FR2491993A1 - PROCESS FOR OPERATING BY UNDERGROUND GASIFICATION OF A COAL OR LIGNITE - Google Patents
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Abstract
DANS UN APPAREIL D'ENREGISTREMENT ETOU DE LECTURE 1 MUNI D'UN DISPOSITIF DE COMMANDE A DISTANCE 2 RACCORDE A L'APPAREIL PAR L'INTERMEDIAIRE D'UN CABLE 3 A PLUSIEURS BRINS, ET SERVANT A L'ENCLENCHEMENT ET AU DECLENCHEMENT DE FONCTIONS DETERMINEES DE L'APPAREIL, LE DISPOSITIF DE COMMANDE A DISTANCE COMPORTE UN CODEUR 64 ET L'APPAREIL UN DECODEUR 85, ALORS QU'A CHACUNE DES ENTREES 65 A 72 DU CODEUR, EST RACCORDE UN COMMUTATEUR 41 A 45 DU DISPOSITIF DE COMMANDE A DISTANCE ET QU'A CHACUNE DES SORTIES 73, 74, 75 DU CODEUR, EST RACCORDE UN BRIN 76, 77, 78 DU CABLE, QUE LES ENTREES 82, 83, 84 DU DECODEUR SONT RELIEES AU BRIN CONCERNE DU CABLE ET QU'IL EST PRELEVE SUR LES SORTIES 86 A 93 DU DECODEUR DES SIGNAUX DE COMMANDE POUR L'ENCLENCHEMENT ET LE DECLENCHEMENT DES FONCTIONS DE L'APPAREIL. APPLICATION: DICTAPHONES.IN A RECORDING AND READING DEVICE 1 EQUIPPED WITH A REMOTE CONTROL DEVICE 2 CONNECTED TO THE DEVICE THROUGH A CABLE 3 WITH SEVERAL STRANDS, AND SERVED TO SWITCH ON AND OFF OF DETERMINED FUNCTIONS OF THE DEVICE, THE REMOTE CONTROL DEVICE INCLUDES AN ENCODER 64 AND THE UNIT A DECODER 85, WHILE EACH OF THE ENCODER INPUTS 65 TO 72 IS CONNECTED TO A SWITCH 41 TO 45 OF THE REMOTE CONTROL DEVICE AND THAT EACH OF THE OUTPUTS 73, 74, 75 OF THE ENCODER IS CONNECTED TO A STRAND 76, 77, 78 OF THE CABLE, THAT THE INPUTS 82, 83, 84 OF THE DECODER ARE CONNECTED TO THE CONCERNED STRAND OF THE CABLE AND THAT IT IS TAKEN FROM THE OUTPUTS 86 TO 93 OF THE DECODER OF THE CONTROL SIGNALS FOR SWITCHING ON AND OFF OF THE APPLIANCE FUNCTIONS. APPLICATION: DICTAPHONES.
Description
Différentes méthodes ont été proposées en vue de réali-Various methods have been proposed to achieve
ser l'exploitation par gazéification souterraine d'un gisement de houille ou de lignite. Ces méthodes peuvent se classer en trois grandes catégories: Les méthodes minières dans lesquelles la préparation underground coal gasification of a coal or lignite deposit. These methods can be divided into three broad categories: Mining methods in which the preparation
du gazogène souterrain est réalisée au moyen de puits et de ga- Underground gasifier is produced by means of wells and
leries creusés par les techniques minières conventionnelles; on peut citer, à titre d'exemple, l'expérience réalisée au Maroc, leries dug by conventional mining techniques; for example, the experiment carried out in Morocco,
sur le site de Djerada.on the site of Djerada.
Les méthodes par sondages forés à partir de la surface qui se sont développées en U.R.S.S., sur les sites d'Angren et Drilling methods drilled from the surface developed in U.R.S.S. at the Angren sites and
de Yuzhno-Abinsk.from Yuzhno-Abinsk.
Les méthodes mixtes, qui comportent des travaux prépa- Mixed methods, which include preparatory work
ratoires réalisés par les techniques minières et des sondages forés à partir de la surface; on peut citer, à titre d'exemple, l'expérience réalisée en Grande-Bretagne, sur le site de Newman Spinney. Aucune des méthodes qui se sont développées jusqu'à carried out by mining techniques and soundings drilled from the surface; for example, the experiment carried out in Great Britain on the site of Newman Spinney. None of the methods that developed up to
présent n'est bien adaptée à l'exploitation des gisements pro- present is not well adapted to the exploitation of deposits
fonds.funds.
Les méthodes par forages réalisés à partir de la sur- Drilling methods carried out from the over-
face sont handicapées par le coût élevé des sondages de grande profondeur et leur rentabilité ne peut être assurée que par une face are hampered by the high cost of deep drilling and their profitability can only be ensured by
large extension de la zone exploitée à partir de chaque sondage. wide extension of the exploited area from each survey.
Les méthodes minières et les méthodes mixtes posent le problème de la sécurité du personnel occupé à la préparation des chantiers. En effet, le passage à grande profondeur permet une Mining methods and mixed methods pose the problem of the safety of personnel engaged in site preparation. Indeed, the passage at great depth allows a
forte augmentation de la pression de gazéification et l'utilisa- a strong increase in gasification pressure and the use of
tion d'une haute pression de gazéification est d'un intérêt ma- high gasification pressure is of great interest.
jeur sur le plan du rendement, de la puissance développée et du prix de revient du gaz produit; mais il faut éviter que ce gaz sous pression, qui contient une importante quantité d'oxyde de the efficiency, the power output and the cost price of the gas produced; but it must be avoided that this gas under pressure, which contains a significant amount of
carbone, puisse s'infiltrer dans les galeries accessibles au per- carbon, can infiltrate galleries accessible to people
sonnel.sonnel.
Le procédé conforme à l'invention a pour objet de re- The process according to the invention is intended to
médier à ces difficultés et de permettre l'exploitation sCre et économique des gisements profonds, par une méthode mixte dans laquelle un petit nombre de sondages forés à partir de la surface to mediate these difficulties and to allow the safe and economical exploitation of deep deposits, by a mixed method in which a small number of holes drilled from the surface
servent d'exutoire au gaz produit dans un petit nombre de chan- serve as an outlet for the gas produced in a small number of
tiers de grande étendue.thirds of great extent.
La préparation de ces chantiers est réalisée à partir The preparation of these projects is carried out from
d'un réseau de galeries en site vierge, creusées par les tech- a network of galleries in a virgin site, dug by
niques minières conventionnelles, en dessous du niveau des conventional mining companies, below the level of
couches à exploiter et séparées de celles-ci par un stot de pro- layers to be exploited and separated from them by a stot of
tection d'une épaisseur minimale de 40 m à 50 m, afin que ces galeries restent en dehors de la zone d'influence du gazogène souterrain. Pendant toute la période de gazéification, lesseules tection of a minimum thickness of 40 m to 50 m, so that these galleries remain outside the zone of influence of the underground gasifier. During the entire period of gasification,
liaisons entre ces galeries et les couches en cours d'exploita- connections between these galleries and the layers being exploited
tion consistent en une série de sondages de petit diamètre forés avant la mise à feu du chantier et revêtus de tubes scellés à consist of a series of small boreholes drilled before the site was fired and lined with sealed
la roche par cimentation.rock by cementing.
Le procédé conforme à l'invention est susceptible de se développer suivant deux variantes: Dans une première variante, le traçage des chantiers The process according to the invention is capable of developing according to two variants: In a first variant, the marking of the building sites
de gazéification est réalisé sous la forme de galeries ou de son- gasification is carried out in the form of galleries or sound-
dages en veine, creusés par les techniques minières convention- in vein, dug by conventional mining techniques
nelles, à partir d'un puits intérieur foré à travers le stot de protection qui sépare la veine, des galeries en site vierge from an internal well drilled through the protective stot that separates the vein, galleries in a virgin
creusées en dessous des couches à exploiter. dug below the layers to exploit.
Avant la mise à feu du chantier, ce puits intérieur est barré par un massif de béton de forte épaisseur, qui joue le rôle d'une plate-cuve et au-dessus duquel on injecte un volume Before the firing of the site, this inner well is barred by a massive thick concrete, which plays the role of a platform-tank and above which one injects a volume
d'eau de quelques mètres de hauteur, pour servir de garde hydrau- of water a few meters high, to serve as a hydraulic
lique entre le gazogène et les galeries en site vierge. between the gasifier and the tunnels on a virgin site.
Dans une seconde variante, le traçage des chantiers de gazéification est constitué par une suite de chenaux en veine, réalisés par la technique de rétrocombustion, le comburant étant injecté par des sondages de petit diamètre, forés à travers le stot de protection qui sépare la veine des galeries en site In a second variant, the tracing of the gasification sites consists of a series of channel veins, made by the technique of back-combustion, the oxidant being injected by small-diameter soundings, drilled through the protective stot which separates the vein galleries in site
vierge creusées en dessous des couches à exploiter. Virgin dug under layers to exploit.
Le procédé conforme à l'invention est illustré, à titre d'exemples seulement, par les schémas annexés, dans lesquels: Figure 1 représente une coupe verticale à travers un The method according to the invention is illustrated, by way of example only, by the appended diagrams, in which: FIG. 1 represents a vertical section through a
gisement de houille; -coal deposit; -
Figure 2 représente une coupe du chantier de gazéifi- Figure 2 shows a section of the gasification
cation suivant le plan X - Y;cation along the X-Y plane;
Figures 3 et 4 représentent deux variantes de figure 2. Figures 3 and 4 show two variants of Figure 2.
Le gisement de houille représenté en figure 1, comporte The coal deposit shown in FIG.
deux couches 1 et 2, que l'on se propose d'e'rn+oiter s,^core- two layers 1 and 2, which are proposed to be
mernt dans l'ordre descendant.mernt in descending order.
Le gisement est recoupé par deux puits jumelés 3 et 4 The deposit is intersected by two wells paired 3 and 4
utilisés respectivement comme puits d'entrée et de retour d'air. used respectively as wells of entry and return of air.
Une galerie en travers-bancs 5 est creusée en Aessous du niveau des couches à exploiter et un sondage 6 est foré _e partir de la surface jusqu'à l'extrémité de cette galerie, pour lui assurer un retour d'air indépendant des puits principaux de A cross-bar 5 is excavated below the level of the layers to be exploited and a borehole 6 is drilled from the surface to the end of this gallery, to ensure a return of air independent main wells of
la mine.the mine.
Dans une première variante, la préparation du chantier de gazéification situé en veine 1 comporte le creusement d'un puits intérieur 7 et le traçage d'une voie ou d'un forage en veine 8, qui peuvent s'étendre sur une longueur de plusieurs centaines de mètres, suivant une direction perpendiculaire au In a first variant, the preparation of the gasification site located in vein 1 comprises the digging of an inner well 7 and the tracing of a channel or a vein boring 8, which may extend over a length of several hundred meters, following a direction perpendicular to
plan de la coupe.plan of the cut.
Cette communication en veine est destinée à servir de voie d'évacuation du gaz entre le front de gazéification et le pied du sondage 9 foré à partir de la surface, pour servir d'exutoire au gaz, pendant toute la durée d'exploitation du This vein communication is intended to serve as a gas evacuation route between the gasification front and the foot of the borehole 9 drilled from the surface, to serve as an outlet for gas, during the entire operating life of the gasifier.
chantier.construction site.
L'air comprimé et les agents gazéifiants destinés à l'alimentation du gazogène souterrain sont acheminés par un réseau de conduites, établi le long des puits 3 et 4 et le long de la galerie en travers-bancs 5 jusqu'à une voie 10 Compressed air and gasifying agents for supplying the underground gasifier are conveyed by a network of pipes, established along the wells 3 and 4 and along the cross-sectional gallery 5 to a track 10
creusée perpendiculairement au plan de coupe. dug perpendicular to the cutting plane.
Les agents gazéifiants sont injectés dans la veine 1 à travers une série de sondages verticaux tels que 11, forés en montant à partir de la voie 10 et revêtus de tubes métalliques scellés à la roche par cimentation. La préparation du chantier peut, éventuellement, être complétée par le forage de quelques sondages obliques, tels que 12 et 13, utilisés pour établir les The gasifying agents are injected into the vein 1 through a series of vertical soundings such as 11, drilled up from the track 10 and coated with metal tubes sealed to the rock by cementing. Site preparation may eventually be supplemented by drilling a few oblique soundings, such as 12 and 13, used to establish
premières liaisons en veine, par la technique de rétrocombustion. first bonds in vein, by the technique of retro-combustion.
Avant la mise à feu du chantier, un barrage en béton, de forte épaisseur 14, est établi dans le puits intérieur 7, afin que le chantier de gazéification soit complètement isolé de la galerie 5. Pour éviter tout risque d'infiltration de gaz, Before the firing of the site, a thick concrete dam 14 is established in the inner well 7, so that the gasification site is completely isolated from the gallery 5. To avoid any risk of gas infiltration,
un volume d'eau de quelques mètres de hauteur est injecté au- a volume of water a few meters high is injected
dessus de ce barrage pour servir de garde hydraulique entre le above this dam to serve as a hydraulic guard between the
gazogène et la galerie d'accès.gasifier and the access gallery.
Dans les figures 2 à 4, représentant une coupe du chantier de gazéification, le plan X - Y est situé au toit de la couche 1o In Figures 2 to 4, showing a section of the gasification site, the X-Y plane is located at the roof of the layer 1o
Dans la disposition illustrée à la figure 2, le chan- In the arrangement illustrated in Figure 2, the change
tier de gazéification est délimité, à sa partie inférieure, par une voie en veine 8, creusée par la technique minière convention- nelle, et la position initiale du front de gazéification est déterminée par la communication 15 qui peut être réalisée sous la forme d'un forage en veine ou sous la forme d'un montage The gasification zone is delimited, at its lower part, by a vein channel 8, hollowed out by the conventional mining technique, and the initial position of the gasification front is determined by the communication 15 which can be carried out in the form of vein drilling or in the form of an assembly
creusé à partir de la voie de base 8. dug out from the base lane 8.
Dans la disposition illustrée à la figure 3, le chantier de gazéification est délimité, à sa partie inférieure, par un sondage de grande longueur, foré dans l'épaisseur de la veine, In the arrangement shown in Figure 3, the gasification site is delimited, at its lower part, by a sounding of great length, drilled in the thickness of the vein,
et la position initiale du front de gazéification est déter- and the initial position of the gasification front is deter-
minée par la réalisation de chenaux de rétrocombustion entre l'extrémité de ce sondage, o l'on réalise une opération de mise à feu, et l'extrémité des sondages obliques 13, 12 et 11a, undermined by the realization of re-combustion channels between the end of this sounding, where a firing operation is carried out, and the end of the oblique soundings 13, 12 and 11a,
par lesquels on injecte de l'air comprimé sous haute pression. by which compressed air is injected under high pressure.
Dans une seconde variante illustrée à la figure 4, la préparation du chantier est réalisée sans recourir au creusement In a second variant illustrated in FIG. 4, site preparation is carried out without resorting to digging
d'aucun mpuits intérieur tel que 7. Le chantier de gazéifica- of any interior products such as 7. The gasification
tion est délimité, à sa partie inférieure, par une suite de chenaux en veine 8 destinés à servir de voie d'évacuation du gaz entre le front de gazéification et le pied du sondage 9 In its lower part, it is delimited by a series of vein channels 8 intended to serve as a gas evacuation route between the gasification front and the probing foot.
foré à partir de la surface.drilled from the surface.
Ces chenaux sont réalisés par la technique de rétro- These channels are realized by the technique of retro-
combustion en effectuant une mise à feu au pied du sondage 9 et en injectant de l'air à haute pression successivement par combustion by firing at the foot of the borehole 9 and injecting high pressure air successively by
les sondages 17a, 17b, 17c et 17d, forés de bas en haut à par- the holes 17a, 17b, 17c and 17d drilled from below upwards to
tir de la galerie 10 ou à partir d'une autre galerie semblable shot from gallery 10 or from another similar gallery
creusée au niveau de la galerie en travers-bancs 5. dug at the cross-bench gallery 5.
La même technique de rétrocombustion est utilisée entre les sondages 17d, 13, 12 et 11a, pour réaliser les chenaux qui The same technique of re-combustion is used between the holes 17d, 13, 12 and 11a, to realize the channels which
constitueront 'a ligne de départ du front de gazéification. constitute the starting line of the gasification front.
Dans ces différentes variantes le chantier est limité a sa partie supérieure, par une ligne de sondages tels que 11a, In these different variants the site is limited to its upper part by a line of soundings such as 11a,
11b, 11c, 11d et!1e, forés à partir de la voie de base 10. 11b, 11c, 11d and 1e, drilled from the base track 10.
Dans une première phase d'exploitation, les agents gazéifiants sont injectés par le sondage 11a; la mise à feu In a first phase of operation, the gasifying agents are injected by the sounding 11a; the firing
est réalisée à l'extrémité de ce sondage et les gaz de gazéifi- is carried out at the end of this sounding and the gasification gasses
cation qui se forment le long du front défini par la communica- formed along the front line defined by the communica-
tion 15 ou par les chenaux de rétrocombustion réalisés entre l'extrémité des sondages 11a, 12, 13 et l'extrémité du sondage de base 8 sont évacués à travers ce sondage 8 jusqu'au pied du 15 or by the channels of retro-combustion made between the end of the soundings 11a, 12, 13 and the end of the sounding base 8 are evacuated through this sounding 8 to the foot of the
sondage 9, qui sert d'exutoire au chantier. survey 9, which serves as an outlet for the site.
La progression du feu entraîne un déplacement progres- The progression of fire leads to a gradual shift
sif du front de gazéification et ce déplacement peut être con- sif of the gasification front and this displacement can be
tr8lé, dans une certaine mesure, en déplaçant progressivement to a certain extent, by moving gradually
l'injection des agents gazéifiants du sondage 11a vers le son- the injection of the gassing agents of the sounding 11a towards the sound
dage 11b.11b.
L'exploitation du panneau se poursuit suivant la méthode rabattante, en utilisant successivement les sondages The operation of the panel is continued according to the folding method, using successively the polls
11b, 11c, 11d et 11e comme sondages d'injection des agents ga- 11b, 11c, 11d and 11e as injection probes of the agents
zéifiants. Après achèvement de l'exploitation de la couche 1, les mêmes dispositions seront adoptées pour l'exploitation de la couche 2. Les sondages 11a, 11b, 11c, 11d et 11e peuvent être réutilisés pour l'exploitation de cette seconde couche, moyennant l'injection d'un bouchon de ciment dans la partie des sondages située entre les deux couches et moyennant la découpe du revêtement à l'endroit o les sondages recoupent la couche 2. On peut souligner que, dans le procédé conforme à l'invention, l'étendue du gisement exploité à partir d'un seul sondage, réalisé à partir de la surface, peut atteindre 5 hectares à 10 hectares. Il en résulte que l'incidence du coat zéifiants. After the completion of Layer 1 operation, the same provisions will be adopted for the operation of Layer 2. The holes 11a, 11b, 11c, 11d and 11e may be reused for the operation of this second layer, for injecting a cement plug into the portion of the soundings located between the two layers and by cutting the coating where the soundings intersect the layer 2. It can be emphasized that, in the process according to the invention, the extent of the deposit exploited from a single hole, made from the surface, can reach 5 hectares to 10 hectares. As a result, the incidence of the cost
de ces sondages sur le prix de revient du gaz produitest pra- These costing surveys of the gas produced are
tiquement négligeable.negligible.
Cette limitation du nombre de sondages a également pour This limitation of the number of surveys also
effet de réduire au minimum l'emprise de l'exploitation au ni- the effect of minimizing the influence of the holding on
veau de la surface du sol et cet avantage peut devenir parti- calf of the soil surface and this advantage may become
culièrement important dans les régions à forte densité de po- particularly important in regions with a high density of
pulation, ainsi que dans le cas de l'exploitation des gisements as well as in the case of the exploitation of the deposits
charbonniers qui s'étendent sous la mer. charcoal growers who lie under the sea.
Les avantages économiques, que l'on peut tirer de l'utilisation du procédé conforme à l'invention, peuvent faire The economic advantages that can be derived from the use of the process according to the invention can make
l'objet d'une évaluation rapide.subject of a rapid assessment.
Sur la base des données disponibles dans la littéra- On the basis of the data available in the literature,
ture, on peut estimer que, dans une exploitation minière con- ture, it can be estimated that in a mining operation con-
ventionnelle, le prix de revient du charbon est constitué pour 1/3 par l'intervention du coat des travaux préparatoires et vention, the cost price of coal is constituted for 1/3 by the intervention of the cost of the preparatory works and
2491993-2491993-
pour 2/3 par l'intervention du coat des chantiers d'exploitation, for 2/3 by the intervention of the cost of the sites of exploitation,
des transports souterrains et de l'extraction. underground transport and extraction.
-Dans les conditions d'exploitation de l'Europe occiden- -In the operating conditions of Western Europe
tale, les frais entraînés par la conversion du charbon en gaz de synthèse représentent une dépense complémentaire de l'ordre de 50 d du coat du charbon extrait; le rendement énergétique de la conversion étant de l'ordre de 2/3, le prix de revient de l'unité énergétique produite sous forme de gaz peut s'exprimer en fonction du prix de revient de l'unité énergétique sous forme de charbon par la relation: Pgaz= 3 x ( 1 + 0,5) P charbon = 2,25 P charbon Dans le cas du procédé de gazéification souterraine conforme à l'invention, le co-ut des travaux miniers peut être ramené à celui des seuls travaux préparatoires et le coût des traitements en surface peut être réduit de moitié du fait de la suppression des gazogènes et des triages-lavoirs. Si on the costs of converting coal into synthesis gas represent a supplementary expenditure of about 50 d of the cost of the coal extracted; the energy efficiency of the conversion being of the order of 2/3, the cost price of the energy unit produced in the form of gas can be expressed as a function of the cost price of the energy unit in the form of coal by the relationship: Pgaz = 3 x (1 + 0.5) P charcoal = 2.25 P charcoal In the case of the underground gasification process according to the invention, the co-ct of the mining works can be reduced to that of the only preparatory work and the cost of surface treatments can be reduced by half due to the removal of gasogens and washing-up. If we
désigne par ip le rendement énergétique de l'opération de gazéi- denotes by ip the energy efficiency of the gasification operation
fication, il vient:fication, he comes:
11
pgz _ x (0,33 + 0,25) P charbon Si le rendement énergétique du gazogène souterrain est de l'ordre de 50 %, le prix du gaz de synthèse peut être moitié moins cher que le prix obtenu par les techniques classiques d'exploitation minière suivies de gazéification du charbon extrait. Si le rendement énergétique atteint 60 %, le prix de l'unité énergétique de gaz de synthèse peut devenir inférieur pgz _ x (0.33 + 0.25) P coal If the energetic efficiency of the underground gasifier is of the order of 50%, the price of synthesis gas can be half that of the price obtained by conventional techniques. mining followed by gasification of the extracted coal. If the energy efficiency reaches 60%, the price of the energy unit of synthesis gas may become lower
au prix de l'unité énergétique du charbon extrait par les mé- at the price of the energy unit of coal extracted by the
thodes conventionnelles.conventional methods.
Il faut encore noter que la méthode conforme à l'inven- It should also be noted that the method according to the invention
tion n'entraîne que très peu de risques pour le personnel occupé tion poses very little risk to the staff
dans les travaux souterrains.in underground works.
315 Les travaux de préparation des chantiers, exécutés avant tôute mise à feu du gazogène souterrain, ne diffèrent en 315 The work of site preparation, carried out before the firing of the underground gasifier, does not differ in
rien des travaux préparatoires classiques. nothing of the classic preparatory works.
En situant les voies d'accès à une profondeur suffi- By locating access roads at a sufficient depth
sante en dessous des couches à exploiter, on évite qu'elles puissent être affectées par les mouvements de détente des roches consécutifs au développement de l'exploitation et, en dotant ces voies d'un aérage diagonal, avec retour d'air direct vers below the layers to be exploited, it is avoided that they can be affected by the relaxation movements of the rocks resulting from the development of the farm and, by endowing these pathways with a diagonal ventilation, with direct return of air towards
la surface, on évite qu'en cas d'incidenrt une fuCite de gaz to- the surface, it is avoided that in case of incidenrt a fuCite gas to-
xique puisse refluer vers les puits d'accès du personnel. may flow back to staff access shafts.
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