RU2017948C1

RU2017948C1 - Method for coal underground gasification

Info

Publication number: RU2017948C1
Authority: RU
Inventors: В.В. Ржевский; Ф.И. Грохотов
Original assignee: Московский Горный Институт
Priority date: 1990-12-28
Filing date: 1990-12-28
Publication date: 1994-08-15

Abstract

FIELD: mining industry, burning of coal reserves which are not suitable for mining by traditional methods. SUBSTANCE: method includes formation of blocks by mapping boundaries of seam and drift driving, drilling of air supply and producing holes, ignition of coal and its burning by air injection to space of burning of coal mass. In this case, drawdown is effected and further divergence of air flow to fissure hollows of coal seam is accomplished at air pressure in block higher than atmospheric pressure, and supply of combustion products to surface. EFFECT: maximum burning of coal in block. 2 dwg

Description

Изобретение относится к горной промышленности, а именно, к сжиганию запасов угля, которые нецелесообразно разрабатывать традиционной технологией. The invention relates to the mining industry, namely, to the burning of coal reserves, which are impractical to develop traditional technology.

Известен способ сжигания угля, включающий проведение подготовительных воздухоподающих и продуктивных скважин, очистную выемку, розжиг и выдачу продуктов сжигания на поверхность [1]. A known method of burning coal, including conducting preparatory air supply and productive wells, a cleaning recess, ignition and delivery of combustion products to the surface [1].

Недостатком способа является не полное сжигание угля вследствие несвоевременного оттока газообразных продуктов из очага. The disadvantage of this method is the incomplete combustion of coal due to untimely outflow of gaseous products from the source.

Ближайшим техническим решением к предлагаемому способу сжигания угля является способ, включающий формирование блоков сжигания путем проходки штрека, бурения воздухоподающих и продуктивных скважин, розжиг и выдачу продуктов сжигания на поверхность [2]. The closest technical solution to the proposed method of burning coal is a method that includes the formation of combustion blocks by driving drifts, drilling air supply and production wells, ignition and delivery of combustion products to the surface [2].

Недостатком этого способа является также не полное сжигание угля ввиду его малой фильтрационной способности и развитости реакционной поверхности влажного угольного массива, снижающих основные аэро- и термодинамические показатели сжигания. The disadvantage of this method is also the incomplete combustion of coal due to its low filtration ability and the development of the reaction surface of the wet coal mass, which reduce the main aerodynamic and thermodynamic parameters of combustion.

Цель предлагаемого способа - максимальное сжигание угля за счет создания эффективных аэро- и термодинамических условий распространения огневого фронта. The purpose of the proposed method is the maximum combustion of coal due to the creation of effective aerodynamic and thermodynamic conditions for the spread of the front of the fire.

Указанная цель достигается тем, что в способе, включающем формирование блоков сжигания путем проходки штрека, бурения воздухоподающей и продуктивных скважин, розжиг и выдачу продуктов сжигания на поверхность, в каждом блоке поочередно создают дивергенцию воздушного потока в трещинную пустотность угольного массива, образованную путем предварительного водопонижения его в траншею, заглубленную ниже подошвы пласта, после чего производят сжигание угля в блоке при давлении, превышающем атмосферное давление. This goal is achieved by the fact that in the method, including the formation of combustion blocks by driving drifts, drilling air supply and productive wells, ignition and delivery of combustion products to the surface, in each block, divergence of the air flow into the fractured voidness of the coal mass formed by preliminary lowering it into a trench buried below the bottom of the formation, after which coal is burned in the block at a pressure exceeding atmospheric pressure.

Создание дивергенции воздушного потока позволяет заполнить воздухом трещинную пустотность угольного массива, что активизирует процесс горения угля и обеспечивает его полное сжигание в блоке. Наиболее полную дивергенцию в блоке достигают путем водопонижения углепородного массива в траншею, заглубленную ниже подошвы пласта и подачи воздуха в образованную таким образом полость под давлением больше атмосферного. Производство траншеи ниже подошвы пласта позволяет обеспечить водопонижение углепородного массива, а следовательно создать трещинную пустотность в блоке. Способ представлен на фиг.1 и заключается в следующем. Creating air flow divergence allows filling the cracked void of the coal mass with air, which activates the combustion of coal and ensures its complete combustion in the block. The most complete divergence in the block is achieved by lowering the carbonaceous massif into a trench buried below the bottom of the formation and supplying air into the cavity thus formed under pressure greater than atmospheric. The production of a trench below the bottom of the formation allows for the reduction of the carbonaceous massif and, therefore, the creation of a fractured void in the block. The method is presented in figure 1 and is as follows.

Участок угольного массива, залегающий вблизи поверхности, оконтуривают открытой траншеей 1. Из траншеи 1 по угольному пласту проводят горизонтальную горную выработку 2, например, штрек небольшого сечения для розжига. На входе штрека 2 устанавливают вентиляционную дверь и сопряженный с ней вентилятор 3. Затем с дневной поверхности до подошвы пласта бурят несколько продуктивных скважин 4,5,6,7,8 из расчета одна скважина на блок. Из выработки 2 бурят горизонтальную воздухоподающую скважину 9, соединяющую скважины 5-8. Продуктивные скважины подсоединяют к трубопроводу поверхностного комплекса с вентилятором всасывающей подачи воздуха в очаг горения. Розжиг пласта производят из штрека 2 на забое скважины 5 путем, например, взрывания заряда ВВ при всасывающей подаче воздуха в очаг. Количество воздуха в очаг горения увеличивают до установления на устье скважины 5 расчетной (ожидаемой) температуры. Далее подачу воздуха стабилизируют для поддержания постоянной температуры. Поскольку первоначальный очаг создают на забое скважины 5 (фиг.2), постольку огневой фронт распространяется в целик угля, расширяясь вглубь пласта за пределы выработки 2, проходя зоны А,В,С. А так как расстояние от скважины 5 до выработки 1 вдвое больше расстояния до скважины 4, то зоной С подрабатывается скважина 6, происходит соединение ее с очагом горения. Зона С переходит в зону D. По мере подвигания огневого фронта поверхностный комплекс (не показан) должен быть передвинут на новую позицию скважины 7. После чего включают вентилятор, установленный в штреке. Устья скважин 4,5 перекрывают полностью, а сечение устья скважины 6 регулируют с учетом давления в зонах А,В,С,D больше атмосферного. Заглубленная ниже подошвы пласта траншея обеспечивает водопонижение углепородного массива с образованием трещинной пустотности, заполняемой при нагнетании воздуха в эти зоны. Таким образом создают дивергенцию воздушного потока. С изменением аэродинамической обстановки в этих зонах (увеличение количества воздуха и давления) в очаге увеличивается температура, в результате происходит накопление теплоты и расширение фронта горения. Целостность аэродинамической системы, рассмотренной выше, не нарушится даже в случае вероятного проседания кровли преимущественно на границах блоков, поскольку штрек 2 при его проходке закрепляют. По мере подвигания огневого забоя в зону Е и к границам блоков происходит стабилизация температуры, далее, начиная с зоны Е, линия огневого фронта сначала выравнивается, а затем на флангах огневого фронта она проходит с их опережением. The area of the coal mass, lying near the surface, is outlined by an open trench 1. From trench 1, a horizontal mine working 2 is carried out along the coal seam, for example, a small section drift for ignition. At the entrance of the drift 2, a ventilation door and a fan 3 are installed. Then, several productive wells 4,5,6,7,8 are drilled from the surface to the bottom of the formation at the rate of one well per block. From the mine 2, a horizontal air supply well 9 is drilled, connecting the wells 5-8. Productive wells are connected to the pipeline of the surface complex with a fan of the suction air supply to the combustion zone. The formation is ignited from the drift 2 at the bottom of the well 5 by, for example, blasting the explosive charge with the suction air supply to the source. The amount of air in the combustion zone is increased until a calculated (expected) temperature is established at the wellhead 5. Further, the air supply is stabilized to maintain a constant temperature. Since the initial focus is created at the bottom of the well 5 (Fig. 2), the fire front extends to the rear of the coal, expanding deeper into the reservoir beyond the output 2, passing through zones A, B, C. And since the distance from the well 5 to the production 1 is twice as large as the distance to the well 4, well 6 is worked out by zone C, and it is connected to the burning center. Zone C goes into zone D. As the firing front moves, the surface complex (not shown) must be moved to a new position in well 7. Then, the fan installed in the drift is turned on. The wellheads 4.5 are completely shut off, and the cross section of the wellhead 6 is controlled taking into account the pressure in zones A, B, C, D greater than atmospheric. A trench buried below the bottom of the formation provides a decrease in the carbonaceous massif with the formation of a fractured void, which is filled when air is injected into these zones. In this way, divergence of the air flow is created. With a change in the aerodynamic situation in these zones (an increase in the amount of air and pressure), the temperature in the source increases, as a result, heat accumulates and the combustion front expands. The integrity of the aerodynamic system discussed above will not be violated even in the case of a likely subsidence of the roof mainly at the boundaries of the blocks, since the drift 2 is fixed during its penetration. As the fire face moves to zone E and to the boundaries of the blocks, temperature stabilizes, then, starting from zone E, the line of the fire front is first aligned, and then on the flanks of the fire front it passes ahead of them.

Для интенсификации сжигания угля между скважинами 5 и 6 подачу воздуха производят через скважину 5, а откачку продуктов сжигания производят через скважину 6. При этом остальные скважины и дверь должны быть закрыты. При отработке следующего блока скважина 6 является воздухоподающей, а скважина 7 - продуктивной. Аналогично отрабатывают следующие блоки. To intensify the combustion of coal between wells 5 and 6, air is supplied through well 5, and the combustion products are pumped out through well 6. At the same time, the remaining wells and the door must be closed. During the development of the next block, well 6 is air supply, and well 7 is productive. The following blocks work out similarly.

Claims

METHOD FOR UNDERGROUND COAL COMBUSTION, including the formation of combustion units by driving drifts along their contour, drilling of exciting and productive wells, supplying air to the air-supplying wells in the suction-discharge mode, igniting and issuing combustion products, characterized in that, in order to maximize combustion coal by creating effective aero- and thermodynamic conditions for the spread of the fire front, in each block in the process of burning coal, divergence of the air flow at a pressure exceeding we atmospheric pressure into the fractured voidness of the coal massif, while air is additionally supplied from the drift, and the voidness of the coal mass is formed by preliminary lowering it into a trench buried below the bottom of the coal seam.