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La. présente invention concerna des procédés et moyens pour assurer la gazéification souterraine du charbon, dans lesquels on fait passer de l'air ou autre agent gazeux,. à bravers des trous de sondage ou autres canaux s'étendant sur la plus grande partie de leur longueur à l'intérieur de la veine de charbon à gazéifier.
Dans un procédé connu,. une série de trous de sondage ou autres canaux à travers la veine de charbon mettent en communication deux galeries souterraines. On fait passer de l'air,, ou autre agent gazeux venant d'un appareil de gazéification dans une galerie et de là dans les trous de sondage et le gaz résultant d'une réaction donnant naissance à du gaz à l'intérieur des trous de sondage,passe dans une seconde galerie d'où on l'extrait par un passage s'étendant entre la seconde galerie et la surface.
On peut ainsi gazéifier une partie substantielle du charbon se trouvant entre les deux galeries.
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toutefois,pendant une telle gazéification il peut être nécessaire de préparer d'autres galeries avec des séries de trous de sondage dans une partie adjacente de la veine de charbons une ou plusieurs de ces séries de trous de sondage étant en communication ou. prêts à être mis en communication avec une galerie formant déjà partie d'un système de gazéification souterraine en fonctionnement.
Dans une telle disposi- tion, on éprouve des difficultés à assurer an premier lieu que les séries de trous de sondage en préparations,ou formant un prolongement d'un système- adjacentene prennent pas feu avant le moment opportun. En outre, il convient d'assurer qu'aucune des galeries ne prend feu, car on peut avoir besoin de ces galeries corme passages pour admettre l'air ou autre agent gazeux aux réactions de fabrication du gaz qui ont lieu dans 'les trous de sondage et pour recueillir et transférer les produits gazeux de combustion pendant une longue période de temps.
On peut également éprouver des difficultés pour que lorsque plusieurs trous de sondage sont alimentés par une source unique d'air ou de gaz, par exemple à partir d'une galerie commune chacun reçoive une proportion/appropriée de l'air ou autre gaz fourni.
La présente invention se propose de fournir des procédés et moyens permettant de réduire ou de supprimer ces difficultés.
.OU a recours selon l'invention à un procède de gazéification souterraine du charbon dans lequel on forme deux galeries ou plus dans des couches souterraines au-dessus ou au-dessous d'une veine de charbou,on forme un groupe ou un certain nombre de groupes des trous de sondage ou passages à travers la veine de charbon d'une galerie à une autre et l'on ménage des- conduits $. chaque extrémité des -crocs de sondage ou passages afin de ne permettre l'accès entre la.
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veine de charbon et les galeries que par lesdits conduits.
Une ou plusieurs des galeries peuvent donc servir à fournir l'air ou autre gaz aux réactions de gazéification dans les trous de sondage et à en recevoir le gaz résultant de la réaction., tout en restant isolés des zones de réaction sauf par la voie des conduits.Ces derniers peuvent avoir la forme de tuyaux entre les galeries et les extrémités adjacentes des trous de sondage,du ciment réfractaire étant tassé autour des tuyaux pour former un joint étanche.
Si on le désire? on peut relier deux groupes ou plus de trous de sondage par des conduits à une galerie commune,les trous de sondage s'étendant à l'intérieur de la veine de charbon et se reliant à leurs extrémités opposées à la. galerie commune S deux autres galeries ou davantage; toutes les galeries peuvent être formées au-dessus ou au-.dessous de la veine de charbon ou quelques-unes au-dessus et d'autres au-dessous.Par exemple les galeries peuvent s'étneire au-dessus de la veine de charbon et l'on peut creuser le long des galeries en des positions espacées un. certain nombre de puits suffisamment profonds pour pénétrer dans le veine de charbon..
On peut ensuite forer des trous de sondage reliant entre eux des puits des guéries adjacentes, par exemple s'étendant en position horizontale opposée à partir des puits creusés dans une galerie jusqu'aux puits creusés dans. d'autres galeries sur chacun de leurs côtés.On peut alors monter des tuyaux reliant les extrémités des trous de sondage avec les galeries.On peut ensuite appliquer un joint périphérique de ciment réfractaire autour de chaque tuyau afin que chaque trou de sondage ne communique avec les galeries que par ces tuyaux.
Afin de permettre de régler la réaction dans la veine sans allumage prémanturé d'autres parties préparées de la veine, on peux prévoir selon l'invention des éléments de fermeture amovibles, ou joints,par exemple
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sur une canalisation reliant une partie préparée de la veine à une galerie commune; les joints ou éléments de fermeture amovibles peuvent être enlevés à 1 'aide de moyens susceptibles d'être actionnés à distance, de préférence à la surface. Par exemple, on peut faire en sorte que les éléments de fermeture puissent être enlevés ou rompus par des charges explosives qu'on peut faire détoner électriquement à l'aide de dispositifs commandés à la surface.
Quel que soit l'arrangement de trous de sondage et de galeries adopté, si deux trous de sondage ou plus sont alimentés en air ou autre gaz à partir d'un seul passage ou galerie, les trous de sondage qui sont les plus proches de l'entrée d'air ou autre gaz fourni aux galeries ont tendance à recevoir une plus grande proportion d'air ou autre gaz que ceux qui sont situés plus'loin de l'entrée, de sorte qu'à mesure que la réaction se poursuit la partie de la veine adjacente à l'entrée brûle plus vigoureusement et que les trous de sondage en cet endroit s'élargissent plus rapidement que d'autres et reçoivent ainsi de plus en plus d'air ou autre gaz fourni. Finalement, la plus grande partie de l'air ou autre gaz fourni s'écoulera directement à travers les trous de sondage élargis, tandis que les autres ne produiront qu'une faible quantité de gaz de réaction.
L ' invention fournit un moyen pour remédier à cette situation .dans un système de gazéification souterraine, de manière à assurer autant que possible chaque trou de sondage d'une série recevant de l'air ou autre gaz à partir d'un point commun ou galerie reçoive une part sensiblement égale d'air ou autre gaz. A cet effet, on donne aux entrées des conduits entre chacun des trous de sondage et une galerie par laquelle de l'air ou autre gaz est fournides dimensions différentes afin de ménager des entrées de section réduite aux trous de sondage qui sont les plus proches de l'entrée d'air
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ou.
autre gaz dans la galerie, tandis que les entrées des autres trous de sondage qui sont situés plus loin de l'entrée sont progressivement moins réduites, de sorte que l'air ou autre gaz fourni a tendance à pénétrer dans les trous de sondage en quantités égales.
En plus ou au lieu de ces dispositions, on peut remplir partiellement quelques-unes ou la totalité des galeries elles-mêmes d'une matière telle qu'une maçonnerie réfractaire disposée ou arrangée de façon à y ménager des passages faisant communiquer l'entrée d'air ou autre gaz avec des conduits raccordés aux trous de sondage, ces passages étant disposés de façon à favoriser une répartition égale d'air ou autre gaz dans chacun des trous de sondage. La.maçonnerie réfractaire ou autre mati'ère peut également être placée dans des puits 'faisant communiquer les galeries souterraines avec la surface et à travers lesquels on admet l'air et retire le gaz des zones de gazéification.
La maçonnerie peut être susceptible de résister aux températures qui prennent nais- sance en sous-sol et d'absorber et céder facilement la. cha- leur selon les températures de l'air ou autre gaz qui circule sur elle afin d'assurer, aux points où celà est désirable, un échange de chaleur.
Selon une autre caractéristique de l'invention, on a recours à un procédé de mise en oeuvre d'un système de gazéification souterraine comportant deux galeries souterrain nés ou plus reliées par une série de trous de sondage s'étend dont à l'intérieur d'une veine de charbon. et des puits reliant chaque galerie à la surface et à travers lesquels de l'air ou.
autre agent gazeux est fourni aux systèmes et les produits gazeux conduits à la surface, ledit procédé consistant à remplir partiellement les puits et les galeries d'une matière, telle qu'une maçonnerie réfractaire, à mettre
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en route la .réaction de production du gaz -dans un ou plusieurs des trous de sondage, puis à renverser de temps en -temps 'le sens de 1'écoulement de 1'air ou autre agent gazeux le long des trous de sondage.
De préférence, on détermine la durée entre chaque -inversion du -sens de l'écoulement selon la quantité de chaleur disponible dans -la maçonnerie réfractaire afin que l'air ou .autre .agent gazeux fourni atteigne la veine de charbon à une température suffisamment élevée pour allumer le charbon dès .qu'il vient à son contact, en assurant ainsi que le charbon est brûlé aussi près que possible du joint d'admission de l'air ou autre gaz dans le trou de sondage.
Au fur et à mesure que la réaction se poursuit avec des inversions de temps à autre du sens de l'écoulement de l'air ou autre ..gaz, les passages initiaux à travers le charbon,(c'est-à-dire les trous de sondage), s'élargissent davantage à chaque extrémité tandis que leur forme se modifie le moins au centre,soit en gros à mi-chemin entre l'entrée et la sortie de l'air ou gaz. Par suite, la perte de charge à travers chaque trou de sondage sera déterminée pendant la combustion par la dimension de cette partie centrale et il y aura moins de chance pour qu'un trou de sondage prenne plus que sa part appropriée d'air ou autre gaz en provenance de la source d'alimentation.
L'invention est illustrée à titre d'exemple dans le dessin annexé, dans lequel : la fige 1 est une vue schématique d'une formation géologique comportant une veine de charbon et d'autres couches; la fig. 2 est une coupe transversale de détail d'un système de gazéification; la fig. 3 est une vue s chématique illustrant'le progrès de la gazéification; la fig. 4 est une coupe transversale d'une galerie et
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d'une veine de charbon adjacentela galerie étant destinée à contenir une matière d'échange de chaleur
En se reportant tout d'abord à la. fig. 1, la formation géologique comprend une veine de charbon 1, une couche supérieure 2 et une couche inférieure 3.
A partir de la surface'trois puits verticaux 4, 5 et 6 sont percés à travers la couche supérieure presque jusque à la veine de charbon 1, et à partir de ces puits sont percées des galeries 7, 8 et 9, à l'intérieur de la. couche supérieure 2 et un peu au-dessus de.la veine de charbon 1 sous-jacente. A partir des galeries 7, 8 et 9 des puits 10 sont percés dans la veine de charbon 1 en des points espacés le long de cette dernière.
Des puits 10 au centre de la galerie des trous de sondage 11 s'étendent jusqu'aux puits percés dans les galeries adjacentes 7 et 9.Les trous de sondage s'étendent donc ainsi en totalité à l'intérieur de la veine de charbon. 1 Afin d'em- pêcher le feu de se propager dans les galeries ,on a recours à un conduit 12 afin d'assurer et de restreindre la communication entre les galeries 7, 8, 9 et la veine de charbon 1 sous-jacente dans chacun des puits 10. la fig. 1 ne représente qu'un seul conduit 12, mais en pratique on prévoit un conduit analogue dans chacun des puits 10..afin d'isoler les galeries 7, 8, 9 de la veine de charbon 1, sauf par la voie de ces conduits.
On tasse autour des conduits 12 un ciment réfractaire'13 destiné à servir de joint (fig. 2).
Dans la disposition représentée sur la fig. 1; on peut gazéifier en premier lieu la veine de charbon 1 entre les galeries 7 et 8, puis permettre à la réaction de se propager à la partie de la veine de charbon qui y est comprise entre les galeries 8 et 9.
Pour permettre de gazéifier en premier lieu et séparément la veine de charbon 1 et d'empêcher en même temps la réaction de se propager à travers les puits 10
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dans la galerie 8, on peut obstruer comme on le voit sur la fig. 2 les trous de sondage qui s'étendent de la galerie 8 à la galerie 9 en insérant dans l'embouchure d'un trou de sondage un bouchon 14 en une matière d'étanchéité, ce bouchon pouvant être déplacé par une charge explosive 15 qu'on peut faire détoner électriquement par des conducteurs 16 allant jusqu'à la surface.
En fonctionnement, on gazéifie le charbon entre les galeries 7 et 8 en amorçant une réaction de production de gaz aux embouchures des trous de sondage Il qui sont voisins de la galerie 7 et en insuffla et de l'air ou autre gaz de gazéification dans la zone de réaction à partir de la surface par un puits 4, la galerie 7 et les conduits 12. Les produits de la réaction sont aspirés le long des trous de sondage 11 et évacués à la surface à travers la galerie 8 et le puits 5, Après que ce stade du procédé s'est poursuivi pendant un certain temps, une section conique de la veine de charbon 1 a été consumée (la fig. 3 représente en 17 une telle section conique) et l'on inverse le sens de l'écoulement de l'air, ou autre gaz de gazéification.
Ainsi, le puits 5 et la galerie 8 servent de canaux d'alimentation, tandis que les produits gazeux sont retirés de la galerie 7 et du puits 4.
Lors de l'inversion, il peut s'être accumulé dans la galerie- 8 suffisamment de chaleur pour chauffer l'air qui s'y écoule dans une mesure suffisante pour enflammer le charbon dès qu'il vient à son contact, dans une région adjacente aux embouchures des trous de sondage 11 qui sont les plus proches de la galerie 8. Le charbon commence alors à consumer une autre section conique 18 (fig. 3) dans chacun des trous de sondage 11 qui relient entre elles les galeries 7 et 8.
Au bout d'un certain temps on inverse de nouveau le
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sens de la direction de l'air et du gaz engendre par la combustion et le charbon qui se trouve autour de la section 17 déjà consumée brûle à son tour. On poursuit ces inversions de façon à élargir successivement les deux sections coniques 17,18 tandis que la partie centrale du trou de sondage comprise entre ces sections conserve son diamètre initial (fige 3) mais dé croit progressivement de longueur. Le même processus se poursuit dans chacun des trous de sondage 11 qui client entre elles les galeries 7 et 8, et du fait que la partie centrale de chaque trou de sondage reste à un diamètre réduite on empêche un brusque élargissement de chacun des trous de sondage.
Ceci constitue un avantage important car un. trou de sondage anormalement élargi aspire de la source d'alimentation en air une plus grande proportion que les autres- trous de sondage plus étroits, qui reçoivent ainsi une quantité d'air insuffisante? se traduisant par une matvaise gazéification de la veine de charbon.
Les trous de sondage qui sont les plus proches des puits 4 et 5 ont tendance à recevoir une plus grande proportion d'air ou autre gaz que ceux qui sont situés plus loin de ces puits. Pour remédier à cette tendance, on.donne aux conduits 12 des diamètres de plus en plus grands à mesure qui ils sont éloignés de l'entrée de la façon représentée sur la fig. 4.
La fig. 4 représente une section longitudinale à travers la galerie 7 et une section verticale à travers le puits 4 de la fig. 1. Sur la-fige 4, le conduit 12" qui est le plus proche du puits 4 a. un. diamètre plus .petit que le conduit 12", de sorte qu'une proportion égale d'air pénétrera dans les deux conduits 12" et 12".De plus,la fig. '4 repré- sente une autre.caractéristique de l'invention, selon laquelle afin de conserver la chaleur dans les galeries et les puits
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on les remplit partiellement d*une maçonnerie réfractaire 19 qui sert d'échangeur de chaleur.
Par suite, après l'inversion du sens de l'écoulement, la chaleur absorbée par la maçonnerie 19 pendant le passage des gaz à travers le puits 4 et la galerie 7 est cédée à l'air où autre agent de gazéifica- tion. On minute les inversions de façon à tirer profit de la chaleur qui passerait autrement à la surface avec les gaz résultant de la gazéification. Le chauffage efficace de l'air ou autre agent de gazéification, assure un. allumage instan- tané du charbon au voisinage de l'embouchure d'un trou de sondage lors de la première inversion.
On voit également sur la fig. 4 la façon dont le, maçonnerie réfractaire 19 à l'intérieur de la galerie 7 est en forme de voûte en 20, 21 afin de favoriser une Meilleure répartition de 1'air fourni à la galerie à partir du puite 4. dans chacun des trous de son,.' se 11.
On obtiendrait un résultat analogue en remplissant complètement la galerie 7 d'une matière réfractaire poreuse disposée de façon à ménager das trajets plus poreux entre le puits 4 et les trous de sondage les plus éloignés qu'entre le puits et les trous de sondage plus rapproches. Bien que la fig. 4 représente une disposition particulière concernant le puits 4 et la galerie 7 de la fig. 1, il est évident qu'on peut équiper de la sorte tous Les puits et galeries du système, la fonction d'échange de chaleur de la maçonnerie nécessitant évidemment d'avoir recours à uen disposition analogue dans un trou de sondage adjacent.
Après avoir gazéifié le charbon se trouvant entre les galeries 7 et 8, on rompt les joints 14 par la charge explosive et l'on procède ensuite à la gazéification entre les galeries 8 et 9 de la façon décrite ci-dessus. En formant d'autres galeries et trous de sondage on peut gazéifier d'au-
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