用於開採煤的設備和方法

2023-06-12 21:30:01 2

專利名稱：用於開採煤的設備和方法
用於開採煤的設備和方法本申請是基於2009年8月20日提交的美國臨時專利申請序列號61/272，142。
背景技術：
本發明是獻給喬治奧利西奧的。19世紀後期，16歲的喬治奧利西奧從他的祖國義大利登船來到埃利斯島的紐約港。他的口袋中僅有六美元。喬治奧利西奧的一生受僱於賓夕法尼亞州東部的無煙煤礦。開採煤的現有技術方法包括露天開採和地下開採。在露天開採中，位於靠近地表的煤層通過機械移走該煤層上的土而暴露。舉例來說，通過使用推土機和運土裝備可以移走一個山頂，從而暴露地下煤層。所暴露的煤層是通過使用本領域的普通技術人員已知的機械開採的。地下煤開採包括將一個豎井沉降到靠近(或進入)煤層的土中。在該煤層內構建一個通風區域。該地下區域的通風允許煤礦工人在煤層面上操作機械裝備。煤隨後被運到地表。從該煤面去除煤的一種優選方法是長壁開採方法。不管在地下開採中使用何種方法，對礦工而言條件都是非常危險的。儘管關於地下煤開採已經採取了不同的安全預防措施，但是事故仍經常發生。傳統地下煤開採中的一個問題是煤層中存在甲烷氣體。一個煤層中天然地灌注有大量甲烷。甲烷是碳的最高度還原的形式，這意味著甲烷容易經歷快速氧化。甲烷與氧氣(空氣)形成一種爆炸性混合物。甲烷具有一個爆炸上限以及一個爆炸下限。甲烷的爆炸上限(UEL)按體積計約為15%。甲烷的爆炸下限(LEL)按體積計約為5%。傳統地下開採在低於甲烷的爆炸下限的一個區域中作業。地下礦井中的條件可以通過使用一種「報警燈(bug lamp)」來監測。當煤層面上的大氣的構成使得低於甲烷的LEL時，這種「報警燈」以一種亮黃色火焰燃燒。當「報警燈」以在黃色火焰上方具有一種藍色焰暈地燃燒時，地下大氣是高於甲烷的LEL的。這表明了極其危險的條件。立即增加與地上空氣的通風來去除這些危險條件。當地下礦井中的大氣條件高於甲烷的LEL時，開採作業停止。

發明內容
本發明涉及一種用於開採地下煤的新穎方法。不用從煤層上剝離土。這種方法包括開採深至地殼內的地下煤。半英裡深或更深的煤層可以通過使用本發明的方法來開採。如長壁開採煤方法的傳統地下開採的危害被實質上減小或甚至消除。在此披露一種開採地下煤、優選地位於地下深處的煤的安全並且高效的方法。在一個實施例中，本方法包括對地表之下的一個煤層進行定位，並且將一個主豎井沉降到該煤層內。鄰近該主豎井構建一個地下控制中心。優選地，該地下控制中心位於該煤層內。該地下控制中心可以是一個盒狀的矩形結構。構建一個通風系統以便對該地下控制中心進行通風。該通風系統包括一個通風單元，一個通風扇以及一個通風豎井。該通風扇被定位在地表上。該通風單元被定位在該地下控制中心的內部，並且將新鮮空氣從該通風扇供應到該地下控制中心。該通風豎井將地上通風扇與地下通風單元相連接。該通風豎井包括一個第一通路和一個第二通路。該第一通路將新鮮空氣從地上供應到該地下控制中心；並且該第二通路將受汙染的空氣從該地下控制中心去除並且將其釋放到地上的大氣中。如果該地下控制中心是呈一個盒狀形狀的矩形單元，那麼該矩形單元可以具有的尺寸為如150英尺長，120英尺寬以及30英尺高。該地下控制中心包括一個計算機化的控制面板。該計算機化的控制面板操作連接到一個第一動力源和一個第二動力源。可以用在煤礦的地下環境中的兩種類型動力為液壓動力和電動力。該第一動力源進一步被連接至一個鑽頭。該第二動力源進一步被連接至一個可移動的液壓防護物和一個可移動的廢物擠出單元。在本發明範圍內的是針對該可移動的液壓防護物和該可移動的廢物擠出單元使用分離的動力源。電線或電纜可以用作該計算機化的控制面板與可移動的裝備(如該可移動的液壓防護物和該可移動的廢物擠出單元)的不同件之間的電連接件。鑽頭由一個空心的、可延伸的鑽杆操作連接到該第一動力源上。該空心鑽杆允許開採出的煤通過該杆，並且最終被收集到地表上。在一個實施例中，開採出的煤在進入該空心鑽杆之前，通過一個篩網過濾器以便丟棄較大煤塊。優選地，該篩網過濾器直接定位在鑽頭之後。在丟棄較大煤塊、優選地直徑大於約6英寸至約12英寸的煤塊之後，將一種流體添加到剩餘煤中以便獲得懸浮在分散體或淤漿中的煤顆粒。使用一個泵來使煤分散體或煤漿穿過該空心鑽杆並且朝向地下控制中心移動。該泵被操作連接至該計算機化的控制面板。在一個實施例中，該泵被定位在該地下控制中心內。淤漿在鑽頭推進的相反方向上通過該空心的、可延伸的鑽杆。泵送作業可以是連續的或間斷的。當泵送作業允許分散的煤顆粒以快於鑽頭推進的速度流動時，則該泵送作業可以是連續的。否則，停止鑽進作業，並且煤顆粒的泵送以一種不連續的方式發生。地下控制中心內的開採人員操作該計算機化的控制面板來將鑽頭推進到煤層之中。煤分散體或煤漿朝向該地下控制中心移動。該控制中心也充當用於所有需要的開採裝備的儲藏室，這些開採裝備如可延伸的管、鑽頭、擠出單元、連接裝置、電氣單元、電纜和電線、頂板錨杆、液壓防護物、樹脂頂板錨杆機、維護裝備以及類似物。跟隨在煤層中推進的鑽頭之後的設備在此稱為「可移動的裝備」。可移動的裝備包括一個可移動的液壓防護物、一個可移動的樹脂頂板錨杆機以及一個可移動的廢物擠出單元。在一個實施例中，裝備的這些可移動件，如該可移動的液壓防護物、該可移動的樹脂頂板錨杆機以及該可移動的廢物擠出單元可以將該空心的、可延伸的鑽杆用作一個「軌道」以便控制這些裝備的向前進的速度和方向。在一個替代性實施例中，包括一個可移動的液壓防護物、一個可移動的樹脂頂板錨杆機、以及一個可移動的廢物擠出單元的這種可移動裝備被牢固地緊固到該鑽杆的一個部分上，其方式為該裝備不會隨著該杆而旋轉，但隨著該杆而向前推進。該可移動的擠出單元允許在地下控制中心內的開採人員用使用過的橡膠輪胎和其他類型的廢物來填充煤層的空隙空間(煤層的採空體積)。空隙空間的這種填充也具有防止礦井下沉的優點。


圖1為本發明的一個實施例的代表，其中使用一個地下作業中心以機器人方式來
開米煤。圖2為本發明的一個實施例的代表，其中一個擠出單元用廢料以機器人方式來填充一個煤層的一個採空部分。
具體實施例方式在地殼內存在許多煤層。這些煤層可以處於地殼的非常深處。地殼的地質構造可以被表示為多個物質層的上下堆積。地心內是熱的液態巖漿。環繞熱巖漿中心的是地殼。在地殼內，煤層與巖層及類似物相交替。並非罕見的是多個煤層是上下定位的、在任何兩個煤層之間夾著一層巖石。舉例來說，在美國的賓夕法尼亞州西部/西維吉尼亞地區中，已經在一個稱為「匹茲堡#8」的煤層中進行採煤作業。這意味著在「匹茲堡#8」層的上方存在七個煤層。在「匹茲堡#8」的下方還定位了多個煤層。煤層被指定為「高層」煤或「低層」煤。「低層」煤通常為約幾英寸深到約八英尺深。高層煤是大於約八英尺到約五十五英尺深或甚至更深。煤層的「深度」意思是從煤層的頂部到煤層的底部的距離。本發明可以用於開採「高層」煤和「低層」煤二者。本發明的方法可以用於開採「粘土層(rooster) 」煤，這種煤可以具有僅約幾英寸至約幾英尺的深度。煤層藉助熟知的地質測量方法來定位。地下煤層的定位方法在本領域中是已知的，並且因而不形成本發明部分。應理解，可以容易地完成特定煤層的定位，並且因而，不對本發明方法的實踐形成障礙。在一個實施例中，本發明的方法包括對在地表之下的一個煤層進行定位，並且將一個主豎井大致上沉降到該煤層內。隨後，大致鄰近該礦井並且在該煤層之內構建一個地下控制中心。該控制中心包括一個天花板部分、從該天花板部分上垂下的多個壁以及用於接收這些壁的一個地板部分。使用多個頂板錨杆來穩定該控制中心的天花板部分。可以使用任何數量的壁，從而賦予該控制中心不同的形狀。優選地使用四個壁。在一個實施例中，該地下控制中心的形狀為矩形。使用包括一個通風單元、一個通風扇以及一個通風豎井的一個通風系統來對該地下控制中心進行通風。該通風扇被定位在地表上。該通風單元被定位在該地下控制中心的內部，並且將新鮮空氣供應到該地下控制中心。該單元也從該控制中心去除不新鮮的空氣。該通風豎井將地上通風扇與地下通風單元相連接。在本發明的一個實施例中，該通風豎井被構建成使得該通風豎井與該主豎井大致上平行。該通風豎井將新鮮空氣從地上供應到該地下控制中心。該通風扇將空氣從地上驅動到該通風豎井之中。在一個實施例中，該通風豎井包括一個第一通路和一個第二通路。該第一通路將新鮮空氣從地上供應到該地下控制中心。該第二通路將汙染的空氣從該地下控制中心去除。本發明的通風系統大致上小於所有現有技術地下開採作業的通風系統。這是因為煤面並不通風。僅該地下控制中心是通風有可吸入的空氣的。開採人員藉助一個定位在該主豎井內的升降機系統到達該地下控制中心。與典型現有技術開採作業相比，本發明中極大地減少了地下開採人員的數量。優選地，在本發明的方法中使用少於十位人員。更優選地，使用約四位或五位開採人員。最優選地，一位或兩位開採人員佔用該地下控制中心。佔用該地下控制中心的開採人員在一種極其安全的地下環境中執行如採煤和擠出廢物的多種任務。該地下控制中心包括一個計算機化的控制面板。該控制面板被操作連接至一個第一動力源和一個第二動力源。一個鑽頭藉助一個空心的、可延伸的鑽杆被操作連接至該第一動力源。在一個實施例中，該鑽頭是一個三牙輪鑽頭。該第一動力源是一個電動機、一個噴射發動機、一個燃料電池、一個燃機或類似物。該第一動力源將鑽頭驅動到地下煤層之中。在一個實施例中，煤被收集在直接定位在推進的鑽頭之後的一個收集區處。該收集區將聚集的煤引導到空心鑽杆之中，以用於輸送到該地下控制中心，並且最終輸送到定位在地上的煤收集單元。在一個替代性實施例中，旋轉的鑽頭在鑽頭的中心中包括一個空心的通路。聚集的煤被抽吸到這個空心的通路之中。開採出的煤從推進的、旋轉的鑽頭中的這個空心的通路進入該空心的、可延伸的鑽杆，以用於輸送到該地下控制中心，並且最終輸送到定位在地上的煤收集單元。在一個實施例中，該鑽頭以快於傳統開採作業的切削刃的旋轉速度的速度旋轉。在開採地下煤的現有技術方法中，切削機以幾乎像碾磨速度的一個相對慢的速度工作。本發明中的鑽頭的旋轉速度為約500rpm至約5000rpm，或甚至更高。在本發明範圍內的是通過將鑽頭射穿煤層來儘可能快地開採煤。在本發明的一個實施例中，這種「高速度採煤」可以通過使用作為第一動力源的一個噴射發動機來完成。因為實際開採作業是在大致上高於甲烷的UEL的地下大氣中進行，所以地下煤層的開採在一個極其安全的環境中進行。在一個替代性實施例中，該鑽頭由可以燃燒穿過煤層的一個「熱頭(hot head) 」裝置代替。目前將一個「熱頭」定義為「燃燒」來自煤層的煤的一件機械。煤在煤層面上被蒸發。蒸發的煤隨後被容易地泵送到地表上以供進一步運輸。用於使煤蒸發的機器(在此稱為一個「熱頭」裝置)對煤氣化領域的普通技術人員而言是已知的，並且因而，不形成本發明的部分。在本發明範圍內的是使用一個或多個鑽頭與一個或多個「熱頭」裝置的一個組
口 ο使由該鑽頭開採出的煤通過一個篩網過濾器以便丟棄較大煤塊。在一個實施例中，該篩網過濾器被定位在可延伸的空心鑽杆的遠端部分上，且直接在該鑽頭之後。該可延伸的空心鑽杆具有定位在地下控制中心內的一個近端和直接定位在該鑽頭之後的一個遠端。該遠端距離該地下控制中心最遠。在一個實施例中，該篩網過濾器具有拒絕直徑大於約1/2英寸的煤塊的目尺寸。在一個實施例中，該篩網過濾器具有拒絕直徑大於約12英寸的煤塊的目尺寸。可以接受介於約1/2英寸至約12英寸的範圍內的任何目尺寸。在本發明範圍內的是在該可延伸的空心鑽杆的遠端處使用一個以上篩網過濾器。也在本發明範圍內的是在不使用這樣一種篩網過濾器的情況下作業，因為在不同環境下，單單推進的鑽頭的開採動作就會使煤顆粒破碎成適用於淤漿運輸的大小。在一個實施例中，這些煤塊被與一種流體相組合。該流體可以是用於運輸煤顆粒的任何物質、液體或氣體。煤與流體的混合物形成一種煤顆粒的分散體或淤漿。在一個實施例中，該流體是水。在另一個實施例中，該流體是空氣。該分散體或淤漿穿過可延伸的空心鑽杆被朝向該地下控制中心泵送。當淤漿到達該地下控制中心時，該淤漿被運輸到地表。一個泵或一系列泵允許將這些煤顆粒運輸到地表。在一個替代性實施例中，不添加任何流體的煤顆粒藉助一個螺旋輸送機系統被引導到該地下控制單元。該螺旋輸送機系統被定位在該空心鑽杆內。同樣，這些煤顆粒藉助一個泵或一系列泵從該地下控制單元被運輸到地表。在一個實施例中，使用一種用於在所希望的方向上推進該鑽頭的引導器件。該引導器件允許鑽頭保持在煤層內，而該鑽頭在該層中切割一個大致上圓形的孔。該引導器件還避免鑽頭穿過巖石或其他地質物質切割的可能性。該引導器件被操作連接至該地下控制中心中的計算機化的控制面板。在一個實施例中，該引導器件被直接定位在推進的鑽頭之後。一種引導器件對本領域普通技術人員而言是已知的，並且因而，不形成本發明的部分。在一個實施例中，該引導器件包括一種光學纖維。該光學纖維允許地下控制中心內的開採人員監測鑽頭的進度。它也允許開採人員調整鑽頭的向前方向，從而提供穿過地殼的一條有利的路徑。該空心的、可延伸的鑽杆允許將聚集的煤(開採出的煤)從煤面上運走並且輸送到地下控制中心。隨後藉助一個泵或一系列泵，將開採出的煤移送到一個地上收集單元。在本發明範圍內的是使用各種其他運輸器件來將開採出的煤移動到該地上收集單元。地下控制中心內的開採人員操作該計算機化的控制面板來控制鑽頭並且開採煤。驅動該鑽頭並且推進該鑽頭穿過一個煤層的第一動力源是一個電動機、一個燃機、一個燃料電池、或一個噴射發動機。在一個優選實施例中，該第一動力源為一個噴射發動機。工作在地下控制中心內的開採人員由隔音器件，如用於聲音控制的一個噪音屏障防護而免於遭受該噴射發動機的嚴重噪聲。隔音器件對本領域普通技術人員而言是已知的，並且因而，不形成本發明的部分。一個靜止的、第一液壓防護物被放置在該地下控制中心與煤層面之間。在一個優選實施例中，該第一液壓防護物被定位在該地下控制中心前方約五英尺到約二十英尺的位置處。在該地下控制中心的「前方」的意思是該控制中心面對推進的一個或多個鑽頭的那一側。在本發明的範圍中的是使得該地下控制中心具有多個「前方」，因為多個鑽頭可以從一個地下控制中心以一種徑向方式向外推進。該靜止的、第一液壓防護物保護作業中心使其免於遭受開採作業過程中使用或者產生的不同物質影響。這些物質可以為液體、固體或氣體。這類物質的實例為甲烷、淤漿水、用於一個或多個鑽頭的冷卻水、一氧化碳以及大塊煤和巖石。該靜止的、第一液壓防護物在整個開採作業過程中保留在位。液壓防護物對本領域普通技術人員而言是已知的，並且因而，不形成本發明的部分。一個第二液壓防護物是可移動的。「可移動」的意思是該防護物在鑽頭之後推進。該第二液壓防護物使得鑽採區域穩定。該第二液壓防護物也輔助支撐放置在礦井頂中的頂板錨杆。「礦井」的意思是由推進的鑽頭形成的大致上圓形的開口。該第二液壓防護物也使得鑽頭穩定。此外，該第二液壓防護物充當阻擋甲烷的一個有效的屏障。在一個替代性實施例中，使用多個可移動的液壓防護物。優選地，使用三到四個可移動的液壓防護物來進一步保護作業中心從而免於遭受甲烷氣體及類似物的影響。一個可移動的樹脂頂板錨杆機被放置在該鑽頭與該地下控制中心之間。「可移動」意思是該樹脂頂板錨杆機在該鑽頭之後推進。該樹脂頂板錨杆機在推進的鑽頭之後使得採空區域穩定。在第一步驟中，該樹脂頂板錨杆機將樹脂塗覆到煤層的採空部分的頂上。「採空部分」意味著由推進的鑽頭形成的大致上圓形的開口。在第二步驟中，該可移動的樹脂頂板錨杆機將多個頂板錨杆沉降到塗有樹脂的煤之中。礦井(採空部分)的頂因此被穩定。該可移動的樹脂頂板錨杆機包括至少一個鑽，該鑽將多個錨杆驅動到在推進的鑽頭之後的礦井頂中。在一個實施例中，推進過煤層的裝備的順序為鑽頭、樹脂頂板錨杆機以及第二可移動的液壓防護物。在一個替代性實施例中，推進的裝備的順序為鑽頭、第二可移動的液壓防護物以及樹脂頂板錨杆機。
在一個實施例中，地下控制中心內的開採人員操作該計算機化的控制面板來推進該鑽頭和該可移動的裝備穿過煤層。在一個實施例中，使用了一個擠出系統。該擠出系統包括一個地上廢物處理單元，一個空心的輸送管以及一個可移動的擠出裝置。該可移動的擠出裝置被定位在地下，並且由該空心的輸送管連接至該地上廢物處理單元。該可移動的擠出裝置在樹脂頂板錨杆機、可移動的第二液壓防護物以及鑽頭之後推進。該可移動的擠出裝置被操作連接至第二動力源，其中該第二動力源被操作連接至該計算機化的控制面板。在一個實施例中，該擠出裝置由電氣器件連接至該第二動力源。電氣器件為電線和電纜。通過操作該計算機化的控制面板，開採人員控制該可移動的擠出裝置的推進。在一個實施例中，該可移動的擠出裝置可以將該空心的、可延伸的鑽杆用作一個「軌道」以便控制該擠出裝置向前進的方向。在一個實施例中，該地上廢物處理單元被定位在主豎井的入口的一個接近的距離處。「接近的距離」意思是上至約100碼的一個距離。廢料被沉積在廢物處理單元中。廢料可以是生物醫學廢物、使用過的輪胎、填埋廢物、屠宰場廢物、城市廢物、低級核廢物或其混合物。在一個優選實施例中，廢物為廢棄的橡膠輪胎。該廢物處理單元任選地包括用於使廢料壓實的一個壓實裝置。在一個實施例中，廢棄的橡膠輪胎在被沉積到該地上廢物處理單元中之前被剪切。一個剪切裝置被定位成鄰近該廢物處理單元。該剪切裝置被用來剪切廢棄的橡膠輪胎。這些剪切後的輪胎從該地上廢物處理單元、穿過該空心的輸送管運輸到該地下可移動的擠出裝置。剪切裝置對本領域普通技術人員而言是已知的，並且因而，不形成本發明的部分。在一個替代性實施例中，該剪切裝置被定位在該地下控制中心之中。廢棄的輪胎藉助該空心的輸送管，從該地上廢物處理單元運輸到位於地下的剪切裝置。一旦到地下，這些廢棄的輪胎就被剪切。這些廢棄的輪胎由一個輸送器件運輸到該可移動的擠出裝置。該輸送器件可以是一個可移動的皮帶組件、一個空心導管、一個噴槍或類似物。在一個實施例中，在鑽採作業之前，該可移動的擠出裝置被填充有剪切的輪胎或類似物。該擠出裝置在被填充時是靜止的。在一個替代性實施例中，該擠出裝置在一連串可移動裝備之後推進的同時被連續地填充以剪切的輪胎及類似物，這些可移動裝備包括鑽頭、第二液壓防護物以及樹脂頂板錨杆機。優選地，使用一個空心導管來填充推進的擠出裝置。在一個實施例中，煤從一個地下控制中心在多個方向上以徑向方式向外開採。使用多個鑽頭來在多個方向上開採地下煤。在一個替代性實施例中，煤是從該地下控制中心僅在一個方向上、但用多個鑽頭開採的。每個鑽頭被操作連接至一個空心的、可延伸的鑽杆。此外，每個鑽頭穿過煤層推進，從而使得採煤的每次推進與至少一個可移動的液壓防護物、至少一個可移動的樹脂頂板錨杆機以及至少一個可移動的擠出裝置的推進協調一致。優選地，鑽頭的數量為約兩個至約八個。最優選地，鑽頭的數量為三個。用於推進的鑽頭的不同構型是可能的，如以一個豎直或水平模式的線性陣列。在一個實施例中，該鑽頭穿入煤層約四分之一英裡至約三英裡，或者甚至更長的距離。貫穿範圍僅受限於開採裝備的機械限制。本發明進一步涉及一種土地填築或類似的恢復土地的方法。地球上的地表區域(不動產)是有價值的商品。這樣，地表區域可以被恢復並且用於商業企業，如住宅建築物、商用建築物建造、耕地、核發電站、風場、太陽能發電廠以及類似物。通過使用本發明的方法，可以通過將廢料移送到採空區域，來回收目前用於以填埋方式存儲城市廢物的大量或所有土地，以用於更具生產性的用途。優選地，採空區域是深至地殼內的，從而避免了汙染地下水的問題。通過使用本發明的方法，汽車廢物堆積場及類似物也可以被轉變為有用的財產。參看圖1，呈現了本發明的地下採煤作業的示意圖。一個煤收集單元I被定位在地表5上。煤收集單元I接收由作業開採出的煤。煤通常是呈顆粒形式的，大小從直徑約幾英寸到直徑約一英尺。如果煤是粉碎的，那麼顆粒的直徑會遠小於幾英寸。地上煤收集單元I接收分散在淤漿中的煤顆粒。在本發明範圍內的是將至少一個排水溝20定位在煤收集單元I的底部。該至少一個排水溝20允許來自淤漿的水從這些煤顆粒中被去除。排水溝20由一個細篩網22覆蓋。該細篩網22防止煤顆粒，包括非常精細的煤顆粒離開煤收集單元I。從地下煤層14移走的煤通過鑽頭12或在鑽頭12之後被運輸並且進入一個淤漿單元(未示出)。在該淤漿單元(未示出)中，開採出的煤被與一種流體如水或氣體相組合來形成一種煤漿。該煤漿被移送到空心的、可延伸的、可旋轉的鑽杆13。該煤漿從該鑽杆進入煤漿管7之中。該煤漿被泵送到地表，在那裡，煤漿進入煤漿泵站3之中。輸送器件2將煤漿從煤漿泵站3引導到煤收集單元I。煤漿泵站3接收來自煤漿管7的煤漿。煤漿泵站3包括至少一個泵(未示出)。該至少一個泵(未示出)通過泵送動作從地下將煤漿抽吸出來。煤漿管7將該煤漿從地下輸送到地上。煤漿管7被定位在一個主豎井6之內。該主豎井6被定位在煤漿泵站3與一個地下控制中心9之間。該煤漿行進經過從煤面14引到煤收集單元I的一個回收路徑。一個通風扇4被定位在地上。該通風扇4將不新鮮的空氣從地下控制中心9中去除。通風扇4還從地表5上方的大氣中抽吸新鮮空氣。新鮮空氣隨後藉助一個通風豎井(未示出)從地上大氣被輸送到地下控制中心9。新鮮空氣藉助定位在該地下控制中心中的一個通風單元(未示出)被分配，從而允許開採人員在一個安全的環境中工作。一個動力源8驅動一個鑽頭12。在一個實施例中，鑽頭12是一個三牙輪鑽。該三牙輪鑽對於開採煤和減小煤的顆粒大小二者都是有用的。在本發明的一個實施例中，鑽頭12在其中心部分是空心的。鑽頭12的這個特徵允許開採出的煤被移送到可延伸的空心鑽杆13，從而運輸到地表。鑽頭12通過可延伸的、可旋轉的空心鑽杆13被操作連接至動力源
8。「可延伸」意思是空心件可以從地下控制中心被添加到加長的鑽杆13上，類似於石油鑽探作業。鑽頭12咬入一個煤層14來開採煤。鑽杆13是一個空心杆。這允許開採出的煤(也稱為聚集的煤)被輸送到地下控制中心9。一個第一靜止的液壓防護物24被定位成鄰近地下控制中心9和動力源8。一個第二可移動的液壓防護物11被定位成大致上直接在鑽頭12之後。該第二可移動的液壓防護物11跟隨在推進的鑽頭12之後。第二液壓防護物11包括用於防止甲烷氣體滲透到地下控制中心9中的一個甲烷屏障。在一個實施例中,動力源8包括一個噴射發動機。該噴射發動機驅動鑽頭12進入地下煤層14，其時間大致上少於一個標準燃機或類似物的時間。—個頂板樹脂錨杆機10是可移動的。該頂板樹脂錨杆機行進在推進的第二液壓防護物11之後。該頂板樹脂錨杆機10包括至少一個鑽。該鑽錨固礦井頂。在錨固作業中，一種樹脂組合物首先被沉積在鑽空煤層的架空表面上。在一個實施例中，鑽空(採空)的煤層是大致上圓形的。當在一個三維笛卡爾空間中觀看時，該煤層的採空區域呈一個圓柱體形狀。多個錨杆隨後被沉積到該樹脂組合物之中。最後，這些錨杆被鑽入到煤層頂之中。這一系列作業通過穩定採空煤層來防止礦井的坍塌。在一個替代性實施例中，鑽頭12是一個高溫鑽頭(一個「熱頭」機器)，該高溫鑽頭使該煤隨其開採而氣化。這種技術對本領域普通技術人員而言是已知的，並且因而不形成本發明的部分。氣化的煤隨後被容易地運輸到地表，以供存儲和最終運輸。在一個替代性實施例中，鑽頭12可以在使得煤隨其開採而液化的一個溫度下操作。液化的煤隨後被容易地移送到地表，以供存儲和最終運輸。參看圖2，呈現了包括一個廢物擠出系統的本發明的一個地下採煤作業的示意圖。一個煤收集單元I被定位在地表5上。煤收集單元I接收開採出的煤。煤優選地是呈顆粒形式的，大小從直徑約幾英寸到直徑約一英尺。如果煤是粉碎的，那麼這些顆粒的直徑會遠小於幾英寸。煤收集單元I接收在淤漿中的這些煤顆粒。煤在煤漿管7中從地下行進到地上。一個排水溝20被定位在煤收集單元I的底部。排水溝20允許來自淤漿的水被從這些煤顆粒中去除。排水溝20由一個細篩網22覆蓋。該細篩網22防止煤顆粒、包括非常精細的煤顆粒離開煤收集單元I。從地下煤層14移走的煤通過鑽頭12或在鑽頭12之後被運輸並且進入一個淤漿單元(未示出)。在該淤漿單元(未示出)中，開採出的煤被與一種流體如水或類似物相組合來形成一種煤漿。該煤漿被移送到輸送管13並且被運到地表，在地表，煤漿流經煤漿泵站3。輸送器件2將煤漿從煤漿泵站3引導到煤收集單元I。 一個通風扇4被定位在地上。該通風扇4將不新鮮的空氣從地下控制中心9去除。通風扇4還從地表5之上的大氣中抽吸新鮮空氣。新鮮空氣隨後藉助一個通風豎井(未示出)從地上大氣被輸送到地下控制中心9。這種新鮮空氣藉助定位在該地下控制中心中的一個通風單元(未示出)被分配，從而允許開採人員在一個安全的環境中工作。一個動力源8驅動一個鑽頭12。在一個實施例中，鑽頭12是一個三牙輪鑽。該三牙輪鑽對於開採煤和減小煤的顆粒大小二者都是有用的。在本發明的一個實施例中，鑽頭12在其中心部分是空心的。這個特徵允許開採出的煤被移送到可延伸的空心鑽杆13，從而運輸到地表。鑽頭12通過可延伸的、可旋轉的空心鑽杆13被操作連接至動力源8。「可延伸」意思是空心件可以從該地下控制中心被添加到加長的鑽杆13，類似於石油鑽探作業。鑽頭12咬入一個煤層14來開採煤。鑽杆13是一個空心杆。這允許開採出的煤(也稱為聚集的煤)被輸送到地下控制中心9。一個第一靜止的液壓防護物24被定位成鄰近地下控制中心9和動力源8。一個第二可移動的液壓防護物11被定位成直接在鑽頭12之後。該第二可移動的液壓防護物11跟隨在推進的鑽頭12之後。該第二液壓防護物11包括用於防止甲烷氣體滲透到地下控制中心9中的一個甲烷屏障。在一個實施例中,動力源8包括一個噴射發動機。該噴射發動機驅動鑽頭12進入地下煤層14，其時間少於一個標準燃機或類似物的時間。一個頂板樹脂錨杆機10是可移動的。該頂板樹脂錨杆機行進在推進的第二液壓防護物11之後。在一個實施例中，鑽空(採空)的煤層是大致上圓形的。當在一個三維笛卡爾空間中觀看時，該煤層的採空區域呈一個圓柱體形狀。該頂板樹脂錨杆機10包括至少一個鑽。該鑽用來錨固礦井頂。一種樹脂組合物首先被沉積在鑽空煤層的架空表面上。多個錨杆隨後被沉積到該樹脂組合物之中。最後，這些錨杆被鑽入到煤層之中。因為這一系列作業穩定了採空的煤層，所以其防止礦井的坍塌。沉積樹脂、將多個錨杆添加到樹脂中以及將這些錨杆鑽入到礦井的塗有樹脂頂中的這些作業是由開採人員在地下控制中心內執行，其中使用計算機化的控制中心來執行這些作業。在一個替代性實施例中，鑽頭12為一個高溫鑽頭(一個「熱頭」機器)，當煤正在被開採時，該高溫鑽頭使該煤氣化。這種技術對煤氣化領域的普通技術人員而言是已知的，並且因而不形成本發明的部分。氣化的煤以及存在於礦井中的煤床甲烷隨後被容易地運輸到地表，以供存儲和最終運輸。在一個替代性實施例中，鑽頭12可以在使得煤隨其開採而液化的一個溫度下操作。液化的煤隨後通過液壓泵送器件或類似物容易地移送到地表，以供存儲和最終運輸。一個可移動的擠出裝置15被定位在頂板樹脂錨杆機10之後。該擠出裝置15被填充有可處理的廢物，該廢物是選自由以下組成的群組的一員生物醫學廢物、廢棄的橡膠輪胎、填埋廢物、屠宰場廢物、城市廢物、低級核廢物及其混合物。在一個實施例中，該廢物為廢棄的橡膠輪胎。在一個優選實施例中，該廢物為已經剪切或撕碎的廢棄的橡膠輪胎。輪胎的剪切或撕碎是在一個剪切/撕碎裝置28中在地上進行的。廢物收集單元16將可處理的廢物供應到該剪切/撕碎裝置28。在一個實施例中，剪切/撕碎裝置28可以僅是一個剪切裝置。在一個替代性實施例中，剪切/撕碎裝置28僅是一個撕碎裝置。在一個第二替代性實施例中，剪切/撕碎裝置28是一個剪切裝置與一個撕碎裝置的組合。「剪切」意思是將如廢棄的橡膠輪胎的廢料切成相對大的塊。舉例來說，一個單個輪胎可以被剪切成三或四個較小塊。「撕碎」意思是將如廢棄的橡膠輪胎的廢料切成相對小的塊。舉例來說，一個單個輪胎可以被撕碎成數百或數千個較小塊。也在本發明的範圍內的是將廢料、尤其是廢棄的橡膠輪胎粉碎成毫米大小或甚至更小的顆粒。當然，這樣一類粉碎作業是極其能源密集型的。剪切/撕碎的輪胎藉助於一個空心的廢物管17被運輸到一個地下擠出裝置15。在一個替代性實施例中，該剪切或撕碎作業是在地下控制中心9內的一個剪切/撕碎裝置(未示出)中在地下進行的。在又一個替代性實施例中，在同一個開採作業中使用了一個地上第一剪切/撕碎裝置28和一個地下第二剪切/撕碎裝置(未示出)二者。逃避了第一剪切/撕碎裝置28的剪切/撕碎的較大的輪胎塊在即將進入地下擠出裝置15之前被剪切或撕碎。擠出裝置15在頂板樹脂錨杆機10之後推進。該擠出裝置將廢料擠入到由從煤層移走煤而產生的空隙空間中。在一個實施例中，廢料的擠出是以一種連續的方式。在本發明的一個替代性實施例中，擠出裝置15是一個可移動的噴灑裝置。該噴灑裝置以類似於一個噴灑乾燥器的方式操作，從而用廢料填充該空隙空間。優選地，廢料在進入噴灑裝置之前被粉碎。在一個實施例中，該噴灑裝置的操作方式為，使得粉碎的廢料在地下控制中心的方向上被吹出。本發明的過程為存儲如廢棄的橡膠輪胎的廢料問題提供一個獨特的解決途徑。用於處理廢棄的橡膠輪胎的所有現有技術方法都是能源密集型的。本過程安全且高效地將廢棄的橡膠輪胎輸送到地殼，優選地深至地殼內，在地殼內這些輪胎可以通過自然手段再循環。可移動的擠出裝置15被操作連接至一個第二動力源(未示出)，其中該第二動力源通過電氣器件被操作連接至計算機化的控制面板(未示出)。電纜和電線可以被用作該電氣器件。地下控制中心9內的開採人員操作計算機化的控制面板來推進可移動的擠出裝置15。擠出裝置15藉助一個空心的輸送管材17被操作連接至一個地上廢物處理單元
16。該廢物處理單元16被定位在地表上，鄰近煤礦的主豎井6的入口。優選地，廢物處理單元16被定位在煤礦的主豎井6的入口的100碼之內。適於埋藏在一個地下礦井中的廢料被裝載到廢物處理單元16之中。在本發明的範圍內的是將廢料壓實。因此，廢物處理單元16可以包括用於將廢料壓實的一個壓實裝置(未示出)。也在本發明範圍內的是在廢物處理單元16中用一個剪切/撕碎裝置28來剪切或撕碎廢棄的橡膠輪胎。地上廢物處理單元16藉助於一個空心的輸送管材17而操作連接至擠出裝置15。如廢棄的橡膠輪胎或類似物的廢料通過空心的輸送管材17並且直接進入可移動的擠出裝置15。在一個替代性實施例中，廢料通過空心的輸送管材17並且直接進入第二剪切/撕碎裝置(未示出)。在第二剪切/撕碎裝置中被剪切或撕碎以獲得剪切的/撕碎的廢料之後，廢料被輸送到地下擠出裝置15。廢料被擠出裝置15沉積在地下採空的空隙空間中。在一個優選實施例中，擠出裝置15的操作方式為，使得將廢料在地下控制中心的方向上擠出。在本發明的範圍內的是進行一種雙重開採作業，其中本發明的方法與如長壁開採的傳統地下開採作業同時進行。在一個煤層之中構建一個地下控制中心。在該煤層的另一個區域中，礦工在位於煤層面的一個通風區域中使用傳統的開採裝備工作。該地下控制中心內的開採人員將至少一個鑽頭推進到該煤層的一部分中。在一個實施例中，使用傳統方法的礦工不佔用那個部分。在一個實施例中，改進了一種傳統開採作業來獲得本發明的開採作業。一個傳統礦井，如使用長壁開採技術的一個礦井由包括以下步驟的一種方法改裝(a)構建包括一個計算機化的控制面板的一個地下控制中心；並且(b)獲得一個鑽頭，一個空心的、可延伸的鑽杆，以及一個動力源。該空心的、可延伸的鑽杆將該鑽頭操作連接至該動力源。該動力源由電氣器件操作連接至該計算機化的控制面板。在一個實施例中，該電氣器件包括多個電纜和/或電線。開採人員使用地下控制中心內的計算機化的控制面板來開採、收集並且輸送煤。僅該地下控制中心是通風的。在一個優選實施例中，使用一個通風扇、一個通風單元以及一個通風豎井來對該地下控制中心提供新鮮空氣，並且將不新鮮的空氣去除。本發明涉及通過一種過程而獲得的煤，該過程包括對一個地下煤層進行定位；挖掘一個礦井來到達該地下煤層；以及構建大致上在該地下煤層內的一個控制中心。該控制中心包括一個頂部，該頂不包括一個天花板部分和多個頂板錨杆；從該頂部上垂下的多個壁；以及用於接收該多個壁的一個地板部分。該地下控制中心的內部包括一個計算機化的控制面板。該地下控制中心通過使用一個通風扇、一個通風單元以及一個通風豎井來通風。新鮮空氣被供應到該地下控制中心，並且不新鮮和汙染的空氣被從該地下控制中心去除。該過程進一步包括獲得一個鑽頭、一個空心鑽杆以及一個動力源。該空心鑽杆將該鑽頭操作連接至該動力源。該動力源由電氣器件操作連接至該計算機化的控制面板。開採人員進入該地下控制中心並且操作該計算機化的控制面板來驅動該鑽頭進入煤層之中。煤聚集是通過鑽頭的動作從煤層中獲得的。煤聚集被回收並且被輸送到地表。在本發明範圍內的是對煤層的採空區域通風。這在如裝備維修而其中裝備不能夠被收回到通風的地下控制中心的情況下可能是必要的。在一個替代性實施例中，開採人員可以在通風的人員運輸工具中推進過煤層的採空區域。在又一個替代性實施例中，開採人員可以通過使用單獨的呼吸裝置推進過煤層的採空區域。對於美國，煤氣和頁巖氣生產日益成為一種重要的能源。在過去的十年中，美國的年煤床甲烷生產已經顯著增加。煤床甲烷因此是一種重要的能源。從煤床、碳質頁巖以及富含有機物的頁巖中產生的大量天然氣是次生生物成因甲烷，這種次生生物成因甲烷在埋藏、煤化以及隨後的隆起和冷卻之後在天然過程下形成。在煤床和頁巖儲集層二者中，多數氣體被吸收在巖石有機部分的微孔基質上。相對微量的氣體被吸收在巖石的無機部分上。吸收到有機物質中的氣體量隨著壓力的增加而增加，直到有機物質的表面由氣體分子的單層覆蓋，這時不再有氣體可以被吸收到該有機物質中。一旦達到單層容量，煤或頁巖就相對於甲烷變得飽和。甲烷是所產生的優勢氣體，但也可能以不同的比例產生其他氣體，包括二氧化碳、乙烷、丙烷、丁烷、以及氫氣和油。本發明包括一種從地下煤層和地下頁巖沉積中回收煤床甲烷和頁巖氣的方法。從天然存在的地表下有煤、碳質頁巖或富含有機物的頁巖的地層中回收氣體的方法包括對該地表下的地層進行定位；朝向該地表下的地層挖掘一個主豎井，其中該主豎井延伸到該地層之中；並且在地表下的地層內構建一個通風的地下控制中心。該地下控制中心被定位成大致上鄰近該主豎井。該通風的地下控制中心包括一個頂部，該頂部包括一個天花板部分和多個頂板錨杆；從該天花板部分垂下的多個壁；以及用於接收這些壁的一個地板部分。該頂部、該多個壁以及該地板部分限定一個大致上氣密的空間。該地下控制中心進一步包括一個計算機化的控制面板。這種方法進一步包括獲得一個可延伸的、可旋轉的空心鑽杆。該鑽杆具有一個近端和一個遠端；並且該鑽杆以其近端操作連接至該通風的地下控制中心。然後獲得一個鑽頭。該鑽頭在鑽杆的遠端被操作連接至該鑽杆。獲得一個靜止的動力源。該動力源由動力源電氣器件操作連接至該計算機化的控制面板。該動力源被定位成鄰近該通風的地下控制中心。該動力源藉助於該可延伸、可旋轉的空心鑽杆被操作連接至鑽頭。這種方法進一步包括在該通風的地下控制中心與地表下的地層之間構建一個靜止的第一液壓防護物。該靜止的第一液壓防護物被定位成大致上鄰近該動力源。獲得一個可移動的第二液壓防護物。該可移動的第二液壓防護物被定位成直接在該鑽頭之後。這種方法進一步包括獲得一個可移動的樹脂頂板錨杆機；其中該樹脂頂板錨杆機被定位在該可移動的第二液壓防護物之後。該計算機化的控制面板由開採人員操作以便啟動動力源並且推進鑽頭。該鑽頭鑽入到地表下的地層之中。這種方法進一步包括獲得一個地上氣體收集單元和一個氣體輸送管。該氣體輸送管在鑽杆的近端處將空心鑽杆操作連接至該地上氣體收集單元。該空心鑽杆收集來自地表下的地層的氣體。可以使用一個泵送系統來從地表下的地層抽吸氣體並且抽入該空心鑽杆中。氣體從該空心鑽杆被運輸到該地上氣體收集單元。同樣，可以使用一個泵送系統來從空心鑽杆抽吸氣體並且抽入該地上氣體收集單元中。沿著該可延伸的、可旋轉的空心鑽杆從該鑽杆的遠端開始所定位的設備的順序如下鑽頭、可移動的第二液壓防護物、可移動的樹脂頂板錨杆機、靜止的第一液壓防護物以及靜止的動力源；且其中當動力源被啟動時，該鑽頭、該可移動的第二液壓防護物以及該可移動的樹脂頂板錨杆機協同一致推進到地表下的地層之中。這種方法進一步包括獲得一個可移動的擠出裝置並且將該擠出裝置定位在該可移動的樹脂頂板錨杆機與該靜止的第一液壓防護物之間。該地下可移動的擠出裝置被操作連接至第二動力源，該第二動力能源被操作連接至該計算機化的控制面板。連接器件包括電線和電纜。獲得一個地上廢物處理單元。將廢料添加到該廢物處理單元中。一個空心的輸送管材將該擠出裝置操作連接至該廢物處理單元。廢料從該地上廢物處理單元、穿過該空心的輸送管材被輸送並且輸送到該地下可移動的擠出裝置中。位於該通風的地下控制中心內的開採人員操作計算機化的控制面板來啟動該可移動的擠出裝置。廢料被擠入一個採空的空隙空間之中。在本發明範圍內的是與提供一種與煤床氣體回收作業相結合的採煤作業。在一個實施例中，在挖掘主豎井之後，構建了一個單一的通風地下控制中心。可以使用一個鑽頭和一個空心的、可延伸的、可旋轉的鑽杆。在一個實施例中，該鑽杆的內部可以被分成多個同心部分。最內部的部分可以將煤漿輸送到控制中心，並且最外部的部分可以將煤床氣體輸送到該控制中心。該煤漿以及該煤床氣體被從該控制中心輸送到對應的地上收集單元。在一個實施例中，一種本發明的方法包括氣化地下煤來獲得煤的氣化產物，大致上為一氧化碳和氫氣；並且轉化這些煤的氣化產物以獲得甲烷氣體。這種方法使用如上所述的裝備，即一個通風的地下控制中心，一個或多個動力源，多個空心的、可延伸的、可旋轉的鑽杆，一個計算機化的控制面板，一個鑽頭，一個靜止的液壓防護物，一個可移動的液壓防護物，一個可移動的樹脂頂板錨杆機，一個可移動的廢物擠出裝置以及類似物。用於這樣一種方法的這種可延伸的、可旋轉的、空心鑽杆包括一個管狀的基材，一種催化材料被固定到該管狀基材的內表面上。優選的，該催化材料為一種如拉內鎳的拉內金屬催化劑。這類催化材料對於煤的氣化產物的轉化(如一氧化碳和氫氣到甲烷氣體)而言是優異的。當進行開採作業時，煤床甲烷和氣化的煤二者都被收集在塗有催化層的空心鑽杆的遠端中。當氣化的煤穿過該鑽杆並且朝向該地下控制單元通過時，氣化的煤被有效地轉化為一種甲烷氣體的產物。與固體煤顆粒或者液化的煤的運輸相比，這樣一種產物的運輸相對簡單。在一個實施例中，塗有催化層的空心鑽杆是根據授予奧黑爾的美國專利號4，110，257中所披露的方法構建的，該專利通過引用以其全部內容結合在此。在一個實施例中，一種本發明的方法包括構建一個地下直線加速器。這種方法使用如上所述的裝備，即一個通風的地下控制中心，一個或多個動力源，多個空心的、可延伸的、可旋轉的鑽杆，一個計算機化的控制面板，一個鑽頭，一個靜止的液壓防護物，一個可移動的液壓防護物，一個可移動的樹脂頂板錨杆機，以及類似物。無需存在多個煤床。優選的是一種硬巖石地層。使用鑽頭來獲得一個線性隧道，該隧道的距離為約十英裡到約五十英裡，或者甚至更長。一旦形成了該線性隧道，該隧道就可以被裝備有多個磁性裝置以及類似物以便獲得一個全功能性的地下直線加速器。在另一個實施例中，一種本發明的方法包括除煤之外的地下礦物質的提取。這類礦物質可以是沉積礦物質、火成礦物質或變質礦物質。
儘管已經通過具體實施例來描述本發明，但是除在以下權利要求中闡述的內容外不存在限制本發明概念的意圖。
權利要求
1.一種用於開採地下煤層的設備，該設備包括: (a)一個地下控制中心，該地下控制中心被定位在該地下煤層內，其中該控制中心包括一個計算機化的控制面板； (b)一個空心鑽杆，其中該鑽杆是可旋轉並且可延伸的； (C) 一個鑽頭；以及 (d)一個動力源，其中該動力源由電氣器件操作連接至該計算機化的控制面板；並且其中該動力源通過該空心鑽杆操作連接至該鑽頭。
2.根據權利要求1所述的設備，該設備進一步包括: (e)一個地上煤收集單元； (f)一個地上煤漿泵站； (g)一個輸送器件，其中該輸送器件將該煤漿泵站操作連接至該煤收集單元； (h)一個煤漿管，其中在一個開採作業過程中，該煤漿管接收來自該空心的、可延伸的鑽杆的一種煤漿，並且其中該煤漿管將該煤漿輸送到該地上煤漿泵站。
3.根據權利要求2所述的設備，該設備進一步包括一個通風系統，其中該通風系統包括: (j) 一個通風扇，其中該通風扇被定位在地表上； (k) 一個通風單元， 其中該通風單元被定位在該地下控制中心內部；以及(I) 一個通風豎井，其中該通風豎井從該通風扇向下延伸，並且將該通風扇操作連接至該通風單元。
4.根據權利要求3所述的設備，該設備進一步包括: (m) 一個第一靜止的液壓防護物，其中該靜止的防護物被定位成大致上鄰近該地下控制中心； (η) —個第二動力源； (ο) —個第二可移動的液壓防護物，其中該第二可移動的液壓防護物被定位在該鑽頭之後，並且其中該第二可移動的液壓防護物被操作連接至該第二動力源，並且其中該第二動力源被操作連接至該計算機化的控制面板； (P) —個可移動的樹脂頂板錨杆機，其中該樹脂頂板錨杆機被操作連接至該第二動力源，並且其中該第二動力源被操作連接至該計算機化的控制面板；以及 (q) 一個可移動的擠出裝置，其中該可移動的擠出裝置被操作連接至該第二動力源，並且其中該第二動力源被操作連接至該計算機化的控制面板。
5.一種開米地下煤的方法，該方法包括: (a)定位一個地下煤層； (b)朝向該地下煤層挖掘一個主豎井，其中該主豎井延伸到該煤層之中； (C)在該煤層內構建一個通風的地下控制中心，其中該地下控制中心被定位成鄰近該主豎井；其中該通風的地下控制中心包括:一個頂部，該頂部包括一個天花板部分和多個頂板錨杆；從該天花板部分垂下的多個壁；以及用於接收這些壁的一個地板部分；其中該頂部、該多個壁以及該地板部分限定一個大致上氣密的空間；並且其中該控制中心進一步包括一個計算機化的控制面板； (d)獲得一個可延伸的、可旋轉的、空心鑽杆，其中該鑽杆具有一個近端和一個遠端；並且其中該鑽杆在其近端處被操作連接至該通風的地下控制中心； (e)獲得一個鑽頭，其中該鑽頭在該鑽杆的該遠端處被操作連接至該鑽杆； (f)獲得一個動力源，其中該動力源由動力源電氣器件操作連接至該計算機化的控制面板；其中該動力源被定位成鄰近該通風的地下控制中心；並且其中該動力源藉助於該可延伸的、可旋轉的、空心鑽杆操作連接至該鑽頭； (g)獲得一個靜止的第一液壓防護物，其中該第一液壓防護物被定位在該地下控制中心與該煤層之間； (h)獲得一個可移動的第二液壓防護物；其中該第二液壓防護物被定位在該鑽頭之後; (i)獲得一個可移動樹脂頂板錨杆機；其中該樹脂頂板錨杆機被定位在該可移動的第二液壓防護物之後； U)操作該計算機化的控制面板，其中該動力源啟動該鑽頭，並且其中該鑽頭鑽孔進入該煤層之中； (k)獲得一個地上煤收集單元； (I)獲得一個地上煤漿泵站； (m)獲得一個輸送器件，其中該輸送器件將該煤漿泵站操作連接至該煤收集單元； (η)獲得一個煤漿管；其中該煤漿管將該空心鑽杆操作連接至該煤漿泵站；其中該空心鑽杆含有該煤漿； (ο)將該煤漿運輸到該地上煤漿泵站；並且 (P)由該輸送器件將該煤漿從該煤漿泵站移送到該煤收集單元。
6.根據權利要求5所述的方法，該方法進一步包括: (q)獲得一個可移動的擠出裝置；其中該擠出裝置被定位在該可移動的樹脂頂板錨杆機之後；並且其中該擠出裝置被操作連接至該第二動力源； (r)獲得一個地上廢物處理單元； (S)獲得廢料，其中該廢料被添加到該地上廢物處理單元； (t)獲得一個空心的輸送管材；其中該空心的輸送管材將該地下可移動的擠出裝置操作連接至該地上廢物處理單元；並且 (U)操作該計算機化的控制面板來啟動該可移動的擠出裝置；其中廢料被擠入一個採空的空間之中。
7.一種從天然存在的、有煤或碳質頁巖的、地表下的地層中回收氣體的方法，該方法包括: (a)定位有煤或碳質頁巖的該地表下的地層； (b)朝向該地表下的地層挖掘一個主豎井，其中該主豎井延伸到該地層之中； (C)在該地表下的地層內構建一個通風的地下控制中心，其中該地下控制中心被定位成鄰近該主豎井；其中該通風的地下控制中心包括:一個頂部，該頂部包括一個天花板部分和多個頂板錨杆；從該天花板部分垂下的多個壁；以及用於接收這些壁的一個地板部分；其中該頂部、該多個壁以及該地板部分限定一個大致上氣密的空間；並且其中該控制中心進一步包括一個計算機化的控制面板； (d)獲得一個可延伸的、可旋轉的、空心鑽杆，其中該鑽杆具有一個近端和一個遠端；並且其中該鑽杆在其近端處被操作連接至該通風的地下控制中心； (e)獲得一個鑽頭，其中該鑽頭在該鑽杆的該遠端處被操作連接至該鑽杆； (f)獲得一個第一動力源，其中該第一動力源通過動力源電氣器件操作連接至該計算機化的控制面板；其中該第一動力源被定位成鄰近該通風的地下控制中心；並且其中該第一動力源藉助於該可延伸的、可旋轉的、空心鑽杆操作連接至該鑽頭； (g)在該通風的地下控制中心與該地表下的地層之間獲得一個靜止的第一液壓防護物； (h)獲得一個第二動力源，其中該第二動力源被操作連接至該計算機化的控制面板，並且其中該第二動力源被定位成鄰近該地下控制中心； (h)獲得一個可移動的第二液壓防護物；其中該第二液壓防護物被操作連接至該第二動力源；並且其中該可移動的第二液壓防護物被定位在該鑽頭之後； (i)獲得一個可移動的樹脂頂板錨杆機；其中該樹脂頂板錨杆機被操作連接至該第二動力源；並且其中該樹脂頂板錨杆機被定位在該可移動的第二液壓防護物之後； U)操作該計算機化的控制面板以啟動該第一動力源；其中允許該鑽頭鑽孔進入該地表下的地層之中； (k)操作該計算機化的控制面板來啟動該第二動力源，其中該可移動的第二液壓防護物和該可移動的樹脂頂板錨杆機在該鑽頭之後被推進； (k)獲得一個地上氣體收集單元； (l)獲得一個氣體輸送管，其中該氣體輸送管在該鑽杆的該近端處將該空心鑽杆操作連接至該地上氣體收集單元；並且其中該空心鑽杆含有來自該地表下的地層的氣體；並且 (m)將該氣體從該空心鑽杆運輸到該地上氣體收集單元，其中沿著該可延伸的、可旋轉的、空心鑽杆從該鑽杆的遠端開始定位的設備的順序如下:鑽頭、可移動的第二液壓防護物、可移動的樹脂頂板錨杆機、靜止的第一液壓防護物以及靜止的動力源；並且其中當該動力源被啟動時，該鑽頭、該可移動的第二液壓防護物以及該可移動的樹脂頂板錨杆機推進到該地表下的地層之中。
8.根據權利要求7所述的方法，該方法進一步包括: (η)獲得一個可移動的擠出裝置；其中該擠出裝置被定位在該可移動的樹脂頂板錨杆機之後， (ο)獲得一個地上廢物處理單元； (P)將廢料添加到該廢物處理單元； (q)獲得一個空心的輸送管材；其中該空心的輸送管材將該擠出裝置操作連接至該廢物處理單元；並且 (r)操作該計算機化的控制面板來啟動該可移動的擠出裝置；其中廢料被抽吸到該空心的輸送管材中，由該可移動的擠出裝置接收並且被擠入一個採空的空間之中。
9.通過一種過程獲得的煤，該過程包括: (a)定位一個地下煤層； (b)朝向該地下煤層挖掘一個主豎井，其中該主豎井延伸到該煤層之中； (C)在該煤層內構建一個通風的地下控制中心，其中該地下控制中心被定位成鄰近該主豎井；其中該通風的地下控制中心包括:一個頂部，該頂部包括一個天花板部分和多個頂板錨杆；從該天花板部分垂下的多個壁；以及用於接收這些壁的一個地板部分；其中該頂部、該多個壁以及該地板部分限定一個氣密的空間；並且其中該控制中心進一步包括一個計算機化的控制面板； (d)獲得一個可延伸的、可旋轉的、空心鑽杆，其中該鑽杆具有一個近端和一個遠端；並且其中該鑽杆在其近端處被操作連接至該通風的地下控制中心； (e)獲得一個鑽頭，其中該鑽頭在該鑽杆的該遠端處被操作連接至該鑽杆； (f)獲得一個動力源，其中該動力源通過動力源電氣器件操作連接至該計算機化的控制面板；其中該動力源被定位成鄰近該通風的地下控制中心；並且其中該動力源藉助於該可延伸的、可旋轉的、空心鑽杆被操作連接至該鑽頭； (g)在該作業中心與該煤層之間構建一個靜止的第一液壓防護物；其中該靜止的第一液壓防護物被定位成鄰近該動力源； (h)構建一個可移動的第二液壓防護物；其中該第二液壓防護物被定位在該鑽頭之後; (i)構建一個可移動的樹脂頂板錨杆機；其中該樹脂頂板錨杆機被定位在該可移動的第二液壓防護物之後； (j)操作該計算機化的控制面板，其中該動力源啟動該鑽頭，並且其中該鑽頭鑽孔進入該煤層之中； (k)獲得一個地上煤收集單元； (I)獲得一個地上煤漿泵站； (m)獲得一個輸送器件，其中該輸送器件將該煤漿泵站操作連接至該煤收集單元； (η)獲得一個煤漿管；其中該煤漿管將該空心鑽杆操作連接至該煤漿泵站；其中該空心鑽杆含有該煤漿； (ο)將該煤漿運輸到該地上煤漿泵站；並且 (P)由該輸送器件將該煤漿從該煤漿泵站移送到該煤收集單元。
全文摘要
本發明涉及一種開採地下煤並且回收煤床氣體的新穎方法，該方法包括定位一個煤層；挖掘一個礦井以到達該煤層；構建一個通風的地下控制中心，該地下控制中心包括一個計算機化的控制面板，其中該計算機化的控制面板控制一個鑽頭的、一個空心鑽杆的、一個可移動的液壓防護物的、一個可移動的樹脂頂板錨杆機的以及一個可移動的廢物擠出裝置的移動；為該通風的地下控制中心提供開採人員；其中開採人員操作該計算機化的控制面板來執行以下任務將該鑽頭移動進入到該煤層中以便獲得聚集的煤和煤床氣體；將廢料擠入該煤層的採空的空間之中；以及將該聚集的煤和煤床氣體輸送到地表。
文檔編號E21B44/00GK103080473SQ201180039552
公開日2013年5月1日 申請日期2011年2月15日 優先權日2010年8月16日
發明者喬治·安東尼·奧利西奧, 利安德·弗朗西斯·奧利西奧 申請人:喬治·安東尼·奧利西奧, 利安德·弗朗西斯·奧利西奧