benutzten (Gegen-) Drucks ermittelt werden.
8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Eigenschaften des Gebirges und der Kohle aus Kernen der betreffenden Bohrung ermittelt werden und unter Berücksichtigung der Teufe und des sich daraus ergebenden statischen Gebirgsdrucks und des zu benutzenden (Gegen-)Drucks anschliessend die zu benutzenden Abmessungen errechnet werden.
9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der hydrostatische Druck zunächst über eine separate Leitung durch das Bohrloch durch einen Gasdruck ersetzt wird, der schliesslich abgebaut wird.
10. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das gebildete Einsturzgebiet wasserfrei gehalten wird.
11. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zum Freihalten von Wasser ein zusätzliches Bohrloch verwendet wird.
12. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche durch dasselbe Bohrloch in mehreren Flözpaketen ausgeführt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen den Hohlräumen verbleibenden Kohlenstösse mittels Sprengstoff zerstört werden.
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