Способ подземной газификации мощных угольных пластов

 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для подземной газификации мощных угольных пластов. Способ включает вскрытие пласта, проходку горных выработок на верхнем и нижнем уровнях на границах с угольным пластом с нарезной камерой и розжиг пласта. Новым является отработка пласта на высоту горной выработки после нарезки камер на верхнем уровне и бурение из нижней выработки веера скважин до почвы выработанного пространства. При этом подачу окислителя осуществляют с нижней выработки по веерам скважин. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано в горнодобывающей промышленности для разработки месторождений твердых горючих полезных ископаемых, например угля, сланцев, посредством их газификации на месте залегания.

Известен способ подземной газификации угольного пласта, заключающийся в подаче к огневому забою дутья и воды и получении парогазовой смеси высоких параметров на поверхности [1] .

Недостатками данного способа являются: малая реакционная поверхность угольного пласта, невысокий КПД переработки угля из-за ограниченной мощности пласта и сложности управления фронтом горения; сложность проведения гидравлической (газодинамической) связи для фильтрации окислителя.

Известен также способ подземной газификации, описанный в работе, заключающийся в дроблении угольного пласта взрывными снарядами по мере перемещения зоны высоких температур [2] .

Недостатками данного способа являются: проведение взрывных работ отрицательно сказывается на устойчивости подающих, газоотводных скважин и горных выработок; в результате взрывных работ не достигается требуемая однородность угольных отдельностей, что приводит к дожиганию горючих компонентов газа; ведение процесса подземной газификации без управления обрушением кровли может привести к "проскоку" окислителя, что снизит калорийность вырабатываемого газа и появлению несгазифицированных целиков угольного пласта.

Целью изобретения является повышение коэффициента извлечения угля и полноты использования его теплотворной способности.

Поставленная цель достигается за счет того, что после нарезки камер на верхнем уровне отрабатывают пласт на высоту горной выработки, из нижней выработки бурят веер скважин до почвы выработанного пространства, а подачу окислителя осуществляют с нижней выработки по веерам скважин.

На чертеже показана технологическая схема подземной газификации угля.

Она содержит угольный пласт 1, вскрывающие скважины 2, горную выработку по пласту 3, горную выработку по подстилающим породам 4, разрезные печи 5; камеру 6; перфорированные трубопроводы 7; веер скважин 8; разрезные выработки 9; очаг горения 10; парогазоотводящую скважину 11; сепаратор 12; энергетический комплекс для выработки электроэнергии или для целей теплоснабжения 13; потребитель 14; магистральный трубопровод для подачи воды (конденсата) 15; закладочный материал 16; скважины для подачи закладочного материала 17.

Способ осуществляется следующим образом. Вскрытие угольного пласта (1) с поверхности производят вертикальными скважинами (2) и шахтным стволом. Далее проходят горные выработки по угольному пласту (3) и по пустым породам (4) ниже уровня залегания пласта. Верхнюю часть угольного пласта отрабатывают на высоте h пройденной выработки (3) из разрезных печей (5) камерами (6), в которых монтируют перфорированные трубопроводы (7) для подачи воды, а из выработки (4) бурят в каждую камеру веер скважин (8) до почвы выработанного пространства. Дутье (воздух) за счет естественной тяги вследствие большой разницы температуры атмосферного воздуха и продуктов реакции поступает с нижнего горизонта (4) через разрезную выработку (9) по вееру скважин (8) к очагу горения (10). Окислитель вступает в реакцию с раскаленным углем, а продукты реакции вместе с образующимся паром поступают по скважине (11) через сепаратор (12) на энергетический комплекс (13) для дальнейшего использования у потребителя (14) с целью выработки электроэнергии или теплоснабжения. Конденсат вновь возвращают по магистральному трубопроводу (15) для подачи в очаг горения (10) и последующего преобразования ее в пар. Камеры отрабатывают в шахматном порядке и отработанные камеры заполняют закладочным материалом (16) через скважины (17), например с использованием вяжущих материалов.

Применение предлагаемого способа позволяет достичь следующих преимуществ: получить высокий процент извлечения угля из блока и отработки оконтуренных запасов; неоднократно использовать скважины для отвода парогазовой смеси и подачи закладки; образовать герметичные камеры, в которых осуществляется фильтрация парогазовых флюидов, исключающих утечки; улучшить условия тепломассообмена и тепломассопереноса в камере вследствие стабильности ее размеров и равномерной скорости движения фронта горения;
оставить на месте переработки золу, шлаки и захоронить отходы других производств;
сохранить земную поверхность за счет ведения горных работ с закладкой выработанного пространства;
обеспечить экологически чистое производство за счет циркуляции воды в замкнутом контуре с использованием водяного орошения продуктов реакции.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ПОДЗЕМНОЙ ГАЗИФИКАЦИИ МОЩНЫХ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ, включающий вскрытие пласта, проходку горных выработок на верхнем и нижнем уровнях на границах с угольным пластом с нарезкой камер, розжиг пласта, подачу на забой окислителя и отвод газовой смеси с отработкой камер сверху вниз, отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициента извлечения угля и полноты использования его теплотворной способности, после нарезки камер на верхнем уровне отрабатывают пласт на высоту горной выработки, из нижней выработки бурят веер скважин до почвы выработанного пространства, а подачу окислителя осуществляют с нижней выработки по веерам скважин.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что камеры отрабатывают в шахматном порядке с последующей закладкой выработанного пространства вяжущим материалом и отходами производств, а движение окислителя газовой смеси осуществляют за счет естественной тяги.

РИСУНКИ

Рисунок 1