Способ комплексного освоения угольного месторождения


 


Владельцы патента RU 2530143:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт угля Сибирского отделения Российской академии наук (ИУ СО РАН) (RU)

Изобретение относится к комплексному освоению угольного месторождения при подземной газификации угля. Способ комплексного освоения угольного месторождения включает бурение системы дутьевых и газоотводящих скважин, гидравлически связанных между собой по угольному пласту, осуществление через них гидродинамического воздействия с образованием зоны искусственных полостей и трещин и огневого воздействия на угольный пласт с образованием очага горения, перемещаемого от дутьевой скважины в сторону газоотводящей скважины, получение сырого генераторного газа, охлаждение его до температуры ниже температуры конденсации компонентов, входящих в состав сырого газа, и получение вместе с очищенным газом других полезных компонентов. Особенностью способа является то, что в пространстве между дутьевой и газоотводной скважинами бурят на равном расстоянии друг от друга ряд питающих скважин с поверхности в зону искусственных полостей и трещин, в очаг горения сначала по дутьевой, а потом по мере перемещения очага горения и по питающим скважинам подают пыль минерала, содержащего химически активный элемент, на выходе из газоотводящей скважины генераторный газ сепарируют, выделяя из него газообразные соединения ценных химических элементов и переводя их в жидкоподвижное состояние для извлечения ценных элементов. Технический результат заключается в повышении эффективности комплексного освоения угольного месторождения. 1 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к горному делу, в частности к комплексному освоению угольного месторождения при подземной газификации угля, и может быть использовано для получения продуктов подземной газификации угля, теплоносителя с заданными параметрами и в качестве способа попутной добычи ценных элементов.

Известен способ комплексного освоения угольного месторождения, включающий деление месторождения на блоки, бурение дегазационных и дренажных скважин, предварительную дегазацию угольных пластов и подземную газификацию угля с выдачей на поверхность продуктов дегазации пластов и газификации угля [1]. Недостатком этого способа является то, что многие полезные компоненты, переходящие в процессе подземной газификации угля в газообразное состояние, в дальнейшем никак не улавливаются и не извлекаются, снижая тем самым эффективность освоения угольного месторождения.

Наиболее близким аналогом, принятым в качестве прототипа, является способ комплексного освоения угольного месторождения, включающий бурение системы гидравлически связанных скважин, осуществление гидродинамического и огневого воздействия на угольный пласт, получение сырого генераторного газа, охлаждение его до температуры ниже температуры конденсации компонентов, входящих в состав сырого газа, и получение вместе с очищенным газом других полезных компонентов [2].

Недостатком прототипа является то, что из всего многообразия химических элементов, встречающихся в угольном веществе, лишь небольшое их количество полностью переходит в газообразное состояние при подземной газификации угля, например рений, селен, мышьяк, ртуть; именно эти элементы проще всего попутно добывать при подземной газификации угля. Многие другие элементы или не переходят в газообразное состояние или переходят, но в значительно меньшей степени, улавливание которой экономически нецелесообразно. Этот способ не позволяет активировать процессы перевода химических элементов в их соединения, пригодные для улавливания с газообразными продуктами подземной газификации угля, что снижает эффективность комплексного освоения угольного месторождения.

Целью изобретения является повышение эффективности комплексного освоения угольного месторождения за счет перевода ценных химических элементов, входящих в состав угольного вещества, в соединения, переходящие в газообразное состояние при подземной газификации угля, и попутной их добычи.

Поставленная цель достигается тем, что в способе комплексного освоения угольного месторождения, включающем бурение системы дутьевых и газоотводящих скважин, гидравлически связанных между собой по угольному пласту, осуществление через них гидродинамического воздействия с образованием зоны искусственных полостей и трещин и огневого воздействия на угольный пласт с образованием очага горения, перемещаемого от дутьевой скважины в сторону газоотводящей скважины, получение сырого генераторного газа, охлаждение его до температуры ниже температуры конденсации компонентов, входящих в состав сырого газа, и получение вместе с очищенным газом других полезных компонентов, согласно техническому решению в пространстве между дутьевой и газоотводящей скважинами бурят на равном расстоянии друг от друга ряд питающих скважин с поверхности в зону искусственных полостей и трещин, в очаг горения сначала по дутьевой, а потом по мере перемещения очага горения и по питающим скважинам в очаг горения подают пыль минерала, содержащего химически активный элемент, на выходе из газоотводящей скважины генераторный газ сепарируют, выделяя из него газообразные соединения ценных химических элементов и переводя их в жидкоподвижное состояние для извлечения ценных элементов.

Способ поясняется схемой подготовки участка месторождения для подземной газификации угля.

В составе угольного вещества многих пластов содержатся ценные химические элементы, но концентрация их недостаточна для организации разработки таких пластов с целью извлечения ценных элементов. Другое дело - попутное извлечение ценных элементов при подземной газификации угля. Однако не все ценные химические элементы переходят в газообразное состояние при подземной газификации угля, например платина. В том же угольном пласте всегда содержится небольшое количество фтора, соединение которого с платиной, PtF6, кипит при температуре 68°C [3], т.е. переходит в газообразное состояние, и выходит с газообразными продуктами подземной газификации угля на дневную поверхность. Но количества фтора, входящего в состав угольного вещества недостаточно для перевода всей платины в подвижное состояние.

Идея предлагаемого способа состоит в том, чтобы доставить к очагу образования газообразных продуктов подземной газификации угля избыточное количество минерала, содержащего фтор (флюорит), для обеспечения перевода всей платины, входящей в состав угольного вещества пласта, в соединения с фтором, переходящие в газообразное состояние при температурах подземной газификации угля.

На участке, намеченном для осуществления подземной газификации угля, осуществляют направленное бурение дутьевой скважины 1 с поверхности до пласта и далее по пласту до границы участка. Затем от границы участка в обратном порядке осуществляют гидродинамическое воздействие на пласт методом гидроразрыва с образованием вокруг пластового участка скважины 1 зоны искусственных полостей и трещин. На границе участка осуществляют бурение с поверхности газоотводящей скважины 2, которой сбивают пластовый участок скважины 1 с дневной поверхностью. В пространстве между дутьевой 1 и газоотводящей 2 скважинами с поверхности на равном расстоянии друг от друга бурят питающие скважины 3, 4, 5, 6 в зону искусственных полостей и трещин. В питающих скважинах датчики температуры газов в зоне искусственных полостей и трещин.

Способ комплексного освоения угольного месторождения реализуется следующим образом. В пластовой части скважины 1 до питающей скважины 3 осуществляют огневое воздействие на пласт - создают очаг горения, который затем перемещают в направлении газоотводящей скважины путем подачи дутьевого воздуха с избыточным давлением по скважине 1 и отвода газообразных продуктов подземной газификации угля посредством создания разрежения в скважине 2. Положение очага горения на траектории его перемещения контролируют измерением температуры газов в питающих скважинах 3, 4, 5 и 6.

После розжига газогенератора (очага горения) по дутьевой скважине начинают подавать флюоритовую пыль (CaF2), которая дутьевым воздухом под избыточным давлением доставляется не только в очаг горения, но и дальше - в зону искусственных полостей и трещин. Здесь из-за наличия большой площади поверхности флюоритовая пыль оседает и под действием высокой температуры от близкого очага горения CaF2 взаимодействует с платиной, входящей в состав угольного вещества данного пласта, образуя гексафторид платины PtF6, испаряющийся при температуре выше 68°C. Так как температура газообразных продуктов подземной газификации угля значительно выше, то гексафторид платины, двигаясь с продуктами газификации, выводится на дневную поверхность.

При подходе очага горения к питающей скважине 3 (это определяют по достижении максимальной температуры газов в указанной скважине) подачу флюоритовой пыли осуществляют по этой скважине, прекратив ее подачу по дутьевой скважине 1 и т.д.

Продукты подземной газификации угля, выданные на дневную поверхность по скважине 2, направляют в гидроциклон, в котором их сепарируют, растворяя соединения платины в воде. Далее раствор, содержащий соединения платины, направляют на извлечение самой платины.

Достигаемый эффект состоит в том, что способ позволяет получить не только ценное топливо - генераторный газ, но и сырье для получения ценного элемента - платины. Поскольку фтор - это очень активный химический элемент, взаимодействующий не только с платиной, но и другими химическими элементами, фториды которых также испаряются при температурах протекания процессов подземной газификации, то на выходе из гидроциклона будет получен раствор полиметаллической руды. Будет достигнуто наиболее полное извлечение из недр полезных ископаемых, а это и есть комплексное освоение месторождения. То есть заявляемый способ позволяет повысить эффективность комплексного освоения угольного месторождения.

Источники информации

1. Способ получения электроэнергии при бесшахтной углегазификации и/или подземном углесжигании/ Патент РФ №2100588, опубл. 1997.12.27 (аналог);

2. Способ комплексного освоения угольного месторождения/ Патент РФ №2391508, опубл. 10.06.2010, бюл. №16 (прототип);

3. Нараи-Сабо И. Неорганическая кристаллохимия. Издательство Академии наук Венгрии, Будапешт, 1969, с. 233.

Способ комплексного освоения угольного месторождения, включающий бурение системы дутьевых и газоотводящих скважин, гидравлически связанных между собой по угольному пласту, осуществление через них гидродинамического воздействия с образованием зоны искусственных полостей и трещин и огневого воздействия на угольный пласт с образованием очага горения, перемещаемого от дутьевой скважины в сторону газоотводящей скважины, получение сырого генераторного газа, охлаждение его до температуры ниже температуры конденсации компонентов, входящих в состав сырого газа, и получение вместе с очищенным газом других полезных компонентов, отличающийся тем, что в пространстве между дутьевой и газоотводной скважинами бурят на равном расстоянии друг от друга ряд питающих скважин с поверхности в зону искусственных полостей и трещин, в очаг горения сначала по дутьевой, а потом по мере перемещения очага горения и по питающим скважинам подают пыль минерала, содержащего химически активный элемент, по выходе из газоотводящей скважины генераторный газ сепарируют, выделяя из него газообразные соединения ценных химических элементов и переводя их в жидкоподвижное состояние для извлечения ценных элементов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к горной промышленности, к разработке сближенных пологих пластов. Способ включает проходку выемочных штреков по двум пластам, сбиваемых уклонами, проветривание тупиковых забоев вентиляционными установками местного проветривания и подачу отбитой руды от проходки выемочных штреков по верхнему пласту через рудоспускные скважины на конвейерную линию, смонтированную на нижнем пласте.

Изобретение относится к устройству промплощадок шахт угольных шахт и рудников. Угольнопородный технологический комплекс промплощадки включает машинное здание наклонного ствола со зданием углеподготовки, углепородную галерею, породный бункер, стрелу рассеяния угля на склад, приемные воронки с выходом на станцию погрузки угля в вагоны.

Изобретение относится к горному делу, в частности к разработке мощных крутонаклонных угольных пластов слабонаклонными слоями по щитовой системе разработки. Техническим результатом является повышение эффективности и безопасности разработки мощных крутонаклонных пластов за счет организации автоматизированной системы правления самоходным вагоном для транспортировки отбитого угля.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для комплексного освоения месторождений бурого угля. Технический результат заключается в обеспечении эффективного комплексного использования месторождений бурого угля и комплексной защите окружающей среды от воздействия технологического процесса.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной разработке сближенных угольных пластов на участках шахтных полей, осложненных дизъюнктивными геологическими нарушениями в условиях высокой газоносности угля и массива вмещающих пород.

Изобретение относится к горному делу, в частности к разработке наклонных угольных пластов. Способ включает подготовку шахтного поля столбами по системе разработки «Длинные столбы по простиранию» с применением очистных механизированных комплексов - ОМК, диагональное проведение вскрывающих горных выработок с углом наклона в пределах техусловий транспортных средств по выдаче полезных ископаемых, выемку угля в длинном очистном забое обратным ходом с проведением монтажной камеры, демонтажной камеры, комплексом и техосмотром при перемонтаже на промплощадке, управление горным давлением обрушением пород кровли в выработанном пространстве, сбор шахтных вод в нижних точках шахты и подачу водного раствора антипирогена в выработанное пространство.

Изобретение относится к горному делу, в частности к механизированной разработке мощных крутонаклонных угольных пластов в наклонных слоях по щитовой системе разработки с выпуском угля межслоевой пачки.

Изобретение относится к области горного дела, к способам разработки шахтных полей по системе разработки «Длинные столбы по простиранию». Способ включает выемку угля в длинном очистном забое обратным ходом, проветривание очистного забоя, управление горным давлением обрушением пород кровли в выработанном пространстве, сбор шахтных вод в нижних точках шахты и подачу водного раствора антипирогена в выработанное пространство.

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано для безлюдной выемки крутых и наклонных пластов угля. Устройство содержит станок с гидроприводом возвратно-поступательного и возвратно-поворотного перемещения, двухканальный трубчатый став, струйный рабочий орган, систему подвода и распределения напорной жидкости.

Изобретение относится к горному делу, к комплексному освоению угольных месторождений. Способ включает детальное изучение вещественного состава угольных пластов на предмет выявления металлов платиновой группы, подлежащих попутному извлечению.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для комплексного освоения месторождений бурого угля. Технический результат заключается в обеспечении эффективного комплексного использования месторождений бурого угля и комплексной защите окружающей среды от воздействия технологического процесса.

Изобретение относится к горному делу и может быть применено в подземной газификации бурого угля в тонких и средней мощности пластах. Способ включает осушение угольного пласта, нагнетание в реакционный канал окислителя по вертикальным дутьевым скважинам, отсос из него продуктов газификации через газоотводящие скважины и минимизацию давления в реакционном канале.

Изобретение относится к области горнодобывающей промышленности, а именно к скважинным методам геотехнологии разработки месторождений горючих сланцев. Обеспечивает повышение эффективности способа при минимальных затратах на его осуществление.

Изобретение относится к горному делу и может быть применено для получения газообразного энергоносителя из угля или сланца на месте залегания. Способ включает бурение скважин с поверхности земли в обрабатываемый интервал в подземном пласте, размещение в скважинах электродов, приложение напряжения к электродам, пропускание электрического тока и нагрев пласта за счет джоулева тепла.

Изобретение относится к тепловым методам разработки трудноизвлекаемых тяжелых углеводородных залежей путем их нагрева. Обеспечивает создание огневой технологии воздействия на залежь тяжелых углеводородов для создания коллекторов повышенной дренирующей способности.

Изобретение относится к области горного дела и может быть применено при подземной газификации угля. Способ заключается в том, что выделенный в поверхностном химическом комплексе СО2 делят на два потока: первый из них нагнетают в дутьевые скважины эксплуатируемого подземного газогенератора и инициируют в зонах газификации эндотермическую химическую реакцию СО2+С=2СО-q, обогащая при этом газ ПГУ горючим компонентом СО; второй поток СО2 нагнетают в отработанный подземный газогенератор.

Способ относится к области горной промышленности, в частности к угольной, и может быть использован при отработке склонных к самовозгоранию угольных пластов. Техническим результатом является повышение безопасности ведения горных работ при отработке склонных к самовозгоранию угольных пластов.

Изобретение относится к способам подземной газификации угольных пластов путем превращения угольной массы на месте ее залегания в горючий газ, который может использоваться в различных энергетических установках.

Изобретение относится к горному делу, в частности, к способам подземной газификации твердых ископаемых топлив и может быть использовано для получения газообразного энергоносителя (горючего газа) из угля или сланца на месте залегания.

Изобретение относится к области горного дела, а конкретнее к области подземной газификации угля - ПГУ и производству на ее основе водорода. .

Изобретение относится к комплексному освоению месторождения полезных ископаемых и может быть использовано для получения продуктов подземной газификации горючих сланцев. Способ комплексного освоения месторождения горючих сланцев включает бурение дутьевых, газоотводящих и питающих скважин. Через дутьевые скважины осуществляют огневое воздействие на пласт, через питающие - подачу углеродсодержащего материала, а получение генераторного газа - через газоотводящие скважины. При этом осуществляют управление перемещением очага горения в плоскости пласта. Особенностью способа является то, что перед огневым воздействием осуществляют разупрочнение пласта созданием вдоль траектории перемещения очага горения зоны искусственных полостей и трещин, скорость перемещения очага горения контролируют измерением температуры газов в питающих скважинах. В качестве углеродсодержащего материала используют промпродукт мокрого обогащения каменных углей, брикетированные твердые бытовые и другие промышленные отходы. Выработанное пространство заполняют негорючей частью отходов. Технический результат заключается в повышении эффективности комплексного освоения месторождения горючих сланцев. 1 ил.
Наверх