CN104533339B - 煤炭地下气化钻孔的封闭方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种煤炭地下气化钻孔的封闭方法，所述钻孔包括待封闭钻孔，其包括步骤S1：在所述待封闭钻孔内注入由吸附材料和水搅拌后形成的泥浆，并保持静置；步骤S2：将骨料投加到所述待封闭钻孔内；步骤S3：将水泥与吸附材料与水混合制成浆液，所述浆液缓慢注入至所述待封闭钻孔内；步骤S4：向所述待封闭钻孔内注入清水，完成封闭所述待封闭钻孔。本发明通过有序充填吸附材料、骨料、水泥与粘土等混合物分别形成控制污染物扩散的第一道防护墙和第二道防护墙，能够对钻孔周边围岩有效加固。
Description
技术领域
本发明涉及一种煤炭地下气化技术领域，尤其是指煤炭地下气化钻孔的封闭方法。
背景技术
煤炭地下气化技术主要是指煤、焦炭或者半焦等固体燃料在高温常压或者加压条件下与气化剂发生反应，转化为气体产物或少量残渣的过程。所述气化剂主要是水蒸气、空气(或者氧气)或者它们的混合气。煤炭气化过程可用于生产燃料煤气，作为工业窑炉用气或者城市煤气，也可用于制造混合气，作为合成氨、合成甲醇和合成液体燃料的原料，因此煤炭气化技术是煤化工的重要技术之一。
目前常用的煤炭地下气化技术一般在原始煤层中通过从地面打煤层钻孔实现，由于钻孔的施工需要穿过地下的含水层，为了避免所述含水层中的水向钻孔内渗漏，需要通过水泥固定钻孔后形成的井，且在井中设置钢质套管，从而阻断含水层与钻孔内的联系。在煤层气化过程中，由于钻孔经历了高温、腐蚀环境从而对钻孔造成了不同程度损坏，在煤层气化结束后，钻孔成为污染物向地下含水层扩散的最大威胁通道，因此有必要对这一通道进行封闭，阻断污染物通过此类通道进入地下含水层。
为了克服上述问题，现有文献(CN102493840A)提供了一种填充地下空间的方法，包括：从地下气化燃空区抽取污水送入沉降池中净化；将净化后的水与粉碎固体制浆原料混合成浆料；将浆料填充入地下空间并进行干燥处理。上述文献一定程度上减少地下水污染的风险且降低地表土壤被污染的风险，但是仍旧存在以下问题：上述方法所使用的吸水膨胀浆料强度不能完全适应钻孔要求，浆料形成塑性体后不具备拉升移动特性，若遇到地层错层或套管移动易发生断裂，断裂处会形成通道从而导致污染物通过该类通道进入含水层且在含水层中扩撒，因此上述方法不能够彻底解决钻孔端可能引起的污染物迁移扩散的问题。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中煤层气化时钻孔处的形成的通道会导致污染物迁移扩散到含水层的问题从而提供一种可有效避免污染物从钻孔端迁移扩散至所述含水层的煤炭地下气化钻孔的封闭方法。
为解决上述技术问题，本发明所述的一种煤炭地下气化钻孔的封闭方法，所述钻孔包括待封闭钻孔，其步骤如下：步骤S1：在所述待封闭钻孔内注入由吸附材料和水搅拌后形成的泥浆，并保持静置；步骤S2：将骨料投加到所述待封闭钻孔内；步骤S3：将水泥与吸附材料与水混合制成浆液，所述浆液缓慢注入至所述待封闭钻孔内；步骤S4：向所述待封闭钻孔内注入清水，完成封闭所述待封闭钻孔。
在本发明的一个实施例中，所述步骤S4完成后还设有步骤S5，所述步骤S5中将粘土与吸附材料混合后注入到所述待封闭钻孔内。
在本发明的一个实施例中，所述步骤S5中，将粘土与吸附材料按照3:1体积比混合后，直接注入到所述待封闭钻孔内，且注入至煤层以上含水层顶板处。
在本发明的一个实施例中，所述步骤S1之前还设有步骤S0，所述步骤S0中将与所述待封闭钻孔相邻的辅助钻孔内的水注入至所述待封闭钻孔内。
在本发明的一个实施例中，所述步骤S1中，所述待封闭钻孔中煤层顶板与底板间高度为M0，所述泥浆注入所述待封闭钻孔内，泥浆高度为距离煤层底板H1处，H1/M0的取值范围为0.75至0.8，保持静置55小时至60小时。
在本发明的一个实施例中，所述步骤S2中，将粒径为3毫米至5毫米的骨料投加到所述待封闭钻孔内，所述待封闭钻孔中煤层顶板与底板间高度为M0，骨料投放高度为距离煤层底板H2处，H2/M0的取值范围为0.95至0.98。
在本发明的一个实施例中，所述骨料的投加速度为Q1，所述待封闭钻孔中煤层顶板与底板间高度为M0，骨料投加速度Q1/M0的取值范围为0.2㎡/h至0.4㎡/h。
在本发明的一个实施例中，所述步骤S3中，将水泥与3毫米至5毫米的吸附材料按照体积比1：1的量与水混合制成浆液，所述浆液密度范围在1.5kg/l至1.8kg/l，注入至距离所述待封闭钻孔内的煤层顶板向上40厘米至55厘米处。
在本发明的一个实施例中，所述浆液按照Q2的投加速度注入至所述待封闭钻孔内，所述待封闭钻孔中煤层顶板与底板间高度为M0，Q2/M0的取值范围为0.3㎡/h至0.5㎡/h。
在本发明的一个实施例中，所述步骤S4中，向所述待封闭钻孔内注入清水的剂量是所述步骤S3中注入所述浆液剂量的一半。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
本发明通过向工艺钻孔周边及内部有序充填骨料、水泥、吸附材料、粘土及其混合物等分别形成控制污染物扩散的第一道防护墙和第二道防护墙，能够对钻孔周边围岩有效加固，使其不易发生坍塌，通过在不同位置按比例加入不同粒度酸改性吸附材料，针对燃空区污染物形成有效吸附，有效防止了污染物迁移扩散，从而有效控制了污染物通过工艺钻孔的通道向周边含水层扩散的威胁。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1是用于实现本发明所述煤炭地下气化钻孔封闭方法的封闭系统的示意图。
具体实施方式
实施例一：
参考图1所示，本发明所述的煤炭地下气化钻孔的封闭方法，所述钻孔包括待封闭钻孔11，其步骤如下：步骤S1：在所述待封闭钻孔11内注入由吸附材料和水搅拌后形成的泥浆，并保持静置；步骤S2：将骨料投加到所述待封闭钻孔11内；步骤S3：将水泥与吸附材料与水混合制成浆液，所述浆液缓慢注入至所述待封闭钻孔11内；步骤S4：向所述待封闭钻孔11内注入清水，完成封闭所述待封闭钻孔。
本发明所述的煤炭地下气化钻孔的封闭方法主要包括四个步骤，所述步骤S1中，在所述待封闭钻孔11内注入由吸附材料和水搅拌后形成的泥浆，由于所述吸附材料对污染物有吸附作用，所述泥浆注入至所述待封闭钻孔11后，在静置条件下所述泥浆堆积在所述待封闭钻孔11的底部，从而形成了控制污染物扩散的第一道防护墙；所述步骤S2中加入骨料，由于骨料强度大且易于堆积从而有利于增加钻孔围岩的机械强度；所述步骤S3中，所述浆液缓慢注入至所述待封闭钻孔11内，由于所述浆液的压力，使所述步骤S2中的骨料均匀平铺在所述待封闭钻孔11的底部，另所述吸附材料可以进一步吸附污染物，避免污染物向地下含水层渗漏，所述水泥与吸附材料可以将所述骨料牢固的黏贴在所述钻孔内，加强了钻孔周边强度，即使遇到地层错层或套管移动，大量堆积均匀的骨料也会填实钻孔内产生了缝隙或者裂纹，从而形成防止污染物扩散的第二道防护墙；所述步骤S4中，向所述待封闭钻孔11内注入清水，在清水的机械压力下，所述水泥与吸附材料混合后尽可能的渗入到所述骨料之间产生的缝隙中，不但更易吸附污染物，而且可使骨料紧密的粘固在钻孔周围，本发明经过上述四个步骤可以实现所述待封闭钻孔11的封闭。
为了确保所述污染物不会向所述含水层渗漏，所述步骤S4完成后还设有步骤S5，所述步骤S5中将粘土与吸附材料混合后注入到所述待封闭钻孔11内，由于粘土是有黏性的土壤且水分不容易从中通过，粘固性能好，能有效将所述骨料牢固的黏贴在所述钻孔内，加强了钻孔周边强度，即使有少量污染物继续渗漏至所述钻孔11上端，通过所述吸附材料的吸附也避免了所述污染物的扩散，从而形成防止污染物扩散的第三道防护墙。
所述步骤S1之前还设有步骤S0，所述步骤S0中将与所述待封闭钻孔11相邻的辅助钻孔12内的水注入至所述待封闭钻孔11内，保持静置，如静置4小时后，使所述待封闭钻孔11内的水和所述辅助钻孔12内的水保持平衡，所述辅助钻孔12为所述步骤S1、所述步骤S3以及所述步骤S4中所需水提供了来源，具体地，通过在所述辅助钻孔12内设置水泵就可以实现将所述辅助钻孔12内的水注入至所述待封闭钻孔11内，由于利用了辅助钻孔12内已有的水源，因此不但操作简单，而且节约资源。
下面结合数据具体说明本发明所述的煤炭地下气化钻孔的封闭方法：
所述步骤S1中，在所述待封闭钻孔11内注入由吸附材料和水搅拌后形成的泥浆，其中所述吸附材料与水按照体积比为1：3的比例搅拌成泥浆，通过上述比例形成的泥浆吸附污染物的效果好，设所述待封闭钻孔11中煤层顶板与底板间高度为M0，所述泥浆注入所述待封闭钻孔11内，泥浆高度为距离煤层底板H1处，当H1/M0的比值为0.78时，吸附所述套管底部以下渗漏的污染物效果佳，保持静置58小时后，所述泥浆易于在待封闭钻孔11的底部形成堆积，从而形成防止污染物扩散的第一道防护墙；所述步骤S2中，将粒径为4毫米左右的骨料投加到所述待封闭钻孔11内，且骨料投放高度为距离煤层底板H2处，H2/M0的比值为0.96，设所述骨料的投加速度为Q1，骨料投加速度Q1/M0的比值为0.3㎡/h时，有利于增加钻孔底部围岩的机械强度；所述步骤S3中，将水泥与4毫米的吸附材料按照体积比1：1的量与水混合制成浆液，通过上述比例形成的浆液不但吸附污染物的效果好而且粘固性能佳，所述浆液密度为1.6kg/l，所述浆液按照Q2的投加速度注入至所述待封闭钻孔11内，当Q2/M0的比值为0.4㎡/h时，且注入至距离所述待封闭钻孔11内的煤层顶板向上45厘米处，吸附所述套管底部以上渗漏的污染物效果佳，从而形成防止污染物扩散的第二道防护墙；所述步骤S4中，向所述待封闭钻孔11内注入清水，静置72小时，其中注入所述清水的剂量是所述步骤S3中注入所述浆液剂量的一半，从而使水泥与吸附材料混合后在清水的压力作用下渗入到所述骨料之间产生的缝隙中的效果较好，不但更易吸附污染物，而且可使骨料紧密的粘固在钻孔周围，经过上述四个步骤可以实现所述待封闭钻孔11的封闭。
为了确保所述污染物不会向所述含水层渗漏，所述步骤S5中，将粘土与所述吸附材料按照3:1体积比混合，通过上述比例形成的混合物放入水中后不但吸附污染物的效果好，而且粘固性能佳，能有效将所述骨料牢固的黏贴在所述钻孔内，加强了钻孔周边强度，将上述混合物直接注入到所述待封闭钻孔11内，且注入至煤层以上含水层顶板处，可以有效防止污染物向所述套管上端的扩散，从而形成防止污染物扩散的第三道防护墙。
实施例二：
本实施例所述的煤炭地下气化钻孔的封闭方法与实施例一相同，不同点在于所述泥浆和骨料以及浆液注入套管的距离、静置时间以及浆液的密度和注入流量等均不同，下面详细说明：
所述步骤S1中，在所述待封闭钻孔11内注入由吸附材料和水搅拌后形成的泥浆，其中所述吸附材料与水按照体积比为1：3的比例搅拌成泥浆，通过上述比例形成的泥浆吸附污染物的效果好，设所述待封闭钻孔11中煤层顶板与底板间高度为M0，所述泥浆注入所述待封闭钻孔11内，若泥浆高度为距离煤层底板H1处，H1/M0的比值为0.75时，吸附所述套管底部以下渗漏的污染物效果好，保持静置55小时后，所述泥浆易于在待封闭钻孔11的底部形成堆积，从而形成防止污染物扩散的第一道防护墙。
所述步骤S2中，将粒径为3毫米左右的骨料投加到所述待封闭钻孔11内，且骨料投放高度为距离煤层底板H2处，H2/M0的比值为0.95，若所述骨料的投加速度为Q1，骨料投加速度Q1/M0的比值为0.2㎡/h时，更有利于增加钻孔底部围岩的机械强度。
所述步骤S3中，将水泥与3毫米的吸附材料按照体积比1：1的量与水混合制成浆液，通过上述比例形成的浆液不但吸附污染物的效果好而且粘固性能佳，所述浆液密度为1.5kg/l时，所述浆液按照Q2的投加速度注入至所述待封闭钻孔11内，当Q2/M0的比值为0.3㎡/h，且注入至距离所述待封闭钻孔11内的煤层顶板向上40厘米，吸附所述套管底部以上渗漏的污染物效果佳，从而形成防止污染物扩散的第二道防护墙。
所述步骤S4中，向所述待封闭钻孔11内注入3.2m3的清水，静置72小时，从而使水泥与吸附材料混合后在清水的压力作用下渗入到所述骨料之间产生的缝隙中的效果较好，不但更易吸附污染物，而且可使骨料紧密的粘固在钻孔周围，经过上述四个步骤可以使所述待封闭钻孔11被完全封闭。
所述步骤S5与实施例一中的步骤S5完全相同，因此不在具体介绍。
实施例三：
本实施例所述的煤炭地下气化钻孔的封闭方法与实施例一和实施例二均相同，不同点在于所述泥浆和骨料以及浆液注入套管的距离、静置时间以及浆液的密度和注入流量等均不同，下面详细说明：
所述步骤S1中，所述泥浆中的吸附材料与水的比例与实施例二相同，不同点在于：所述泥浆注入所述待封闭钻孔11内，泥浆高度为距离煤层底板H1处，H1/M0的比值为0.8时，吸附所述套管底部以下渗漏的污染物效果佳，保持静置60小时后，所述泥浆易于在待封闭钻孔11的底部形成堆积，从而形成防止污染物扩散的第一道防护墙。
所述步骤S2中，将粒径为5毫米左右的骨料投加到所述待封闭钻孔11内，且骨料投放高度为距离煤层底板H2处，H2/M0的比值为0.98，若所述骨料的投加速度为Q1，骨料投加速度Q1/M0的比值为0.4㎡/h时，有利于增加钻孔底部围岩的机械强度。
所述步骤S3中，所述浆液中的水泥与5毫米的吸附材料混合且比例与实施例二相同，不同点在于：所述浆液密度为1.8kg/l，所述浆液按照Q2的投加速度注入至所述待封闭钻孔11内，当Q2/M0的比值为0.5㎡/h，且注入至距离所述待封闭钻孔11内的煤层顶板向上55厘米处时，吸附所述套管底部以上渗漏的污染物效果佳，从而形成防止污染物扩散的第二道防护墙。
所述步骤S4中，向所述待封闭钻孔11内注入4.3m3的清水，静置时间与实施例二相同，从而使水泥与吸附材料混合后在清水的压力作用下渗入到所述骨料之间产生的缝隙中的效果好，不但更易吸附污染物，而且可使骨料紧密的粘固在钻孔周围，经过上述四个步骤可以使所述待封闭钻孔11被完全封闭。
所述步骤S5与实施例一以及实施例二中的步骤S5完全相同，因此不在具体介绍。
更具体地，实施例一、实施例二或者实施例三所述煤炭地下气化钻孔的封闭方法利用图1所示的封闭系统实现封闭钻孔，所述封闭系统包括待封闭钻孔11和与所述待封闭钻孔11地下相连通的辅助钻孔12，所述系统还包括设置在地面上的搅拌装置13以及输送管路14，其中所述搅拌装置13分别与所述待封闭钻孔11以及所述辅助钻孔12连通，所述待封闭钻孔11通过所述输送管路14在地面上和所述辅助钻孔12连通。
所述的封闭系统包括所述待封闭钻孔11、所述辅助钻孔12、所述搅拌装置13以及所述输送管路14，所述待封闭钻孔11通过所述输送管路14在地面上和所述辅助钻孔12连通，从而使辅助钻孔12内的水可以源源不断的注入至所述待封闭钻孔11内，所述搅拌装置13与所述辅助钻孔12连通，从而使所述辅助钻孔内的水可以输送至所述搅拌装置13中或者直接输送至所述待封闭钻孔11内，为所述步骤S4中所需水提供来源，通过所述搅拌装置13搅拌所述步骤1中的吸附材料和水从而形成泥浆，通过所述搅拌装置13搅拌所述步骤3中的吸附材料和水泥以及水从而形成浆液，所述搅拌装置13与所述待封闭钻孔11连通，使所述泥浆注入所述待封闭钻孔11内。
所述输送管路14上设有控制所述待封闭钻孔11和所述辅助钻孔12连通的第一控制阀15，所述搅拌装置13和所述待封闭钻孔11之间设有控制所述搅拌装置13和所述待封闭钻孔11连通的第二控制阀16。
所述步骤S1中，所述第一控制阀15保持关闭状态，使所述辅助钻孔12内的水输送至所述搅拌装置13内，吸附材料和水在所述搅拌装置13的搅拌下形成泥浆，所述第二控制阀16开启，所述泥浆输入至所述待封闭钻孔11内。所述步骤S2中，所述第一控制阀15和所述第二控制阀16均呈关闭状态。所述步骤S3中，所述第一控制阀15保持关闭状态，使所述辅助钻孔12内的水输送至所述搅拌装置13内，水、水泥与吸附材料在所述搅拌装置13的搅拌下形成泥浆，所述第二控制阀16开启，所述泥浆输入至所述待封闭钻孔11内。所述步骤S4中，开启所述第一控制阀15，所述第二控制阀16处于关闭状态，将所述辅助钻孔12内的水不断输送至所述待封闭钻孔11内。
所述封闭系统还包括用于投放物料的料斗17，所述步骤2中，骨料通过所述料斗17投放至所述待封闭钻孔11内；所述步骤5中，所述粘土与所述吸附材料混合后通过所述料斗17投放至所述待封闭钻孔11内。
需要指出的是：在本发明中，无论实施例一、实施例二、实施例三，所述吸附材料为麦饭石、活性炭、沸石、赤泥等，所述骨料为具有堆积、支撑作用的材料，如砾石、胀珍珠岩、陶粒、浮石、玻璃微珠、聚苯颗粒等。所述吸附材料呈粉末状，不同粒度的酸改性吸附材料对污染物的吸附效果最好，所述钻孔是工艺钻孔，其包括待封闭钻孔11以及与所述待封闭钻孔11相连通的辅助钻孔12，所述待封闭钻孔11以及所述辅助钻孔12地下相连通的区域形成燃空区，所述钻孔呈倒置的漏斗状，其内设有套管，所述套管从钻孔的顶部向底部延伸，为了保证煤层气化过程中进气和出气的顺畅，所述套管底部位于所述钻孔底部的上端。本发明依次根据所述步骤S0至所述步骤S5分别封闭其它待封闭钻孔，当然通过本发明所述的步骤，也可以同时封闭其它待封闭钻孔。
综上，本发明所述的煤炭地下气化钻孔的封闭方法具有以下优点：
1.本发明所述封闭方法主要包括四个步骤，所述步骤S1中，在所述待封闭钻孔内注入由吸附材料和水搅拌后形成的泥浆，由于所述吸附材料对污染物有吸附作用，所述泥浆注入至所述待封闭钻孔后，在静置条件下所述泥浆堆积在所述待封闭钻孔的底部，从而形成了控制污染物扩散的第一道防护墙；所述步骤S2中加入强度大且易于堆积的骨料，有利于增加钻孔围岩的机械强度；所述步骤S3中，所述浆液缓慢注入至所述待封闭钻孔内，由于所述浆液的压力，使所述步骤S2中的骨料均匀平铺在所述待封闭钻孔的底部，另所述吸附材料可以进一步吸附污染物，避免污染物向地下含水层渗漏，所述水泥与吸附材料可以将所述骨料牢固的黏贴在所述钻孔内，加强了钻孔周边强度，即使遇到地层错层或套管移动，大量堆积均匀的骨料也会填实钻孔内产生了缝隙或者裂纹，从而形成防止污染物扩散的第二道防护墙；所述步骤S4中，向所述待封闭钻孔内注入清水，在清水的机械压力下，所述水泥与吸附材料混合后尽可能的渗入到所述骨料之间产生的缝隙中，不但更易吸附污染物，而且可使骨料紧密的粘固在钻孔周围。
2.在本发明煤炭地下气化钻孔的封闭方法的一个实施例中，为了确保所述污染物不会向所述含水层渗漏，所述步骤S4完成后还设有步骤S5，所述步骤S5中将粘土与吸附材料混合后注入到所述待封闭钻孔内，由于粘土是有黏性的土壤且水分不容易从中通过，粘固性能好，能有效将所述骨料牢固的黏贴在所述钻孔内，加强了钻孔周边强度，即使有少量污染物继续渗漏至所述套管内，通过所述吸附材料的吸附也避免了所述污染物的扩散，从而形成防止污染物扩散的第三道防护墙。
3.在本发明煤炭地下气化钻孔的封闭方法的一个实施例中，所述辅助钻孔优选与所述待封闭钻孔相邻的钻孔，且所有材料优选为弹性材料，即使地层错层或套管移动时钻孔内产生了缝隙或者裂纹，由于弹性材料可以适当膨胀，因此有效的防止了污染物的扩散。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (9)
1.一种煤炭地下气化钻孔的封闭方法，所述钻孔包括待封闭钻孔(11)其步骤如下：
步骤S1：在所述待封闭钻孔(11)内注入由吸附材料和水搅拌后形成的泥浆，并保持静置；
步骤S2：将骨料投加到所述待封闭钻孔(11)内；
步骤S3：将水泥与吸附材料与水混合制成浆液，所述浆液缓慢注入至所述待封闭钻孔(11)内；
步骤S4：向所述待封闭钻孔(11)内注入清水，完成封闭所述待封闭钻孔；
所述步骤S4完成后还设有步骤S5，所述步骤S5中将粘土与吸附材料混合后注入到所述待封闭钻孔(11)内。
2.根据权利要求1所述的煤炭地下气化钻孔的封闭方法，其特征在于：所述步骤S5中，将粘土与吸附材料按照3:1体积比混合后，直接注入到所述待封闭钻孔(11)内，且注入至煤层以上含水层顶板处。
3.根据权利要求1所述的煤炭地下气化钻孔的封闭方法，其特征在于：所述步骤S1之前还设有步骤S0，所述步骤S0中将与所述待封闭钻孔(11)相邻的辅助钻孔(12)内的水注入至所述待封闭钻孔(11)内。
4.根据权利要求3所述的煤炭地下气化钻孔的封闭方法，其特征在于：所述步骤S1中，所述待封闭钻孔(11)中煤层顶板与底板间高度为M0，所述泥浆注入所述待封闭钻孔(11)内，泥浆高度为距离煤层底板H1处，H1/M0的取值范围为0.75至0.8，保持静置55小时至60小时。
5.根据权利要求1所述的煤炭地下气化钻孔的封闭方法，其特征在于：所述步骤S2中，将粒径为3毫米至5毫米的骨料投加到所述待封闭钻孔(11)内，所述待封闭钻孔(11)中煤层顶板与底板间高度为M0，骨料投放高度为距离煤层底板H2处，H2/M0的取值范围为0.95至0.98。
6.根据权利要求5所述的煤炭地下气化钻孔的封闭方法，其特征在于：所述骨料的投加速度为Q1，所述待封闭钻孔(11)中煤层顶板与底板间高度为M0，骨料投加速度Q1/M0的取值范围为0.2m2 /h至0.4m2 /h。
7.根据权利要求1所述的煤炭地下气化钻孔的封闭方法，其特征在于：所述步骤S3中，将水泥与3毫米至5毫米的吸附材料按照体积比1：1的量与水混合制成浆液，所述浆液密度范围在1.5kg/l至1.8kg/l，注入至距离所述待封闭钻孔(11)内的煤层顶板向上40厘米至55厘米处。
8.根据权利要求7所述的煤炭地下气化钻孔的封闭方法，其特征在于：所述浆液按照Q2的投加速度注入至所述待封闭钻孔(11)内，所述待封闭钻孔(11)中煤层顶板与底板间高度为M0，Q2/M0的取值范围为0.3m 2 /h至0.5m2 /h。
9.根据权利要求1所述的煤炭地下气化钻孔的封闭方法，其特征在于：所述步骤S4中，向所述待封闭钻孔(11)内注入清水的剂量是所述步骤S3中注入所述浆液剂量的一半。
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4747642A (en) * | 1985-02-14 | 1988-05-31 | Amoco Corporation | Control of subsidence during underground gasification of coal |
| CN101021161A (zh) * | 2007-03-08 | 2007-08-22 | 高凤翔 | 一种用于回填采空区并支护顶板的方法 |
| CN102020979A (zh) * | 2009-09-15 | 2011-04-20 | 河北金牛能源股份有限公司 | 一种粘结充填料及利用该充填料进行井下充填的方法 |
| CN102493840A (zh) * | 2011-12-15 | 2012-06-13 | 新奥气化采煤有限公司 | 填充地下空间的方法、用以填充地下空间的系统 |
| CN102606205A (zh) * | 2011-11-29 | 2012-07-25 | 新奥气化采煤有限公司 | 地下采空区的原位处理方法 |
| CN103244178A (zh) * | 2013-05-20 | 2013-08-14 | 中国矿业大学(北京) | 一种控制地下气化残留污染物扩散与迁移的方法 |
| CN103242024A (zh) * | 2012-02-02 | 2013-08-14 | 四川省开元集团有限公司 | 钾盐矿采空区胶结充填料及充填方法 |
-
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4747642A (en) * | 1985-02-14 | 1988-05-31 | Amoco Corporation | Control of subsidence during underground gasification of coal |
| CN101021161A (zh) * | 2007-03-08 | 2007-08-22 | 高凤翔 | 一种用于回填采空区并支护顶板的方法 |
| CN102020979A (zh) * | 2009-09-15 | 2011-04-20 | 河北金牛能源股份有限公司 | 一种粘结充填料及利用该充填料进行井下充填的方法 |
| CN102606205A (zh) * | 2011-11-29 | 2012-07-25 | 新奥气化采煤有限公司 | 地下采空区的原位处理方法 |
| CN102493840A (zh) * | 2011-12-15 | 2012-06-13 | 新奥气化采煤有限公司 | 填充地下空间的方法、用以填充地下空间的系统 |
| CN103242024A (zh) * | 2012-02-02 | 2013-08-14 | 四川省开元集团有限公司 | 钾盐矿采空区胶结充填料及充填方法 |
| CN103244178A (zh) * | 2013-05-20 | 2013-08-14 | 中国矿业大学(北京) | 一种控制地下气化残留污染物扩散与迁移的方法 |
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