CN104088618A - 地下气化通道的上方地层的处理方法及地下气化建炉方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种地下气化通道的上方地层的处理方法和一种地下气化建炉方法。上述处理方法包括：在地下气化通道的上方的岩层中和/或岩层上方的含水层中建立通道；当岩层中建立有通道时向通道中注入加固剂，以使加固剂在通道和其周围岩层中凝固；当含水层中建立有通道时向通道中注入膨胀材料，以使膨胀材料吸收通道周围含水层中的含水。地下气化建炉方法包括：按照上述处理方法加固岩层和/或吸收含水层含水；建立进气井、水平通道和出气井，其中，水平通道位于已加固的岩层或已减少其中含水的含水层下方的煤层中。其可在地下气化过程中保证气化通道上方的岩层坚固和/或防止含水层含水进入到燃烧区，进而提高地下气化炉的使用寿命。

Description

地下气化通道的上方地层的处理方法及地下气化建炉方法

技术领域

本发明涉及一种地下气化通道的上方地层的处理方法以及一种地下气化建炉方法。

背景技术

地下气化过程是一种全新的采煤方法，与传统的物理采煤法有着根本的区别，地下气化是一种化学采煤法，即将埋藏在地下的煤炭就地进行有控制的燃烧，通过对煤的热作用与化学反应生产可燃气体输送出来。然而在气化过程中，随着燃空区的逐渐增大，岩层承受的压力不断加大，一旦岩层塌陷，弱含水层中的水就会进入到地下气化炉中，使得气化炉的温度降低，甚至会熄灭火焰，造成地下气化的失败。

专利200910307130.9中提到一种岩层支撑柱预留的方法，主要是向煤层的一段中注入水泥浆等混凝材料，然后再气化，这种方法操作简单，但预留在煤层中的水泥浆柱会影响气化效果，使整个气化炉在气化过程中难以统一控制和调控。

发明内容

本发明的目的在于提供一种地下气化通道的上方地层的处理方法以及一种地下气化建炉方法，其可在地下气化过程中保证气化通道上方的岩层坚固和/或防止含水层含水进入到燃烧区，进而提高地下气化炉的使用寿命。

为实现上述目的，本发明一方面提供一种地下气化通道的上方地层的处理方法，包括如下步骤：步骤1，在地下气化通道的上方的岩层中和/或岩层上方的含水层中建立通道；步骤2，当岩层中建立有通道时向通道中注入加固剂，以使加固剂在通道和其周围岩层中凝固；当含水层中建立有通道时向通道中注入膨胀材料，以使膨胀材料吸收通道周围含水层中的含水。

根据本发明，在步骤2中：注入是加压注入，加压注入执行完毕后密封通道。

根据本发明，通道包括主道和至少一个由主道延伸出的支道，每个支道与主道连通。

根据本发明，支道的延伸方向与主道的第一端指向第二端的方向呈锐角或直角。

根据本发明，支道与主道的夹角的范围位于30-60°中。

根据本发明，通道包括至少两个支道，且位于主道的相反两侧的支道相互错开。

根据本发明，步骤1执行为如下依次步骤：由地面向岩层和/或含水层中钻定向钻井，定向钻井的水平段构成主道；由主道的内壁向周围岩层或含水层中钻进以形成支道，其中岩层中的通道的支道在岩层中，含水层中的通道的支道在含水层中；在步骤2中：以定向钻井的地面上的井口作为注入的注入口。

根据本发明，加固剂为水泥浆或遇水膨胀材料。

另一方面提供一种地下气化建炉方法，包括：步骤a，按照上述任一项的方法加固岩层和/或吸收含水层含水；以及步骤b，建立进气井、水平通道和出气井，其中，水平通道位于步骤a中已加固的岩层或已减少其中含水的含水层下方的煤层中。

根据本发明，在步骤a按照权利要求3方法执行的情况下：在步骤a之前，确定在煤层中设置的水平通道的轴向方向；在步骤a中建立的通道的主道的轴线与轴向方向夹角60-90°。

相比于现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明的地下气化通道的上方地层的处理方法，通过在岩层中建立通道并向通道中注入加固剂，使得加固剂渗入到通道周围的岩层的缝隙中，由此待加固剂在通道和通道周围的岩层中凝固后，便起到了对岩层加固的作用，从而减低了岩层的坍塌率。和/或通过在含水层中建立通道以及向通道中注入膨胀材料，使得膨胀材料在通道中吸收通道周围含水层中的含水，由此减少了含水层中的含水，以防止含水层中含水进入到地下气化通道中。进而，无论是在岩层中建立通道并注入加固剂，还是在含水层中建立通道并注入膨胀材料，或者在岩层中和含水层中均建立通道并向岩层中的通道中注入水泥且向含水层中的通道中注入膨胀材料，均可以保证开采顺利进行，并在此基础上提高地下气化炉的使用寿命。

本发明的地下气化建炉方法，具有与地下气化通道的上方地层的处理方法相同的步骤，即通过在岩层中和/或含水层中建立通道并相应地向通道中注入加固剂或膨胀材料，以达到加固岩层和/或减少含水层含水的作用。并建立进气井、水平通道和出气井，且水平通道位于已增加强度的岩层或含水层的下方煤层中。由此，提高了该地下气化炉的使用寿命。

附图说明

图1是使用本发明的地下气化通道的上方地层的处理方法和使用该处理方法进行的地下气化建炉方法的一个实施例的地层的示意图；

图2是图1所示出的地层的俯视示意图；

图3是使用本发明的地下气化通道的上方地层的处理方法和使用该处理方法进行的地下气化建炉方法的另一个实施例的地层的示意图；

图4是图3所示出的地层的俯视示意图。

具体实施方式

如下参照附图描述本发明的实施例。

如图1和图3示出的，在本发明的两个实施例中，地层包括待开采地层(例如煤层7或油页岩层等可经气化等工艺开采出相应的合成气/油的地层)、以及位于待开采地层上方的地层。进一步参照图1和图3，在下述两个实施例中，待开采地层为煤层7，即地下气化通道所在的地层为煤层7，故在该煤层7中，由地下气化通道向两侧煤层7进行煤炭地下气化工艺，即地下气化通道为煤层7地下气化通道。位于待开采地层(煤层7)上方的地层即为煤层7顶板，通常由泥岩、页层、粉砂岩、粉砂泥岩等组成。其中，在顶板层中，较疏松的部分顶板层构成了疏松岩层，即本发明中的岩层，而含水的部分顶板层构成了弱含水层，即本发明中的含水层。换言之，在下述两个实施例中，地层由地面向下依次包括含水层1、岩层8和煤层7，地下气化通道位于煤层7中，煤层7的正上方为岩层8，岩层8的正上方为含水层1，即该岩层8和该含水层1位于地下气化通道的正上方地层中。当然，在其他可选的实施例中，地下气化通道所在的地层可以是油页岩层等其他地层，只要满足对该地层上的岩层加固或减少含水层含水以保证在该地层中的进行的开采工艺即可。可理解，加固岩层的目的为防止岩层坍塌，故该岩层可以为诸如煤层7或油页岩层上方的疏松岩层、或者类似疏松岩层而因具有坍塌可能性而需要加固的其他岩层。减少含水层含水的目的是为了防止含水层中的含水在待开采地层进行开采工艺的过程中渗漏至待开采地层中，故该含水层可以为诸如煤层7或油页岩层上方的弱含水层、或者类似弱含水层而因具有含水而需要防止其漏水的其他含水层。

继续参照图1和图3，本发明的地下气化通道的上方地层的处理方法的两个实施例，均包括如下步骤：步骤1，在地下气化通道的上方的岩层8中和/或岩层8上方的含水层1中建立通道2；步骤2，当岩层8中建立有通道2时向通道2中注入加固剂，以使加固剂在通道2和其周围岩层中凝固；当含水层1中建立有通道2时向通道2中注入膨胀材料，以使膨胀材料吸收通道2周围含水层中的含水。

上述地下气化通道的上方地层的处理方法，通过在岩层8中建立通道2并向通道2中注入加固剂，使得加固剂渗入到通道2周围的岩层8的缝隙中，由此待加固剂在通道2和通道2周围的岩层8中凝固后，便起到了对岩层8加固的作用，从而减低了岩层的坍塌率。和/或通过在含水层1中建立通道2以及向通道2中注入膨胀材料，使得膨胀材料在通道2中吸收通道2周围含水层1中的含水，由此减少了含水层1中的含水，以防止含水层1中含水进入到地下气化通道中。进而，无论是在岩层8中建立通道2并注入加固剂，还是在含水层1中建立通道2并注入膨胀材料，或者在岩层8中和含水层1中均建立通道2并向岩层8中的通道2中注入水泥且向含水层8中的通道中注入膨胀材料，均可以保证以气化通道展开的在煤层7中的地下煤炭气化的顺利进行，并在此基础上提高地下气化炉的使用寿命。

进一步参照图1和图3，本发明的地下气化建炉方法的一个实施例，包括：步骤a，按照上述方法加固岩层和/或吸收含水层含水。以及步骤b，建立进气井、水平通道6和出气井，其中，水平通道位于上述步骤a中已加固的岩层8或已减少其中含水的含水层1下方的煤层7中。

本发明的地下气化建炉方法，具有与地下气化通道的上方地层的处理方法相同的步骤，即通过在岩层8中和/或含水层1中建立通道2并相应地向通道2中注入加固剂或膨胀材料，以达到加固岩层8和/或减少含水层1含水的作用。并建立进气井、水平通道6和出气井，且水平通道6位于已增加强度的岩层8或含水层1的下方煤层7中。由此，提高了该地下气化炉的使用寿命。

下面分别详述图1和图3所示出的两个实施例。

参照图1，在本发明地下气化通道的上方地层的处理方法的第一个实施例中，步骤1执行为如下依次步骤。

首先，通过定向钻井设备，由地面向含水层1中钻定向钻井5，定向钻井5的水平段构成主道3。

然后，通过上述钻井设备由主道3的内壁向周围含水层1中钻进以形成至少一个支道4，在完成主道3和支道4的构建后，移出钻井设备。其中，由含水层1中的主道3的内壁向含水层1中钻进形成的支道在含水层1中。换言之，至少一个支道4是由主道3向着主道3所在的地层(在本实施例中为含水层1)中延伸出的，并且每个支道与主道3连通。其中，本发明采用的用于构建主道和支道的钻井设备为本领域技术人员公知的设备，在此不赘述。

至此，上述主道3和上述至少一个支道4构成通道2，即在地下气化通道的上方的含水层1中建立了通道2。

进一步参照图2，在本实施例中，通道2包括至少两个支道4。其中，所有支道4等数量地布置在主道3的两侧，换言之，以主道3的轴线为基准，位于主道3的一侧的支道4的数量等于位于主道3的另一侧的支道4的数量。如图2中示出，本实施例中具有6个支道4，以在图2中所示出的俯视时的定向，在主道3的上侧和下侧分别具有3个支道4。此外，位于主道3的同一侧的支道4相互平行并且等间距布置，即同样以在图2中所示出的俯视时的定向，位于主道3的上侧的所有支道4中相邻的支道4等间距布置，位于主道3的下侧的所有支道4中相邻的支道4等间距布置。可选地，位于主道3的上侧的所有支道4中相邻的支道4的间距等于位于主道3的下侧的所有支道4中相邻的支道4的间距。另外，位于主道3的相反两侧的支道4相互错开，即以在图2中所示出的俯视时的定向，位于主道3的上侧的所有支道4构成第一列支道4，位于主道3的下侧的所有支道4构成第二列支道4，上述第一列支道4与上述第二列支道4相互错开。换言之，所有支道4均是彼此错开而不对齐的。由此，形成了具有分支结构的通道，其可以灵活的覆盖较长的水平通道，而且可以同时覆盖多条水平通道。由此，可对多条通道周围的煤层7同时气化，进而提高了气化效率。

进一步，针对所有支道4中的每个支道4，支道4的延伸方向均与主道3的第一端指向第二端的方向呈锐角或直角。具体而言，支道4的延伸方向为其与主道3相连接的一端指向另一端的方向。而第一端和第二端分别为主道3的两个相对端。在下述步骤2中注入膨胀材料时，膨胀材料由主道3的第一端流向第二端，并且经由支道4的与主道3连接的一端沿上述延伸方向流入支道4中。由此，可保证膨胀材料能够在主道3和支道4中良好地、快速地流动。优选地，每个支道4与主道3的夹角均相同，并且位于范围位于30-60°中，而在该范围内，含水层1的渗透系数决定了每个支道4与主道3的夹角的取值。该渗透系数越大，支道4与主道3的夹角的取值越大。在本实施例中，渗透系数为1.504*10^-3cm/min，每个支道4与主道3的夹角等于60°。

在执行完步骤1后，即通道2建立完毕后，执行如下步骤2。

首先，由定向钻井5位于地面上的井口加压注入膨胀材料，即以定向钻井5的地面上的井口作为注入膨胀材料的注入口。膨胀材料由井口注入定向钻井后，流到定向钻井的水平段(即主道3)的第一端，然后进入主道3朝向主道3的第二端流动。在由第一端流动到第二端的过程中，部分膨胀材料流进支道4。由此，膨胀材料注入到通道2中。以上为在本实施例中，在含水层1中建立有通道2，并向该建立在含水层1中的通道2中注入膨胀材料。其中，以位于4-6MPa的范围内的压力加压注入膨胀材料。然后，密封通道2。在本实施例中，通过密封水平钻井的井口而将通道2与外界环境相隔离。由于本实施例采用的是加压注入，故为防止加压的膨胀材料会由通道2中溢出而将通道2密封。当然，在其他可选的实施例中，根据实际条件，可不执行将通道2密封的操作。在本实施例中，等待2周左右，膨胀材料可完成对于其周围含水层的含水的吸收。当然，根据不同的膨胀材料，本领域技术人员可实际调整等待时间。

由此，注入到通道2的膨胀材料吸收通道2周围含水层中的含水。可选地，膨胀材料可以为膨胀水泥，该膨胀水泥为在水化和硬化过程中产生体积膨胀的水泥。进一步优选地，上述膨胀水泥有明矾石膨胀水泥、硅酸盐膨胀水泥和石膏矾土膨胀水泥。

此外，图1和图2中仅示出了一个通道2，当然，在其他实施例中，可设置多个通道2。通道2的数量和主道3与支道4的长度是根据二者夹角以及地下气化设计采宽确定的，本领域技术人员可根据实际的需要，使得主道和支道中注入膨胀材料后的吸水范围等于会向地下气化通道漏水的含水层的范围即可。

可选地，在执行如下步骤1之前，对地层进行勘测，主要勘测含水层的含水率和承压水头的大小。本领域技术人员可根据含水率的大小确定是否需要设置支道，例如，当含水率大于6*10^-6cm/min时，需要设置支道。此外，根据承压水头的大小确定加压注入时的压力大小。例如，在本实施例中，承压水头压力为3PMa，膨胀材料的注入压力应至少大于3MPa，故设定上述4-6MPa的压力范围。可选地，勘测地层的岩性以确定是否为含水层。进一步参照图1和图2，在地层中执行地下气化建炉方法的第一个实施例。

首先，确定在煤层7中设置的水平通道6的轴向方向。可选地，对煤层7进行勘测，找出煤层7裂隙方向，以该裂隙方向作为水平通道6的轴向方向。即，确定当前需要开采的(进行气化)的煤层7的区域、以及能够实现气化该区域的地下气化通道的轴向方向，其中，地下气化通道至少包括水平通道6，如下将会详细论述。

然后，按照上述地下气化通道的上方地层的处理方法吸收含水层1中的含水(即执行步骤a)。其中，建立的通道2的主道3的轴线与地下气化通道的轴向方向夹角60-90°。并且以在图2中所示出的俯视时的定向，水平通道6由下侧端指向上侧端的方向与由主道3的第一端指向第二端的方向的夹角为锐角，换言之，由下侧指向上侧的方向，水平通道6朝向主道的第二端倾斜。当然，该倾斜角度，即水平通道6由下侧端指向上侧端的方向与由主道3的第一端指向第二端的方向的夹角的取值根据含水层1渗透系数决定，渗透系数大时该夹角取大值，渗透系数小时夹角取小值。另外，夹角的取值不能太小，若取值太小，会使含水层1吸水范围降低，影响地下气化炉的气化面积。

此外，在本实施例中，预先确定了每条水平通道6的采宽为20m，故在主道与支道的夹角为60°时，支道的长度至少为40m才能保证注入到通道中的膨胀材料能够吸收与燃空区相对应的含水层中的含水以达到防止漏水的目的。而考虑到支道的分散性分布，为更好地保证能够达到上述目的，支道的长度为80-120m。根据上述分析的指导，本领域技术人员可根据实际需要，调整主道和支道的布置，即使得注入到通道中的膨胀材料能够吸收与相对应的含水层中的含水。

而支道的数量根据预先确定的水平通道6的数量决定。优选地，在围绕一个水平通道6上方建立的支道4数量大于或等于两条且小于或等于四条。在本实施例中，水平通道6的长度为150m，共有3条水平通道，每条水平通道周围设置2条支道。当然，根据上述分析的指导，本领域技术人员可根据实际需要，设置支道的数量，即使其能够覆盖设定的煤层7中的气化区

之后，执行步骤b。建立至少两个竖直井9，其中，至少两个竖直井9中的一部分竖直井9作为进气井，另一部分竖直井9作为出气井。并且在上述步骤a中已减少其中含水的含水层1下方的煤层7中建立水平通道6。在本实施例中，如图1和图2示出，水平通道6和竖直井9间隔开，可在进行煤层7气化之前或之中，通过本领域技术人员公知的诸如火力贯通、压裂等方式将水平通道6与竖直井9连通，由此得到位于煤层7中的、将两个竖直井9连通的通道即为地下气化通道，水平通道6为该地下气化通道的一部分。而该两个竖直井9分别作为进气井和出气井。当然，在其他实施例中，若竖直井9和水平通道6在建立时就连通，即无需使用其他工艺将二者连通，则水平通道6即为地下气化通道。综上可理解，地下气化通道至少包括水平通道6。

在图2中示出，一个水平通道6与其周边的3个竖直井9构成一个气化单元，设置在当前需要开采(即进行气化)的煤层7中的所有气化单元构成地下气化炉。当然水平通道6和竖直井9的数量根据实际需要而设定，不局限于本实施例中。

可理解，至此，地下气化建炉方法已将地下气化炉建立完毕。之后可进行煤炭地下气化。

在地下气化过程中，随着地下气化通道周围的煤层7的燃烧，形成的燃空区不断扩大。在现有技术的建炉方法所建立的地下气化炉中，煤层7上方的含水层1由于下方的压力降低，部分地下水会渗漏到燃空区中。而在本实施例中，由于已通过膨胀材料吸收含水层1中的含水，故可有效地防止含水层1中的含水渗漏到燃空区中，从而保证了地下气化炉的稳定、顺利的运行，进而增强了该地下气化炉的寿命。

参照图3和图4在本发明地下气化通道的上方地层的处理方法的第二个实施例中，与图1和图2示出的实施例相同的部分不再赘述，以下主要描述不同部分。

在本实施例中，步骤1执行为以下步骤。

首先，通过定向钻井设备，由地面向岩层8中钻定向钻井5，定向钻井5的水平段构成主道3。

然后，通过上述钻井设备由主道3的内壁向周围岩层8中钻进以形成至少一个支道4，在完成主道3和支道4的构建后，移出钻井设备。由岩层8中的主道3的内壁向岩层8中钻进形成的支道在岩层8中。换言之，至少一个支道4是由主道3向着主道3所在的地层(在本实施例中为岩层8)中延伸出的。并且每个支道4与主道3连通。

至此，上述主道3和上述至少一个支道4构成通道2，即在地下气化通道的上方的岩层8中建立了通道2。

进一步参照图4，在本实施例中，通道2的结构与图1和图2所示出的实施例相同。其中，不同之处在于：

第一，向通道2中注入加固剂而非膨胀材料，故在下述步骤2中注入加固剂时，加固剂由其第一端流向第二端，并且经由支道4的与主道3连接的一端沿上述延伸方向流入支道4中。

第二，该岩层8的渗透系数为1.8*10^-4cm/min，每个支道4与主道3的夹角等于30°。

在执行完步骤1后，执行步骤2。

首先，由定向钻井5位于地面上的井口加压注入加固剂，即以定向钻井5的地面上的井口作为注入加固剂的注入口。加固剂由井口注入定向钻井后，流到定向钻井的水平段(即主道3)的第一端，然后进入主道3朝向主道3的第二端流动。在由第一端流动到第二端的过程中，部分加固剂流进支道4。由此，加固剂注入到通道2中。即在本实施例中，在岩层8中建立有通道2，并向该建立在岩层8中的通道2中注入加固剂。其中，以位于4-6MPa的范围内的压力加压注入加固剂。然后，密封通道2。在本实施例中，在密封通道2后，等待2周左右，加固剂在通道2和通道2周围的岩层8中凝固。当然，根据不同种类的加固剂，本领域技术人员可实际调整等待时间。

由此，注入到通道2的加固剂凝固后将岩层8加固。优选地，加固剂可为水泥浆或遇水膨胀材料。更加优选地，水泥浆至少包括早强水泥浆、快干水泥浆、高强水泥浆之一。即水泥浆可是早强水泥浆、快干水泥浆、高强水泥浆或遇水膨胀性混合材料中的一种，或者可是其中的任意多种的组合。其中，早强水泥浆为在水泥浆中加入早强剂(例如亚硝酸盐、铬酸盐、三乙醇胺、甲酸钙、尿素等)的水泥浆，快干水泥浆为在水泥浆中加入快干剂(例如硅酸盐、硫铝酸盐等)的水泥浆，高强水泥浆为在水泥浆中加入高强剂的水泥浆。进一步优选地，水泥浆包括高级水泥、快硬硅酸盐水泥、特快硬硅酸盐水泥、高铝水泥、浇筑水泥、硫铝酸盐超早强水泥、磷酸锌胶凝材料。

而优选地，遇水膨胀材料可为膨胀水泥，该膨胀水泥为在水化和硬化过程中产生体积膨胀的水泥。进一步优选地，上述膨胀水泥有明矾石膨胀水泥、硅酸盐膨胀水泥和石膏矾土膨胀水泥。

可选地，在执行如下步骤1之前，对煤层7上方的地层进行勘测，主要勘测地层的岩性和渗透系数。根据勘测地层的岩性以确定是否为岩层。

进一步参照图3和图4，在地层中执行地下气化建炉方法的另一个实施例。与图1和图2示出的实施例相同的部分不再赘述，以下主要描述不同部分。

执行步骤a，按照上述地下气化通道的上方地层的处理方法加固岩层。

其中，在本实施例中，每条水平通道6的采宽为20m，在主道与支道的夹角为30°时，支道的长度至少为40m才能保证注入加固剂后能够对燃空区正上方的岩层进行加固以达到防止岩层因燃空区的产生而塌陷的目的。而考虑到支道的分散性分布，为更好地保证实现上述目的，支道4的长度为150-180m。根据上述分析的指导，本领域技术人员可根据实际需要，调整主道和支道的布置，以使得燃空区上方的岩层被加固以实现上述目的。

之后，执行步骤b，建立由水平通道6、进气井和出气井组成的地下气化炉，不再赘述。

在上述地下气化建炉建好后，进行地下气化。在现有技术中的地下气化炉进行地下气化过程中，随着燃空区地不断扩大，煤层7上方的岩层由于压力的不均衡造成坍塌，一方面坍塌的部分会使上方含水层突涌至燃空区中，另一方面，塌陷也可能会导致地面沉陷，影响上方的安全。而在本实施例中，由于已加固了岩层，故可有效地防止岩层坍塌，从而保证了地下气化炉的稳定、顺利的运行，进而增强了该地下气化炉的寿命，增强经济效益。

可理解，图1和图3所示出的地下气化通道的上方地层的处理方法以及与其相应的地下气化建炉方法的两个实施例，仅示出了本发明的两个优选地实施方式。本领域技术人员也可根据上述两个实施例的教导，同时在煤层7上方的岩层8和含水层1建立通道，即在岩层8中建立通道以加固岩层的同时，在含水层1中建立通道以吸收含水层中的含水，由此既防止了含水层1向煤层7中漏水，又防止了岩层8的坍塌。进而，二者结合也可以保证气化顺利进行且增加地下气化炉的寿命，进而提高经济效益。

综上，本发明的地下气化通道的上方地层的处理方法提供了三种保证气化顺利进行且增加地下气化炉的寿命的方案。第一种为仅在岩层中建立通道，第二种为仅在含水层中建立通道，第三种为既在岩层1建立通道2、又在含水层1中建立通道。换言之，即在地下气化通道的上方的岩层8中和/或岩层8上方的含水层1中建立通道，“和/或”即包含了上述三种情况。而根据上述两个实施例的详细描述可知，在上述第一种情况下，即在岩层8中建立有通道的情况下，向通道中注入加固剂以使加固剂在通道和其周围岩层中凝固。在上述第二种情况下，即在含水层1中建立有通道的情况下，向通道2中注入膨胀材料以使膨胀材料吸收通道周围含水层中的含水。而在上述第三种情况下，岩层8中和含水层1中均建立有通道，此时既为在岩层8中建立有通道2的情况，又为在含水层1中建立有通道的情况，则既向岩层8中的通道2中注入加固剂以使加固剂在该通道和其周围岩层8中凝固，又向含水层1中的通道2中注入膨胀材料以使膨胀材料吸收该通道周围含水层1中的含水。

此外，在上述第一种情况下，即需要在岩层中建立通道以用于加固岩层的情况下，由地面向岩层8钻定向钻井5，定向钻井5的水平段构成主道3，由主道3的内壁向周围岩层8中钻进以形成位于岩层8中的支道4。在上述第二种情况下，即需要在含水层中建立通道以用于吸收含水层中的含水的情况下，由地面向含水层1钻定向钻井5，定向钻井5的水平段构成主道3，由主道3的内壁向周围含水层1中钻进以形成位于含水层1中的支道4。上述第三种情况，既需要在岩层中建立通道以用于加固岩层，又需要在含水层中建立通道以用于吸收含水层中的含水，则既如第一种情况在岩层中建立通道，又如第二种情况在含水层中建立通道。综上，三种情况可概括为“由地面向岩层8和/或含水层1中钻定向钻井5，定向钻井5的水平段构成主道3，由主道3的内壁向周围岩层8或含水层1中钻进以形成支道4，其中岩层8中的通道的支道在岩层8中，含水层1中的通道的支道在含水层1中”。

另外，本发明的地下气化建炉方法相应于上述地下气化通道的上方地层的处理方法同样提供了三种保证气化顺利进行且增加地下气化炉的寿命的方案。具体地，在上述第一种情况下，即仅在岩层中建立通道以加固岩层1的情况下，在该岩层1正下方的煤层7中建立水平通道。在上述第二种情况下，即仅在含水层中建立通道以减少该含水层中的含水的情况下，在该含水层8正下方的煤层7中建立水平通道。上述第三种情况，既在岩层中建立通道以加固岩层1，又在含水层中建立通道以减少该含水层中的含水，由于岩层和含水层依次位于煤层7的正上方，故在该含水层正下方的煤层7和在该岩层正下方的煤层7中建立水平通道的效果时相同的，即该水平通道气化所带来的燃空区不会引起岩层塌陷和含水层漏水。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种地下气化通道的上方地层的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，在地下气化通道的上方的岩层(8)中和/或所述岩层(8)上方的含水层(1)中建立通道(2)；

步骤2，当所述岩层(8)中建立有所述通道(2)时向所述通道(2)中注入加固剂，以使所述加固剂在所述通道(2)和其周围岩层中凝固；

当所述含水层(1)中建立有所述通道(2)时向所述通道(2)中注入膨胀材料，以使所述膨胀材料吸收所述通道(2)周围含水层中的含水。

2.根据权利要求1所述的地下气化通道的上方地层的处理方法，其特征在于，

在所述步骤2中：所述注入是加压注入，所述加压注入执行完毕后密封所述通道(2)。

3.根据权利要求1所述的地下气化通道的上方地层的处理方法，其特征在于，

所述通道(2)包括主道(3)和至少一个由所述主道(3)延伸出的支道(4)，每个所述支道(4)与所述主道(3)连通。

4.根据权利要求3所述的地下气化通道的上方地层的处理方法，其特征在于，

所述支道(4)的延伸方向与所述主道(3)的第一端指向第二端的方向呈锐角或直角。

5.根据权利要求4所述的地下气化通道的上方地层的处理方法，其特征在于，

所述支道(4)与所述主道(3)的夹角的范围位于30-60°中。

6.根据权利要求3所述的地下气化通道的上方地层的处理方法，其特征在于，

所述通道(2)包括至少两个所述支道(4)，且位于所述主道(3)的相反两侧的支道(4)相互错开。

7.根据权利要求3所述的地下气化通道的上方地层的处理方法，其特征在于，

所述步骤1执行为如下依次步骤：

由地面向所述岩层(8)和/或所述含水层(1)中钻定向钻井(5)，所述定向钻井(5)的水平段构成所述主道(3)；

由所述主道(3)的内壁向周围岩层(8)或含水层(1)中钻进以形成所述支道(4)，其中所述岩层(8)中的通道(2)的支道在所述岩层(8)中，所述含水层(1)中的通道(2)的支道在所述含水层(1)中；

在所述步骤2中：以所述定向钻井(5)的地面上的井口作为所述注入的注入口。

8.根据权利要求1所述的地下气化通道的上方地层的处理方法，其特征在于，

所述加固剂为水泥浆或遇水膨胀材料。

9.一种地下气化建炉方法，其特征在于，包括：

步骤a，按照权利要求1-8中任一项所述的方法加固岩层和/或吸收含水层含水；以及

步骤b，建立进气井、水平通道(6)和出气井，其中，所述水平通道位于所述步骤a中已加固的岩层(8)或已减少其中含水的含水层(1)下方的煤层(7)中。

10.根据权利要求9所述的地下气化建炉方法，其特征在于，

在所述步骤a按照权利要求3所述方法执行的情况下：

在所述步骤a之前，确定在煤层(7)中设置的水平通道(6)的轴向方向；

在所述步骤a中建立的所述通道(2)的所述主道(3)的轴线与所述轴向方向夹角60-90°。