CN1112188A - 拉管注气点后退式煤层气化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种煤炭资源地下气化的方法，其特
点是：在煤矿井下或露天矿于煤层内以钻孔或煤巷直
接构筑“煤层气化炉”，采用牵引拉管的方法使注气点
随气化过程连续或周期后退，保证了气化生产的长期
稳定，以实现地下煤层气化的商业化生产。应用本方
法的五类煤层气化炉实施例，施工便利，生产过程容
易控制、成本低、适用性强，可覆盖各种地质条件并能
满足各种生产能力与安全的要求。集气通道。
Description
本发明涉及煤炭资源开发技术，提出了煤的地下气化新方法。
目前，煤的地下气化采用了从地面打钻的方法，如前苏联的“贯通地面垂直钻孔地下气化方法”，即以每25米自地面打穿岩层、通达煤层的钻孔构筑煤层气化炉，采用逐个气化炉接替的办法使生产延续。其缺点是：存在钻孔贯通困难、生产过程难以控制、成本高、污染地下水等技术、经济和环保问题，虽在长达50年的试验中气化了一千多万吨煤，但至今未实现工业规模的商业化生产。
本发明的目的在于提出一种在井下或露天煤矿，用煤层内长度无限制的钻孔或煤巷构筑可沿其全长连续气化生产的煤层气化炉，解决现有煤的地下气化存在的上述问题，实现煤的地下气化的商业化生产。
本发明的设计方案是：通过沿煤层打钻或掘煤巷布置注气通道和集气通道，在注气通道内置入气化物注气管线，注气管线的管口为注气点，气化物由注气管的管口喷出，使注气点两侧气化煤壁上的煤发生氧化反应，继而发生还原反应生产煤气，煤气通过煤层内的集气通道流出，气化煤壁由于煤被气化消耗而连续后退，采用拉管的方法，使注气点随气化煤壁的退后而后退，以使气化煤壁连续、稳定、可控制地得到气化物供应。
拉管注气点后退的方法有两种方案：
1、拉注气管线后撤式注气点后退方法：在注气管线的进气端，牵引注气管线，使注气通道内的注气管线被拉出后撤，使其管口，即注气点后退入原生煤体内。牵引方法可采用连续的和间隔的两种方法。连续牵引注气管，使注气点与气化煤壁同步后退的方法为“注气点连续后退法”。每间隔一段时间牵引注气管后撤一段距离的方法为“注气点周期后退法”。
2、拉操作管线后撤式注气点后退方法：它是采用逐段熔断注气管线的方法使注气点周期后退。即在注气管线内置放小直径操作管线，牵引拉动操作管线使其管口后退至注气点预计后退的位置处，向操作管线注入易燃流体，如硅烷、乙炔气，使该流体在操作管的管口处燃烧，将注气管切断使注气点后退。
采用上述拉管注气点后退方法后，注气通道与集气通道的设计可以有多种形式：注气通道与集气通道可以为同一个通道;或者两条集气通道对称平行分布于一条注气通道的两侧;或者多条等间距、平行的注气通道对称分布于一条集气通道两侧;还可以为多条平行、等距、等量的注气通道与集气通道相互间隔布置，即每相邻的两条注气通道共用其中间的一条集气通道。
注气管的牵引后退方式可分为连续牵引式和周期牵引式两种，即使注气点随气化煤壁同步连续后退或每气化一段时间后退一段距离。另外，注气点与集气点（煤气进入集气通道口处称为集气点）的相对位置也可以有两种设计：相对气化煤壁后退方向，注气点超前于集气点的为前置式煤层气化方法;注气点在集气点之后的为后置式煤层气化法。
本发明的优点是：提供了在煤矿井下或露天矿于煤层内以钻孔或巷道直接构筑“煤层气化炉”的可能性，可以实现气化生产的长期连续、稳定和可控制，降低气化成本，从而实现地下煤气化的商业化生产。该方法施工便利，生产过程容易控制、成本低、适用性强，可根据不同地质条件采用不同组合的注气通道和集气通道。
图1、逆向注气单通道煤层气化方法的原理示意图
图2、正向注气单通道煤层气化方法的原理示意图
图3、注气点前置式三通道煤层方法的原理示意图
图4、注气点后置式三通道煤层气化方法的原理示意图
图5、注气点周期后退式三通道煤层气化方法的原理示意图
图6、集中集气壁式煤层气化工作面的原理示意图
图7、多通道集气壁式煤层气化工作面的原理示意图
下面结合附图用实施例对本发明作进一步的描述：
本发明提出的注气点后退式煤层气化方法主要利用煤层内的注气通道和集气通道以及置于注气通道内的气化物注气管构筑成连续移动式煤层气化炉，以实现连续化煤气生产。根据不同的注气和集气方式，可以构成以下几种煤层气化的应用方法：
1、逆向注气单通道煤层气化炉与煤层气化方法
逆向注气单通道煤层气化炉：由煤层内的一条注气通道1（钻孔或巷道）和置于注气通道1内的气化物注气管线2构成，如图1所示，注气通道与集气通道为同一通道，注气与集气均在气化通道的同一端，注气管线2的横截面积不超过注气通道1的横截面积的三分之一。
煤层气化方法：开始生产时，注气管线2的出气管口置于注气通道1的端部a1点，气化生产沿注气通道1由其里端a1向外逐段进行。气化物由注气管线2之管口a1注入，则a1点即起始注气点，其后方气化煤壁4上的煤发生气化反应，生产的煤气逆气化物注入方向沿气化通道1在注气管线2外流出。采用注气点周期后退方法，实现注气点由a1向a2、a3……的周期后退，保持气化生产沿气化通道1全长连续进行。
2、正向注气单通道煤层气化方法与煤层气化方法
正向注气单通道煤层气化炉：由煤层内的一条注气通道1和置于注气通道1内的气化物注气管线2构成，注气与集气分别在注气通道1的两端，如图2所示，注气管线2的横截面积不超过注气通道1的横截面积的三分之一。
煤层气化方法：气化物自注气管2之管口a1注入，则a1点前方的气化煤壁4上发生气化反应，生产的煤气流经已气化区G从该段煤层的另一端排出，其流动方向与气化物注入方向相同。采用注气点连续后退方法，可以使气化煤壁4连续后退;也可以采用注气点周期后退方法，使气化煤壁4周期后退。
3、三通道煤层气化炉与煤层气化方法
三通道煤层气化炉：由煤层内的注气通道1、置于注气通道1内的气化物注气管线2以及注气通道两侧与之平行的两条集气通道6构成，如图3、图4、图5所示。注气通道与集气通道6之间的距离小于煤层氧化段与还原段长度之和，气化生产在连接注气通道1与集气通道6的两翼气化煤壁4之间进行，生产的煤气由集气通道6排出。
煤层气化方法：气化物由气化物注气管线2之管口a注入，在管口前方注气通道1与集气通道6之间的两翼气化煤壁4上的煤发生气化反应，生产的煤气经集气点c进入集气通道6流出。采用注气管连续后退方式，并使注气点a相对于气化壁4的后退方向始终前置于集气点c，构成注气点前置式三通道煤层气化炉，如图3所示;反之，构成注气点后置试三通道煤层气化炉，如图4所示。采用注气点周期后退方式，在一个生产周期内，注气点a由前置于集气点c转变为后置于注气点c，成为注气点周期后退式三通道煤层气化炉，如图5所示。
4、集中集气壁式煤层气化炉与煤层气化方法
集中集气壁式煤层气化炉：由煤层内的一组平行、等距（间距小于煤层氧化段加还原段长度之和）注气通道1、注气通道1内置放的气化物注气管线2和一条集中集气通道6构成，该组注气通道1对称分布于该条集气通道6的两侧，如图6所示。图6以露天煤矿为例，集气通道6及两侧沿煤层倾向所钻10个注气钻孔1均自煤帮施工，底部以平巷贯通，构成“气化露天矿”。
煤层气化方法：气化物由各注气通道1内之注气管线2注入，注气点a前方两侧的各气化煤壁4相互连接于b点，构成波状气化工作面，因而各气化煤壁4所生产的煤气，先沿工作面流动，然后于集气点c进入集中集气通道6排出。气化生产中，可采用连续牵引注气管后退的方法，也可以采用周期牵引注气管后退的方法，但必须使各注气通道的注气点a始终保持前置于集气点c和气化煤壁连接点b。
5、多通道集气壁式煤层气化炉与煤层气化方法
多通道集气壁式煤层气化炉：由煤层内的多条平行、等距、的注气通道1与集气通道6相互间隔布置，即每相邻的两条注气通道共用其中间的一条集气通道。各注气通道1内置放的气化物注气管2，如图7所示。图7以露天煤矿为例，注气钻孔1和集气钻孔6在孔底以巷道贯通，构成“气化露天矿”。
煤层气化方法：该方法采用前述的三种三通道煤层气化炉中任何一种炉型并联生产，相邻注气通道1共用其间的一条集气通道6，因而，各气化煤壁4在共用集气通道6上相互连接，构成波形壁式气化工作面。每个注气点两侧的气化煤壁4生产的煤气，均从相邻的集气通道6排出。
在上述各种煤层气化炉中，其注气点的后撤也可采用熔断法逐段熔断注气管线，实现注气点的周期式后退。即在注气管线内置放小直径操作管线，每隔一段时间牵引拉动操作管线使其管口后退至注气点预计后退的位置处，并向操作管线内注入易燃流体，如硅烷、乙炔气，使该流体在操作管线的管口处燃烧，将注气管切断使注气点后退。
Claims (8)
1、一种拉管注气点后退式煤层气化方法，包括注气通道(1)和集气通道(6)，其特征在于：通过沿煤层打钻或掘煤巷布置注气通道(1)和集气通道(6)，在注气通道(1)内置入气化物注气管线(2)，注气管线(2)的管口(a)为注气点，在煤层气化过程中，使注气点(a)连续或周期后退。
2、如权利要求1所述的一种注气点后退式煤层气化方法，其特征在于采用牵引气化物注气管线（2）的方法，连续或间隔式地拉出气化物注气管（2），使注气点（a）连续或周期后退。
3、如权利要求1所述的一种注气点后退式煤层气化方法，其特征在于采用逐段熔断注气管线的方法使注气管线的注气点周期后退，即在注气管线（2）内再置入一小直径操作管线（7），当欲后撤注气点时，将操作管线（7）向外拉出一段距离，使其管口处于注气点预定后退的位置处，并向操作管线（7）内注入易燃流体（如硅烷、乙炔气），使该流体在操作管线的管口处燃烧，将注气管线熔断使注气点后退。
4、如权利要求2或3所述的一种注气点后退式煤层气化方法，其特征在于注气通道（1）与集气通道（6）为同一个通道，注气与集气在该通道的同一端，注气管线（2）的横截面积不超过气化通道（1）的横截面积的三分之一，生产的煤气沿气化通道（1）在注气管线外逆气化物注入方向流出。
5、如权利要求2或3所述的一种注气点后退式煤层气化方法，其特征在于注气通道（1）与集气通道（6）为同一个通道，注气和集气分别在该通道的两端，即生产的煤气经已气化区与气化物流动同方向流出。
6、如权利要求2或3所述的一种注气点后退式煤层气化方法，其特征在于：在煤层内布置一条注气通道（1），其两侧各有一条与之平行、等距的集气通道（6），注气通道（1）与集气通道（6）之间的距离小于煤层氧化段与还原段长度之和，气化生产在注气通道（1）与集气通道（6）之间的两翼气化煤壁（4）进行，生产的煤气由集气通道（6）排出。
7、如权利要求2或3所述的一种注气点后退式煤层气化方法，其特征在于：在煤层内布置一条集气通道（6），其两侧布置多条平行、等距的注气通道（1），各注气通道的注气点（a）保持前置于集气点，各通道之间的距离小于煤层氧化段与还原段长度之和，各煤壁（4）相互相互连接成后退式波状气化工作面，其生产的煤气沿气化工作面流动，再进入集气通道（6）排出。
8、如权利要求2或3所述的一种注气点后退式煤层气化方法，其特征在于：在煤层内布置多条平行、等距且数量相等的注气通道（1）和集气通道（6），注气通道（1）与集气通道（6）间隔布置，其间距小于煤层氧化段与还原段长度之和，气化生产在注气通道（1）和集气通道（6）之间的各气化煤壁（4）上进行，生产的煤气进入相邻的集气通道（6）排出。
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