Способ подземной газификации угля

 

Изобретение относится к горному делу, в частности к способам подземной газификации угля. Технический результат - простота и надежность создания реакционных каналов. Способ подземной газификации угля включает установление границ газогенераторов, вскрытие пластов скважинами, розжиг угля и отработку пластов подводом реагентов и отводом продуктов горения. Для отработки пластов принимают верхний некондиционный пласт из свиты сближенных пластов, при этом сначала ведут подготовительные и очистные работы по нижележащему подрабатывающему пласту системой разработки длинными столбами обратным ходом от границ шахтного поля по бесцеликовой схеме с поддержанием подготовительных выработок в выработанном пространстве и полным обрушением кровли. Розжигу угля и отработке подвергают подрабатываемый пласт после нарушения его целостности в результате подработки и в направлении, соответствующем направлению выемки нижележащего пласта. 2 ил.

Изобретение относится к горному делу, в частности к способам подземной газификации угля.

Известны способы подземной газификации, включающие бурение с поверхности скважин, создание в пласте между скважинами реакционных каналов, розжиг пласта и извлечение продуктов горения [1].

Основными недостатками известных способов являются: - сложность в создании реакционных каналов; - трудность регулирования процесса горения.

Наиболее близким к предложенному является способ подземной газификации, включающий установление границ газогенераторов, вскрытие пластов скважинами, розжиг угля и отработку пластов с отводом продуктов горения [2].

Недостатками данного способа являются: - необходимость в создании строго направленных газогенераторов; - трудность сооружения реакционных каналов.

Задачей изобретения является устранение этих недостатков.

Технический результат - простота и надежность создания реакционных каналов, реакционных зон и газогенераторов.

Технический результат достигается тем, что в способе, включающем установление границ газогенераторов, вскрытие пластов скважинами, розжиг угля и отработку пластов подводом реагентов и отводом продуктов горения, для отработки пластов принимают верхний некондиционный пласт из свиты сближенных пластов, при этом сначала ведут подготовительные и очистные работы по нижележащему подрабатывающему пласту системой разработки длинными столбами обратным ходом от границ шахтного поля по бесцеликовой схеме с поддержанием подготовительных выработок в выработанном пространстве и полном обрушением кровли, а розжигу угля и обработке подвергают подрабатываемый пласт после нарушения его целостности в результате подработки и в направлении, соответствующем направлению выемки нижележащего пласта.

Введенный в формулу изобретения такой существенный признак, как то, что для отработки пластов способом газификации принимают верхний некондиционный пласт из свиты сближенных пластов, позволяет обеспечить извлечение запасов некондиционных по мощности или по другим качественным характеристикам.

Существенный признак о том, что сначала ведут подготовительные и очистные работы по нижележащему подрабатывающему пласту, делает возможность подработать горными работами вышележащий пласт, нарушить его целостность трещинами и разломами, чем обеспечивается создание реакционных каналов по всей подработанной площади и полное выгорание пласта.

Существенный признак о том, что выемку угля по нижележащему пласту ведут системой разработки длинными столбами обратным ходом от границ шахтного поля, позволяет вести выжигание вышележащего пласта также от границ шахтного поля.

Существенный признак о выемке нижнего пласта по бесцеликовой схеме с поддержанием подготовительных выработок в выработанном пространстве и полным обрушением кровли обеспечивает и полноту выемки угля по нижележащему пласту, а так же полноту выгорания угля по вышележащему пласту по всему шахтному полю.

Существенный признак о том, что розжиг угля и отработку подрабатываемого пласта ведут после нарушения его целостности в результате подработки и в направлении, соответствующем направлению выемки нижележащего пласта, позволяет без особых сложностей произвести розжиг угля, так как реакционные каналы, представленные трещинами и разломами, получаются после полного обрушения пород при выемке нижнего пласта и постоянно создаются по мере подвигания очистных работ.

Сущность способа поясняется чертежами, где на фиг.1 показан в плане участок развития горных работ по нижележащему подрабатывающему пласту угля, на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Условные обозначения, принятые на чертежах: 1 - шахтное поле; 2 - сближенные, зависимые пласты; 3 - подготовительные выработки; 4 - выемочные столбы; 5 - механизированный комплекс; 6 - скважины; 7 - породы кровли.

Способ осуществляют следующим образом. Устанавливают границы газогенераторов.

Если на шахтном поле 1 в свите сближенных, зависимых пластов 2 верхний относится к некондиционным по мощности или качественным показателям, его намечают к подземной газификации, чтобы избежать значительных потерь угля и использовать продукты газификации. Для этого по нижележащему подрабатывающему пласту проводят подготовительные и очистные работы: подготовительные выработки 3 и готовят выемочные столбы 4, которые отрабатывают системой разработки длинными столбами обратным ходом от границ шахтного поля 1 с помощью, например, механизированного комплекса 5. При этом выемку столба 4 ведут по бесцеликовой схеме с поддержанием подготовительных выработок 3 в выработанном пространстве с использованием для этого, например, органной крепи. Бесцеликовая схема необходима для полной отработки всего подрабатывающего нижележащего пласта, что позволяет также подработать вышележащий подрабатываемый пласт на всей площади. К этому вышележащему пласту бурят с поверхности скважины 6, которые затем используют для дутья и отвода продуктов горения.

После того, как механизированный комплекс 5 отойдет на определенное расстояние, происходит полное обрушение пород кровли 7 и целостность вышележащего подрабатываемого пласта нарушается трещинами и разломами, которые впоследствии используются в качестве реакционных каналов. После образования достаточного количества реакционных каналов производят розжиг угля, организуют реакционные зоны, чем создают газогенератор и начинается процесс газификации. Для поддержания этого процесса к газогенератору подают реагенты - воздушную смесь через скважины 6, расположенные над вынимаемым столбом 4. Кроме того, поступление воздуха к газогенератору возможно и через подготовительные выработки 3 и далее через обрушившиеся породы кровли 7 (подсос). Выжигание пласта в процессе газификации ведут в том же направлении, в котором производится выемка угля по нижележащему пласту. По данной технологии необходим разовый розжиг угля.

Предложенный способ газификации может быть с успехом применен и для месторождений угля, находящихся в зоне многолетней мерзлоты. В этом случае, после выжигания пласта происходит самоизоляция отработанной площади разогретыми вмещающими породами.

Преимуществами предлагаемого способа являются: - простота и надежность создания реакционных каналов, реакционных зон и газогенераторов; - отработка запасов некондиционных углей; - использование продуктов газификации на местные нужды.

Источники информации 1. Горная энциклопедия, т.1. - М.: Издательство СЭ, 1984 г., с. 477-478.

2. Патент РФ 2034139, 6 Е 21 В 43/295, 1995 г.

Формула изобретения

Способ подземной газификации угля, включающий установление границ газогенераторов, вскрытие пластов скважинами, розжиг угля и отработку пластов подводом реагентов и отводом продуктов горения, отличающийся тем, что для отработки пластов принимают верхний некондиционный пласт из свиты сближенных пластов, при этом сначала ведут подготовительные и очистные работы по нижележащему подрабатывающему пласту системой разработки длинными столбами обратным ходом от границ шахтного поля по бесцеликовой схеме с поддержанием подготовительных выработок в выработанном пространстве и полным обрушением кровли, при этом розжигу угля и отработке подвергают подрабатываемый пласт после нарушения его целостности в результате подработки и в направлении, соответствующем направлению выемки нижележащего пласта.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2