DE3441993C2

DE3441993C2 -

Info

Publication number: DE3441993C2
Application number: DE19843441993
Authority: DE
Inventors: Vadim N. Kasak; Valerij K. Moskau/Moskva Su Kapralov; Alfej F. Verstorben Su Volk
Original assignee: VSESOJUZNYJ NAUCNO-ISSLEDOVATEL'SKIJ INSTITUT ISPOL'ZOVANIJA GAZA V NARODNOM CHOZJAJSTVE I PODZEMNOGO CHRANENIJA NEFTI NEFTEPRODUKTOVI SCISCENNYCH GASOV "VNIIPROMGAZ" MOSKAU/MOSKVA SU
Current assignee: VSESOJUZNYJ NAUCNO-ISSLEDOVATEL'SKIJ INSTITUT ISPOL'ZOVANIJA GAZA V NARODNOM CHOZJAJSTVE I PODZEMNOGO CHRANENIJA NEFTI NEFTEPRODUKTOVI SCISCENNYCH GASOV "VNIIPROMGAZ" MOSKAU/MOSKVA SU
Priority date: 1984-11-16
Filing date: 1984-11-16
Publication date: 1990-04-19
Also published as: AU564864B2; CA1225928A; AU3597884A; DE3441993A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Untertagevergasung einer Folge von flach und geneigt lagernden Kohlenflözen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiges Verfahren ist aus der DE-OS 28 38 987 bekannt.

Bei der Durchführung dieses Verfahrens besteht die Gefahr, daß bei der Vergasung einer Flözfolge Gasaustritte durch das Deckgebirge sowie dessen Absenkung erfolgen, oder aber daß abbaufähige Flöze nicht vergast werden, obwohl dies ohne Gasaustritte und Absenkungen des Deckgebirges möglich wäre.

Aus der DE-OS 29 34 107 ist es, um die Standfestigkeit nicht zu gefährden, bekannt, die Bohrlöcher für das nächste tieferliegende zu vergasende Flöz um eine bestimmte Entfernung ins feste Gebirge hinein zu versetzen. Aus dieser Druckschrift ist auch das Einbringen von Versatz in die Bohrlöcher bekannt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Untertagevergasung einer Folge von flach und geneigt lagernden Kohlenflözen anzugeben, das die Vergasung einer Flözfolge ohne Gasaustritte durch das Deckgebirge ermöglicht sowie dessen Absenkung oder das Nachbrechen des Hangenden ins ausgegaste Flöz vermeidet.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es, Folgen von Kohlenflözen nacheinander in bestimmter Reihenfolge zu vergasen, ohne daß Gasaustritte durch das Deckgebirge zu erwarten sind, wobei die Kohlenflöze dennoch nur unter minimalen Verlusten vollständig ausgewertet werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Nachfolgend wird die Erfindung an Ausführungsbeispielen unter Bezug auf Zeichnungen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Anordnungsschema von Bohrungen in einer Kohlenflözfolge im Schnitt,

Fig. 2 die Anordnung der Bohrungen gemäß Fig. 1 in Draufsicht,

Fig. 3 ein Anordnungsschema von Bohrungen in einer anderen Kohlenflözfolge im Schnitt.

Das Verfahren wird in folgender Weise durchgeführt. Zunächst bestimmt man die Reihenfolge der Vergasung einer Folge von Kohlenflözen 1, 2, 3 (Fig. 1). Hierzu wird für jedes Kohlenflöz der Flözfolge die Mächtigkeit H der Gasaustrittszone ermittelt. Diese wird beim Flöz 1 mit der Teufe und bei den Flözen 2 und 3 mit der Mächtigkeit der Gesteinsschichten zwischen ihnen verglichen. Bei einer Mächtigkeit der Gesteinsschichten kleiner als H wird eine Reihenfolge der Vergasung vom oberen Flöz 1 der Flözfolge zum unteren Flöz 3 gewählt, bei einer Mächtigkeit der Gesteinsschichten größer als H wird eine Reihenfolge der Vergasung vom unteren Flöz 3 der Flözfolge zum oberen Flöz 1 gewählt. Am Flöz 1 wird bei geneigter Lagerung des Flözes die Grenze der möglichen Vergasung ohne Gasaustritte durch das Deckgebirge durch Vergleichen der Flözteufe und der Mächtigkeit der Gasaustrittszone für das Flöze 1 ermittelt. Die Mächtigkeit H der Gasaustrittszone wird gemäß der folgenden Formel ermittel:

H = n · m,

wobei H < H₁ (d. h., wenn die Mächtigkeit der Gasaustrittszone größer oder gleich der Flözteufe bzw. der Mächtigkeit der Gesteinsschicht zwischen zwei Flözen ist, ist eine Vergasung ohne Gasaustritte unmöglich),
H₁ - die Teufe eines Kohlenflözes bzw. die Mächtigkeit der Gesteinsschicht zwischen zwei Flözen in der Flözfolge in m,
m - die Mächtigkeit eines Kohlenflözes in m und
n - ein Koeffizient, der die Bildung von Rissen beim Nachbrechen des Hangenden des zu vergasenden Kohlenflözes berücksichtigt, ist.

Der Koeffizient n hängt von den physikalisch-mechanischen Eigenschaften der Gesteine, der Mächtigkeit des zu vergasenden Flözes und den technologischen Vergasungsmaßnahmen ab. Die Größe des Koeffizienten "n" ist aus den Erfahrungen der Untertagevergasung von Kohlenflözen unter verschiedenen bergbaugeologischen Lagerungsverhältnissen bekannt. Beispiele ist für Schieferton n=23; für Sandstein liegt n zwischen 7 und 15. Die Zahlenwerte für n hängen sehr stark von den örtlichen Gegebenheiten ab. Wenn durch Aufschlußbohrungen die Mächtigkeit H der Gausaustrittszone bekannt ist, dann kann bei gegebener Flözmächtigkeit m der Zahlenwert von n mit Hilfe der nach n aufgelösten Formel gemäß Anspruch 1 ermittelt werden. Die Folge von Kohlenflözen wird mit einem System von geneigten, geneigt-horizontalen und vertikalen Injektions- und Förderbohrungen 4, 5, 6 (Fig. 1) aufgeschlossen.

Die Vertikalbohrungen 6 werden über das Flöz mit den im Flöz niedergebrachten Bohrungen 4 und 5 auf bekannte Weise, beispielsweise durch Fracbehandlung, Feuerfiltrationsdurchhieb usw., verbunden.

Der geneigte Teil 7 und 8 (Fig. 1, 2) der Bohrungen 4 und 5 wird (bis zum Eintritt in das Flöz) außerhalb der Gesteinsverschiebungszone hergestellt.

Zum leichteren Darlegen des Wesens der Erfindung ist nur eine von einer Vielzahl gleicher Produktionsbohrungen mit einem Bezugszeichen versehen, weil sie alle einander entsprechen.

In Fig. 1 ist die Lage der Bohrungen 4 dargestellt, die hinter der Einbruchszone niedergebracht worden sind, welche vom Verschiebungswinkel γ begrenzt ist. Die Gasableitung erfolgt über die Förderbohrungen 4, die mit den Injektionsbohrungen 5 und 6 verbunden sind, denen das gasförmige Medium zugeführt wird.

Bei einer Vergasung von oben nach unten beginnt man mit der Vergasung des Flözes 2 nach der beendeten Vergasung des Flözes 1 unter der Bedingung, daß die Gesteinsbewegungen über dem ausgegasten Raum 9 des Flözes 1 vollkommen abgeschlossen sind.

In Fig. 1 ist die schematische Darstellung der Vorbereitung des Flözes 2 auf die Vergasung dargestellt, nachdem das Flöz 1 ausgegast worden ist und die Gesteinsbewegungen aufgehört haben. Zur Vermeidung von Gesteinsbewegungen wird die Entzündungsgrenze 10 im Flöz 2 in bezug auf die Entzündungsgrenze 11 im Flöz 1 um den Betrag 1 des ersten Einsturzschrittes des Hangenden in Richtung des Kohlenpfeilers versetzt. Diese Maßnahme ist zur Verringerung der über dem Abbauhohlraum an der Entzündungsgrenze 10 bestehenden Kluftgesteinszone erforderlich, die insbesondere beim Vergasen einer Flözfolge größer wird, wenn die Grenzen 10 und 11 des Vergasungsbeginns in den Flözen im Plan zusammenfallen; sie wird ferner auch zur Verbesserung der Bedingungen von Durchhiebsarbeiten durchgeführt, wenn der Enzündungshorizont am tieferliegenden Flöz unter einem Kohlenpfeiler und nicht unter dem ausgegasten Raum liegt.

Bei der Vergasung einer Flözfolge von oben nach unten beginnt man mit der Vergasung des oberen Kohlenflözes 1, was im weiteren die Vorbereitung zur Vergasung (Herstellung einer Verbindung der Bohrungen) in den durch Gesteinsbewegungen nicht erfaßten unteren Flözen 2 und 3 ermöglicht. Bei der Vergasung der unteren Flöze 2, 3 der Flözfolge benutzt man einen Teil der Vertikalbohrungen 6, die zum oberen Flöz 1 niedergebracht worden sind, durch deren weiteres Abteufen. Hierzu bringt man Bohrungen größeren Durchmessers bis zum oberen Flöz 1 nieder und teuft dann dieselben durch Aufbohren mit geringerem Durchmesser ab.

Ist die Mächtigkeit der Gesteine der Schichten zwischen den Kohlenflözen so, daß durch die Gesteinsbewegungen (Einsturz) eine Verbindung der ausgegasten Räume des oberen und des unteren Flözes möglich wird, so führt man dem ausgegasten Raum 9 des oberen Flözes 1 vor der Vergasung des unteren Flözes 2 über die Bohrungen 6 einen lehmigen bzw. diesem ähnlichen Versatz zum Abdichten des unteren Flözes während dessen Ausgasens zu. Bei einer Mächtigkeit der Gesteinsschicht 12 zwischen Kohlenflözen 13 und 14 (Fig. 3), die kleiner als die halbe Mächtigkeit eines Kohlenflözes 13 ist, wird bei Vorhandensein von mehreren Kohlenflözen die Flözvergasung in Reihenfolge von oben nach unten mit je zwei Flözen (13 und 14) gleichzeitig durchgeführt, wenn H₂ < H ist und H₂ aus der gesamten Flözmächtigkeit ermittelt wird:

H₂ = n (m₁ + m₂),

(wobei m₁ die Mächtigkeit des Flözes 14 und m₂ die Stärke des Flözes 13 bedeutet). Hierbei wird das untere Flöz 13 auf die Vergasung vorbereitet, und das obere Flöz 14 wird während des Einsturzes der dazwischenliegenden Gesteinsschicht 12 in die Vergasung einbezogen. Nach der Ausgasung der Flöze 13 und 14, der Zuführung von Versatz in den ausgegasten Raum und dem vollständigen Abklingen des Nachbrechens und/oder Absenkens der Deckschichten führt man die Vergasung der unteren Flöze durch, soweit diese vorhanden sind.

Bei der Vergasung einer Folge von Flözen 1, 2, 3 (Fig. 1) von unten nach oben beginnt man mit der Vergasung des unteren Flözes 3 der Flözfolge, wobei zur Vergasung der oberen Flöze 1, 2 Vertikalbohrungen 6 benutzt werden, die bis zum unteren Flöz 3 niedergebracht worden sind, wozu man den unteren Teil der Bohrungen 6 abdichtet und die Rohrtour am Horizont des jeweiligen Flözes der Flözfolge perforiert.

Die Erfindung gestattet es, die Vergasung einer Folge von flach und geneigt gelagerten Kohlenflözen unter verschiedenen bergbaugeologischen Verhältnissen effektiv auszuführen.

Claims

1. Verfahren zur Untertagevergasung einer Folge von flach und geneigt lagernden Kohlenflözen (1, 2, 3), das den Aufschluß der Kohlenflöze (1, 2, 3) durch Herstellung von Injektions- und Förderbohrungen (4, 5, 6), deren Verbinden miteinander im jeweils zu vergasenden Kohlenflöz, die Entzündung der Kohle unter Bildung von Vergasungskanälen innerhalb des jeweiligen Kohlenflözes und die aufeinanderfolgende eigentliche Vergasung der einzelnen Flöze (1, 2, 3) von oben nach unten bzw. von unten nach oben nach beendeter Vergasung des jeweils vorher ausgegasten Flözes durch Zuführung eines gasförmigen Mediums zu den Injektionsbohrungen (5, 6) und Ableitung des entstehenden Gases aus den Förderbohrungen (4) umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß für jedes Flöz (1, 2, 3) der Flözfolge die Mächtigkeit H der Gasaustrittszone gemäß der Formel H = n · mwobei H < H₁,
m die Mächtigkeit eines Kohlenflözes der Flözfolge in m,
H₁ die Teufe eines Kohlenflözes bzw. die Mächtigkeit der Gesteinsschicht zwischen zwei Flözen in der Flözfolge in m und
n ein Koeffizient, der die Bildung von Rissen beim Nachbrechen des Hangenden berücksichtigt,
ist, ermittelt und die Vergasung der Kohlenflöze (1, 2, 3) in Reihenfolge von unten nach oben bei einer Mächtigkeit der Gesteine zwischen den Flözen, die größer als die Mächtigkeit der Gasaustrittszone für die jeweils unteren Flöze (3, 2) ist, und in Reihenfolge von oben nach unten bei einer Mächtigkeit H der Gesteine zwischen ihnen, die kleiner als die Mächtigkeit der Gasaustrittszone für die jeweils unteren Flöze (2, 3) ist, und die Vergasung des jeweils benachbarten Flözes bis zum vollständigen Aufhören der durch die Vergasung verursachten Gesteinsbewegungen oberhalb des gerade ausgegasten Flözes durchgeführt wird, wobei die Entzündungsgrenze im jeweils tieferliegenden Flöz in Richtung des Kohlenpfeilers um jeweils einen Betrag versetzt wird, der nicht kleiner als der erste Einsturzschritt des Hangenden des zu vergasenden Flözes ist.

2. Verfahren zur Untertagevergasung nach Anspruch 1, bei dem die Vergasung einer Flözfolge in Reihenfolge von oben nach unten erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Mächtigkeit der bei der Vergasung eines jeden Flözes entstehenden Einbruchszone, die größer als die Mächtigkeit der Gesteine zwischen zwei benachbarten Flözen ist, vor der Vergasung des jeweils tieferliegenden Flözes die Abdichtung des ausgegasten freien Raumes des höherliegenden Flözes mit flüssigem Versatzmaterial vorgenommen wird.

3. Verfahren zur Untertagevergasung nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Vergasung einer Flözfolge in Reihenfolge von oben nach unten erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Mächtigkeit der Gesteine zwischen zwei benachbarten Flözen (13, 14) die geringer als die halbe Mächtigkeit des jeweils tieferliegenden Kohlenflözes (13) ist, gleichzeitig die Vergasung von zwei benachbarten Kohlenflözen (13, 14) durch Vergasung des tieferliegenden Flözes (13) und Einbeziehung der Kohle des höherliegenden Flözes (14) in den Vergasungsprozeß nach dem Einsturz der Gesteinsschichten zwischen den Flözen (13, 14) durchgeführt wird.