RU2349759C2 - Method of underground gasification of coal beds - Google Patents
Method of underground gasification of coal beds Download PDFInfo
- Publication number
- RU2349759C2 RU2349759C2 RU2007108837/03A RU2007108837A RU2349759C2 RU 2349759 C2 RU2349759 C2 RU 2349759C2 RU 2007108837/03 A RU2007108837/03 A RU 2007108837/03A RU 2007108837 A RU2007108837 A RU 2007108837A RU 2349759 C2 RU2349759 C2 RU 2349759C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- degassing
- gas
- gasification
- massif
- arches
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке методом подземной газификации свиты пологих и наклонных газоносных угольных пластов с ее попутной дегазацией с целью комплексного использования природных ресурсов углеметановых месторождений.The invention relates to the mining industry and can be used in the development of underground gasification suites of flat and inclined gas-bearing coal seams with its associated degassing for the integrated use of natural resources of coal and methane deposits.
Известен способ комбинированной разработки свиты газоносных угольных пластов, включающий дегазацию с отсосом метана на одних панелях и газификацию угля на других, ранее дегазированных панелях, с последующим смешиванием метана с генераторным газом (патент РФ №2100588, кл. Е21В 43/295, опубликован в 1997 г.). Сущность известного способа заключается в том, что панели последовательно подвергают сначала дегазации, а затем газификации.A known method for the combined development of a suite of gas-bearing coal seams, including degassing with suction of methane on some panels and gasification of coal on other previously degassed panels, followed by mixing methane with generator gas (RF patent No. 2100588, CL ЕВВ 43/295, published in 1997 g.). The essence of the known method is that the panels are sequentially subjected to first degassing, and then gasification.
К недостаткам известного способа следует отнести то, что эффективность дегазации неразгруженного от горного давления пласта не превышает 15-20%.The disadvantages of this method include the fact that the degassing efficiency of the reservoir unloaded from the rock pressure does not exceed 15-20%.
Другим недостатком является то, что при проведении газификации над подземным газогенератором образуется зона разгрузки массива горных пород, имеющая повышенную газопроницаемость, а наличие избыточного давления в газогенераторе ведет к утечкам метана и газогенераторного газа на поверхность, снижая эффективность способа и ухудшая экологическую ситуацию.Another disadvantage is that during gasification over an underground gas generator, a rock mass discharge zone is formed with increased gas permeability, and the presence of excessive pressure in the gas generator leads to leakage of methane and gas gas to the surface, reducing the efficiency of the method and worsening the environmental situation.
Известен способ комплексной разработки угольных пластов, включающий частичное совмещение процессов дегазации и газификации через систему скважин (патент РФ №2251000, кл. E21F 7/00, заявлен 10.12.2003 г., опубликован в 2005 г., БИ №12). Сущность известного способа заключается в том, что по угольному пласту бурят с поверхности скважины и через них осуществляют гидродинамическое и огневое воздействие на угольный пласт с целью его разгрузки от горного давления, после чего в систему скважин нагнетают нейтральный газ и производят тушение воспламененной зоны, а затем начинают дегазацию. Процесс газификации осуществляют после окончания дегазации посредством повторного розжига и нагнетания дутья в направленные обсаженные скважины. Основным недостатком известного способа является низкая эффективность дегазации, т.к. термическая проработка скважин создает весьма небольшой радиус разгрузки пласта. Более того, газоносность отдельного пласта составляет лишь несколько процентов от газоносности всего месторождения, следовательно, основная часть ресурсов метана в разгружающемся, по мере выжигания рабочего пласта, массиве углегазоносных пород неизбежно теряется, создавая при его выходе на поверхность дополнительные экологические проблемы. Кроме того, известная технология предусматривает совмещение операций только на стадии подготовки, а процессы дегазации и газификации проводят последовательно. Это требует значительных затрат времени и оказывает отрицательное влияние на эффективность способа.A known method for the integrated development of coal seams, including the partial combination of degassing and gasification through a well system (RF patent No. 2251000, class E21F 7/00, filed December 10, 2003, published in 2005, BI No. 12). The essence of the known method lies in the fact that a coal seam is drilled from the surface of the well and through them hydrodynamic and fire effects are exerted on the coal seam in order to unload it from the rock pressure, after which neutral gas is pumped into the well system and the flame is extinguished, and then start degassing. The gasification process is carried out after the end of degassing by re-ignition and injection of blast into directional cased wells. The main disadvantage of this method is the low degassing efficiency, because thermal development of wells creates a very small radius of discharge of the reservoir. Moreover, the gas content of an individual layer is only a few percent of the gas content of the entire field, therefore, the majority of methane resources in the coal-bearing mass unloading as the working layer burns out are inevitably lost, creating additional environmental problems when it comes to the surface. In addition, the known technology provides for the combination of operations only at the preparation stage, and the degassing and gasification processes are carried out sequentially. This requires a significant investment of time and has a negative impact on the effectiveness of the method.
Техническим результатом изобретения является повышение эффективности способа газификации угольных пластов с их попутной дегазацией путем совмещения процессов газификации и дегазации с использованием при этом эффекта разгрузки массива при работе подземного газогенератора.The technical result of the invention is to increase the efficiency of the method of gasification of coal seams with their associated degassing by combining the processes of gasification and degassing using the effect of unloading the array during the operation of an underground gas generator.
Предложен способ подземной газификации угольных пластов, включающий бурение скважин с поверхности, подготовку и розжиг подземного газогенератора с отводом генераторного газа и попутной дегазацией вышележащего массива.A method is proposed for underground gasification of coal seams, including drilling wells from the surface, preparing and firing an underground gas generator with the removal of generator gas and associated degassing of the overlying massif.
Отличием является то, что определяют положение первичных сводов разгрузки подрабатываемого массива подземным газогенератором, а дегазационные скважины бурят в вершины указанных сводов.The difference is that they determine the position of the primary arches for unloading the undermined massif by an underground gas generator, and degassing wells are drilled to the tops of these arches.
Отличием является также то, что расстояние между дегазационными скважинами В определяют по формулеThe difference is also that the distance between the degassing wells In is determined by the formula
В≅2(Н-Нв)·ctgΨ, м,В≅2 (Н-Н в ) · ctgΨ, m,
где Н - глубина залегания газифицируемого пласта, м;where H is the depth of the gasified formation, m;
Нв - глубина залегания верхнего пласта угленосной свиты, м;N in - the depth of the upper layer of the coal-bearing suite, m;
Ψ - угол полных сдвижений подрабатываемого массива, град.Ψ is the angle of complete displacements of the undermined array, deg.
В основе предложенного способа используются геомеханические процессы, происходящие в подрабатываемом массиве при работе подземного газогенератора.At the heart of the proposed method, geomechanical processes occurring in the undermined array during the operation of an underground gas generator are used.
При движении огневого забоя за его линией образуется выгазованное пространство, заполненное обрушенными породами. По высоте этого пространства наблюдаются зоны беспорядочного, блочного и крупноблочного обрушения, переходящие в расслоение и сдвижение массива горных пород. Исследованиями динамики метанообильности выемочных участков установлено, что за линией забоя при отработке пласта с полным обрушением кровли формируются первичные своды разгрузки и обрушений, имеющие длину до 250 м в зависимости от типа кровли, и включающие их волнообразные последующие своды разгрузки и сдвижений с периодом до нескольких сотен метров. Интенсивность разгрузки массива в последующем своде меньше, чем в первичных. Соотношения периодов первичных сводов к последующим кратно 0,5 и соответствует принципу суперпозиции, т.к. каждый внешний свод охватывает два внутренних.During the movement of the fire face behind its line, a gassed space is formed, filled with collapsed rocks. By the height of this space, zones of random, block and large-block collapse are observed, turning into stratification and shifting of the rock mass. Studies of the dynamics of methane mobility in excavation sites established that behind the bottom line during mining with a complete collapse of the roof primary arches of unloading and collapse are formed, having a length of up to 250 m depending on the type of roof, and including their undulating subsequent arches of unloading and displacement with a period of up to several hundred meters. The intensity of unloading the array in the subsequent arch is less than in the primary ones. The ratio of the periods of the primary vaults to the subsequent ones is a multiple of 0.5 and corresponds to the principle of superposition, because each outer vault covers two inner ones.
Данная закономерность используется в предложенном способе подземной газификации угольных пластов, что позволяет в 3-4 раза увеличить эффективность попутной дегазации и совместить процессы дегазации и газификации.This pattern is used in the proposed method of underground gasification of coal seams, which allows 3-4 times to increase the efficiency of associated degassing and combine the processes of degassing and gasification.
Сущность изобретения поясняется примером его осуществления и чертежами, где на фиг.1 приведена зависимость относительной метанообильности подрабатываемого массива при движении огневого забоя, на фиг.2 - схема осуществления предлагаемого способа газификации угольных пластов.The invention is illustrated by an example of its implementation and the drawings, in which Fig. 1 shows the dependence of the relative methanobility of the undermining array during the movement of the fire face, Fig. 2 is a diagram of an implementation of the proposed method of gasification of coal seams.
На фиг.1 точками обозначены замеренные значения динамической составляющей относительной метанообильности в момент, когда линия забоя находилась в створе данной точки.In figure 1, the dots indicate the measured values of the dynamic component of the relative methanobility at the moment when the bottom line was in the alignment of this point.
Газифицируемую панель подготавливают дутьевыми 1 и газоотводящими 2 пластовыми скважинами направленного бурения, которые являются каналами газификации. Сбойку забоев каналов газификации осуществляют любым известным способом (направленной скважиной, гидроразрывом, фильтрационным прожигом и т.д.). Водоотлив осуществляют через вертикальную скважину, пробуренную на 50 м глубже залегания газифицируемого угольного пласта 3. Розжиг огневого забоя 4 производят через вертикальные скважины (не показаны), пробуренные в забои дутьевых.The gasified panel is prepared by blasting 1 and gas discharge 2 formation wells of directional drilling, which are gasification channels. The failure of the bottom of the gasification channels is carried out by any known method (directional well, hydraulic fracturing, filtration burning, etc.). Drainage is carried out through a vertical well drilled 50 m deeper than the gasified coal seam 3. The firing face 4 is fired through vertical wells (not shown) drilled in the blast faces.
По аналогии с ранее отработанными участками или на основании расчетов с учетом физико-механических свойств и стратиграфии углепородного массива определяют положение за огневым забоем первичных сводов разгрузки 5, образующихся выше зоны обрушения 6, высота которой может достигать 12·m, где m - мощность пласта. Кроме первичных сводов, при движении линии огневого забоя образуются и последующие своды 7, охватывающие первичные, интенсивность разгрузки в которых значительно меньше. Чтобы довести до максимального уровня эффективность попутной дегазации всего подрабатываемого массива горных пород, предлагается вертикальные дегазационные скважины 8 бурить в вершины первичных сводов разгрузки 5, т.е. в зоны максимального метаносбора. В этом случае основная часть метана, в т.ч. и пород первичных сводов разгрузки, создающего в процессе своего выделения из угля избыточное давление, будет затягиваться в дегазационные скважины 8, в которых с помощью газоотсасывающих установок 9 создают разрежение. В результате натурных наблюдений на шахтах Кузбасса установлено, что длина основания первичного свода разгрузки L достоверно определяется из выраженияBy analogy with the previously worked out sections or on the basis of calculations taking into account the physicomechanical properties and stratigraphy of the coal-bearing massif, the position behind the fire face of the primary discharge arches 5, which are formed above the collapse zone 6, whose height can reach 12 m, where m is the thickness of the formation, is determined. In addition to the primary arches, during the movement of the line of fire, subsequent arches 7 are formed, covering the primary arches, the discharge intensity of which is much less. In order to maximize the efficiency of associated degassing of the entire undermined rock mass, it is proposed that vertical degassing wells 8 be drilled to the tops of the primary discharge arches 5, i.e. into zones of maximum methane collection. In this case, the bulk of methane, including and rocks of the primary discharge arches, which creates excess pressure during the process of its separation from coal, will be drawn into degassing wells 8, in which vacuum is created using gas-suction units 9. As a result of field observations at the mines of Kuzbass it was found that the length of the base of the primary discharge vault L is reliably determined from the expression
L=2(Н-Нв)·ctgΨ, м,L = 2 (Н-Н в ) · ctgΨ, m,
где Н - глубина залегания газифицируемого угольного пласта, м;where H is the depth of the gasified coal seam, m;
Нв - глубина залегания верхнего пласта угленосной свиты, м;N in - the depth of the upper layer of the coal-bearing suite, m;
Ψ - угол полных сдвижений подрабатываемого массива, град.Ψ is the angle of complete displacements of the undermined array, deg.
Расстояние В между дегазационными скважинами 8 принимается при этом равным длине основания свода разгрузки L, причем первая из этих скважин располагается от начала выемочного столба на вдвое меньшем расстоянии.The distance B between the degassing wells 8 is assumed to be equal to the length of the base of the discharge vault L, the first of these wells being located at half the distance from the beginning of the extraction column.
При работе подземного газогенератора дутьевой реагент подают через дутьевые скважины 1 с помощью компрессорной установки 10. Генераторный газ из газогенератора выдают по газоотводящим скважинам 2, производят очистку его в высокотемпературном фильтре 11 и направляют в котел-утилизатор 12, из которого тепловую энергию передают потребителям, а охлажденный газ подают в магистральный трубопровод 13. В зоне огневого забоя 4 подземного газогенератора создается избыточное давление, поэтому неизбежны утечки генераторного газа через подработанный массив, которые также затягиваются в дегазационные скважины 8 и подаются вместе с метаном газоотсасывающими установками 9 в магистральный трубопровод 13. При снижении концентрации метана в дегазационных скважинах ниже кондиционной по условиям утилизации они отключаются от дегазационной системы во избежание образования взрывоопасных концентраций.During the operation of the underground gas generator, the blowing agent is fed through the blast holes 1 using the compressor unit 10. The generator gas is supplied from the gas generator through the exhaust wells 2, it is cleaned in a high-temperature filter 11 and sent to a waste heat boiler 12, from which heat energy is transferred to consumers, and the cooled gas is supplied to the main pipeline 13. In the zone of firing face 4 of the underground gas generator, excessive pressure is created, therefore, leakage of the generator gas through the underworked gas is unavoidable massif, which are also drawn into degassing wells 8 and supplied together with methane by gas suction units 9 to the main pipeline 13. When methane concentration in degassing wells is lower than the conditioned one according to the conditions of disposal, they are disconnected from the degassing system to avoid the formation of explosive concentrations.
Полученную газовую смесь существенно большей теплотворной способности направляют для использования потребителю.The resulting gas mixture of significantly greater calorific value is sent for use by the consumer.
Предложенный способ позволяет в 3-4 раза повысить эффективность попутной дегазации.The proposed method allows 3-4 times to increase the efficiency of associated degassing.
Claims (1)
B=2(H-Hв)·ctgψ, м,
где Н - глубина залегания газифицируемого угольного пласта, м;
Нв - глубина залегания верхнего пласта угленосной свиты, м;
ψ - угол полных сдвижений подрабатываемого массива, град. The method of underground gasification of coal seams, including drilling wells from the surface, preparation and ignition of an underground gas generator with the removal of generator gas and associated degassing of the overlying massif, characterized in that the position of the primary arches of the discharge of the worked-out massif is underground gas generator, and degassing wells are drilled to the tops of these arches, moreover, the distance between the degassing wells In is determined by the formula
B = 2 (HH in ) ctgψ, m,
where H is the depth of the gasified coal seam, m;
N in - the depth of the upper layer of the coal-bearing suite, m;
ψ is the angle of complete displacements of the underworked array, deg.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007108837/03A RU2349759C2 (en) | 2007-03-09 | 2007-03-09 | Method of underground gasification of coal beds |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007108837/03A RU2349759C2 (en) | 2007-03-09 | 2007-03-09 | Method of underground gasification of coal beds |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007108837A RU2007108837A (en) | 2008-09-20 |
| RU2349759C2 true RU2349759C2 (en) | 2009-03-20 |
Family
ID=39867518
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007108837/03A RU2349759C2 (en) | 2007-03-09 | 2007-03-09 | Method of underground gasification of coal beds |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2349759C2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101382064B (en) * | 2008-09-04 | 2012-10-24 | 乌兰察布新奥气化采煤技术有限公司 | Underground forced oxidation and ignition technology for coal |
| RU2496984C2 (en) * | 2011-09-21 | 2013-10-27 | Учреждение Российской академии наук Институт угля Сибирского отделения РАН (ИУ СО РАН) | Method to degas existing working areas and production of associated methane during development of coal and methane deposits with longwall faces |
| US9428978B2 (en) | 2012-06-28 | 2016-08-30 | Carbon Energy Limited | Method for shortening an injection pipe for underground coal gasification |
| US9435184B2 (en) | 2012-06-28 | 2016-09-06 | Carbon Energy Limited | Sacrificial liner linkages for auto-shortening an injection pipe for underground coal gasification |
-
2007
- 2007-03-09 RU RU2007108837/03A patent/RU2349759C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101382064B (en) * | 2008-09-04 | 2012-10-24 | 乌兰察布新奥气化采煤技术有限公司 | Underground forced oxidation and ignition technology for coal |
| RU2496984C2 (en) * | 2011-09-21 | 2013-10-27 | Учреждение Российской академии наук Институт угля Сибирского отделения РАН (ИУ СО РАН) | Method to degas existing working areas and production of associated methane during development of coal and methane deposits with longwall faces |
| US9428978B2 (en) | 2012-06-28 | 2016-08-30 | Carbon Energy Limited | Method for shortening an injection pipe for underground coal gasification |
| US9435184B2 (en) | 2012-06-28 | 2016-09-06 | Carbon Energy Limited | Sacrificial liner linkages for auto-shortening an injection pipe for underground coal gasification |
| US9963949B2 (en) | 2012-06-28 | 2018-05-08 | Carbon Energy Limited | Sacrificial liner linkages for auto-shortening an injection pipe for underground coal gasification |
| US9976403B2 (en) | 2012-06-28 | 2018-05-22 | Carbon Energy Limited | Method for shortening an injection pipe for underground coal gasification |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2007108837A (en) | 2008-09-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2307244C1 (en) | Method for underground coal seam series gasification | |
| RU2319838C1 (en) | Method for underground gasification of gas-bearing coal series | |
| AU2013317409B2 (en) | Method for joint-mining of coalbed gas and coal | |
| RU2339818C1 (en) | Degassing method of set of contiguous coal beds for barrier method | |
| CN101832149A (en) | Method for extracting coal seam gas by underground heat injection | |
| CN110145293B (en) | Poly-generation well-free underground coal gasification method | |
| CN104847351B (en) | A kind of severe inclined thick coal seam longwall top coal caving controls top method with three-dimensional | |
| RU2347070C1 (en) | Method of underground gasification of steep and steeply inclined coal series | |
| CN110067558A (en) | A kind of severe inclined thick coal seam stope drift active workings joint release prevention and treatment impulsion pressure method | |
| RU2333363C1 (en) | Method of monitoring gas emission during mining operations in series of highly gaseous coal seams | |
| CN101614134A (en) | Bore, quick-fried, take out Trinity pressure-relief outburst-prevention method | |
| CN101382065A (en) | No-shaft underground gasification process | |
| RU2349759C2 (en) | Method of underground gasification of coal beds | |
| RU2209315C2 (en) | Method of mining of outburst-prone and gassy coal seams | |
| Wang et al. | Semi‐industrial tests on enhanced underground coal gasification at Zhong‐Liang‐Shan coal mine | |
| CN104564011A (en) | Underground gasification method | |
| RU2439323C1 (en) | Method to mine inclined ore deposits | |
| RU2345216C2 (en) | In-situ coal series gasification method | |
| RU2378506C2 (en) | Method of underground gasification of flat and inclined coal benches | |
| CN104612747B (en) | A kind of high methane stope tight roof collapses and emits the prevention and controls causing combustion gas | |
| RU2388790C1 (en) | Thermal processing method of deep-lying slate coals | |
| RU2398105C1 (en) | Method for underground gasification of thick coal beds in layers | |
| RU2415266C1 (en) | Method of coal extraction from chambers with pre-production mining of methane | |
| RU2122122C1 (en) | Method of mining gas-bearing coal seams | |
| RU2251000C1 (en) | Method for complex extraction of coal bed |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090310 |