UA63200A

UA63200A - Method for generation of thermal energy

Info

Publication number: UA63200A
Application number: UA2003021683A
Authority: UA
Priority date: 2003-02-26
Filing date: 2003-02-26
Publication date: 2004-01-15

Abstract

Method for obtaining thermal energy mostly at burning a set of inclined or steeply dipping coal beds comprises making preparation workings to open the coal bed, the air-supply and gas-discharge horizontal and vertical workings determining the boundaries of the areas of the set of beds to be burned, and with following burning those. The horizontal workings crossing the set and opening the coal beds are connected to each other by horizontal and vertical workings, at that the horizontal workings are arranged at each bet of the set, and part of the vertical ones, at the side of the air-supply working, are arranged at 2/3 of the height of the floor and equipped with perforated pipes; at that each coal bed is burned in sequence, in upward direction, beginning from the side of overhang part of the last coal bed in the set.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Винахід відноситься до вугільної промисловості, а більш конкретніше - до способів підземної газифікації, 2 які полягають у тому, що безпосередньо в пластах вугілля спалюють, щоб перетворити у газ, який потім відкачують на поверхню, де і використовують як газоподібне пальне, вихідний продукт для одержання хімічних речовин або джерело теплової енергії. До спалювання призначені переважно похилі чи крутопадаючі вугільні пласти, а світа цих пластів і увесь комплекс гірничих виробок являє собою підземний газогенератор.The invention relates to the coal industry, and more specifically to methods of underground gasification, 2 which consist in the fact that coal is burned directly in the seams to turn it into gas, which is then pumped to the surface, where it is used as a gaseous fuel, the initial product for obtaining chemicals or a source of thermal energy. Inclined or steeply sloping coal seams are mainly intended for burning, and the world of these seams and the entire complex of mining works is an underground gas generator.

Відомий спосіб одержання теплової енергії при відпрацьовуванні світи похилих чи крутопадаючих вугільних 70 пластів, що полягає в проведенні повітроподавальних і газовідвідних гірничих виробок, збійок між ними, розпалюванні вугільного пласта, подачі повітря і відведенні гарячих газів на поверхню (В.В. Ржевський "Методичні розробки про стан і розвиток науково-експериментальних робіт в області підземної газифікації вугілля", М. МГІ, 1984, с.73, 97, 123, 125).There is a well-known method of obtaining thermal energy during the development of inclined or steeply sloping coal seams 70, which consists in carrying out air-feeding and gas-removal mine workings, faults between them, igniting the coal seam, supplying air and removing hot gases to the surface (V.V. Rzhevsky "Methodical Developments on the state and development of scientific and experimental work in the field of underground gasification of coal", M. MGI, 1984, pp. 73, 97, 123, 125).

Недоліком відомого способу є значний обсяг підготовчих робіт, віднесений на величину підготовлених до 12 відпрацьовування запасів вугілля, а також обмежений обсяг теплової енергії, що одержується, внаслідок незначної кількості одночасно діючих вогневих вибоїв, які утворюються під час горіння вугільних пластів.The disadvantage of the known method is a significant amount of preparatory work, attributed to the size of the prepared coal reserves, as well as a limited amount of thermal energy obtained due to a small number of simultaneously acting fire breaks, which are formed during the burning of coal seams.

Відомий спосіб одержання теплової енергії при спалюванні світи похилих чи крутопадаючих вугільних пластів, який полягає в проведенні підготовчих виробок, що розкривають вугільний пласт, повітроподавальних і газовідвідних горизонтальних і вертикальних виробок, що оконтурюють ділянку газогенератора, розпалюванні вугільного пласта і відведенні гарячих газів на поверхню (Закоршменний І.М. Технологічна схема відпрацьовування світи потужних крутих пластів. У зб. "Технологія комплексного видобування вугілля, газу, енергії". -- М., МГІ, 1988 -- С.90)A known method of obtaining thermal energy during the burning of sloping or steeply sloping coal seams, which consists in carrying out preparatory workings that open the coal seam, air supply and gas removal horizontal and vertical workings that outline the gas generator area, igniting the coal seam and diverting hot gases to the surface (Zakorshmennyi I.M. Technological scheme of working out worlds of thick steep layers. In the collection "Technology of integrated extraction of coal, gas, energy". -- Moscow, Moscow State University, 1988 -- p.90)

Недоліком цього відомого технічного рішення, визначеного як прототип, є також значний обсяг підготовчих гірничих робіт. Крім того, проведення вертикальних збіїчних виробок по вугільному пласту ускладнює керування 22 процесом його випалювання, тому що виробка для відведення газу, яка проведена по вугільному пласту, у « процесі горіння руйнується, а це призводить до утруднень при експлуатації газогенератора.The disadvantage of this well-known technical solution, defined as a prototype, is also a significant amount of preparatory mining work. In addition, the construction of vertical pits along the coal seam complicates the management of its burning process, because the gas removal pit, which is carried out along the coal seam, is destroyed during the burning process, and this leads to difficulties in the operation of the gas generator.

В основу винаходу поставлено завдання створити спосіб одержання теплової енергії при спалюванні світи похилих чи крутопадаючих вугільних пластів, у якому за рахунок збільшення кількості вогневих вибоїв досягається збільшення обсягу отримуваної теплової енергії і зниження витрат на підготовку газогенератора. оThe invention is based on the task of creating a method of obtaining thermal energy during the burning of sloping or steeply sloping coal seams, in which, due to the increase in the number of fire pits, an increase in the amount of thermal energy received and a decrease in the costs of preparing the gas generator are achieved. at

Поставлене завдання розв'язується за рахунок того, що в способі одержання теплової енергії переважно при ав спалюванні світи похилих чи крутопадаючих вугільних пластів, який полягає в проведенні підготовчих виробок, що розкривають вугільний пласт, повітроподавальних і газовідвідних горизонтальних і вертикальних виробок, які сч визначають межі ділянок світи пластів, що підлягають випалюванню, і послідовне їх випалювання, згідно со винаходу, горизонтальні виробки, які перетинають світу і вскривають вугільні пласти, з'єднують між собою горизонтальними і вертикальними виробками, причому горизонтальні проводять по кожному пласту світи, а о частину вертикальних, з боку повітроподавальної виробки, проводять на 2/3 висоти поверху і обладнують перфорованими трубами, при цьому випалюють кожний вугільний пласт послідовно, у висхідному порядку, починаючи зі сторони висячого боку крайнього в світі вугільного пласта. «The task is solved due to the fact that in the method of obtaining thermal energy, mainly during the burning of inclined or steeply falling coal seams, which consists in conducting preparatory workings that open the coal seam, air pressure and gas removal horizontal and vertical workings that define the boundaries areas of the worlds of layers to be burned, and their successive burning, according to the invention, horizontal workings that cross the world and open coal seams are connected with each other by horizontal and vertical workings, and the horizontal ones are conducted on each layer, and a part of the vertical ones , from the side of the air-suppressing production, are carried out to 2/3 of the height of the floor and equipped with perforated pipes, at the same time, each coal layer is fired sequentially, in ascending order, starting from the side of the hanging side of the outermost coal layer in the world. "

Відмінною рисою запропонованого способу є забезпечення можливості концентрації великої кількості З вогневих вибоїв, оконтурених обмеженою кількістю гірничих виробок, при формуванні газогенератора, а повітря, с що поступає на вогневий вибій, частково проходить через вигорілий простір, відбираючи тепло загублене наA distinctive feature of the proposed method is to ensure the possibility of concentration of a large number of fire pits, outlined by a limited number of mine workings, during the formation of a gas generator, and the air entering the fire pit partially passes through the burned-out space, taking away the heat lost on

Із» нагрівання бічних порід. Порода, що обвалюється в процесі горіння, не перекриває привибійну зону вогневого вибою, що переміщається слідом за вигорянням вугільного пласта.From" heating of side rocks. The rock that collapses in the process of burning does not cover the near-outbreak zone of the fire outcrop, which moves in the wake of the burnout of the coal seam.

Крім того, у відомих способах не залучена до відпрацьовування світа вугільних пластів, а запропоноване технічне рішення дозволяє робити спалювання світи похилих чи крутопадаючих вугільних пластів потужністю б О,15м, що лежать на межах шахтового поля і підготовлених незалежними гірничими виробками, що включаються со в роботу послідовно. Це приводить до збільшення одночасно діючих вогневих вибоїв на продуктивний стовбур.In addition, in the known methods, the world of coal seams is not involved in working out, and the proposed technical solution allows burning of the world of inclined or steeply falling coal seams with a capacity of 0.15 m, which lie on the boundaries of the mine field and are prepared by independent mining operations, which are included in the work successively. This leads to an increase in the simultaneously active fire discharges on the productive barrel.

Подання повітря на вогневий вибій здійснюється після використання його підготовчих гірничих роботах о шахти-ТЕЦ, що у кілька разів підвищує температуру повітря, чого немає у відомому способі. Ця обставина ав! 20 дозволяє значно збільшити коефіцієнт використання подаваного на вогневий вибій попередньо нагрітого повітря, що активізує окисний процес у зоні горіння, а, отже, і збільшує ККД використання газогенератора, а с концентрація вогневих вибоїв збільшує його потужність.The supply of air to the fire hole is carried out after its use in preparatory mining works of the mine-CHP, which increases the temperature of the air several times, which is not the case in the known method. This circumstance av! 20 makes it possible to significantly increase the utilization ratio of preheated air supplied to the fire outlet, which activates the oxidation process in the combustion zone, and, therefore, increases the efficiency of the gas generator, and the concentration of fire outlets increases its power.

Сукупність відмінних ознак запропонованого способу обумовлює підвищення обсягу отримуваної теплової енергії, а оконтурювання вугільних ділянок одночасно усієї світи вугільних пластів, забезпечує тривалий 29 термін експлуатації газогенератора. При цьому можливе послідовне підключення великої кількості вогневих в. вибоїв до головних магістралей газоходів, що пройдено по непалаючих породах.The set of distinctive features of the proposed method leads to an increase in the amount of thermal energy received, and the contouring of coal areas at the same time of the entire world of coal seams ensures a long 29 service life of the gas generator. At the same time, it is possible to connect a large number of fire in series. potholes to the main gas pipelines, which were passed over non-combustible rocks.

На фіг. наведено приклад розташування виробок для пояснення запропонованого способу.In fig. an example of the arrangement of products is given to explain the proposed method.

Спосіб здійснюють таким чином.The method is carried out as follows.

Для підготовки до відпрацьовування світи похилих чи крутопадаючих вугільних пластів поглиблюють існуючи 60 повітроподавальний стовбур 1 і газовідвідний (продуктивний) стовбур 2 на висоту поверху.In order to prepare for working out the worlds of inclined or steeply falling coal seams, the existing 60 air supply shaft 1 and gas removal (productive) shaft 2 are deepened to the height of the floor.

Зі сторони лежачого боку в грунті крайнього в світі вугільного пласта, проводять польові виробки З нижнього і 4 верхнього горизонтів, що мають збійки з повітроподавальним 1 і газовідвідним (продуктивним) 2 стовбурами відповідно.From the lying side in the soil of the outermost coal seam in the world, field excavations are carried out from the lower and 4 upper horizons, which have failures with air-suppressing 1 and gas removal (productive) 2 trunks, respectively.

З польової виробки З нижнього горизонту в напрямку пластів проводять горизонтальні виробки - квершлаги 5 бо до крайнього в світі вугільного пласта 6 зі сторони висячого боку для подачі по них повітря на вогневий вибій.From the field workings From the lower horizon in the direction of the layers, horizontal workings are carried out - crosscuts 5 to the world's most extreme coal seam 6 from the hanging side to supply air to the fire pit.

З польової виробки 4 верхнього горизонту в напрямку пластів проводять горизонтальні виробки - квершлаги 7 - до крайнього в світі вугільного пласта 6 зі сторони висячого боку для відведення гарячих газів на поверхню з вогневих вибоїв через стовбур 2. Виробки 4 і 7 обладнано з вогнетривкого матеріалу.From field working 4 of the upper horizon in the direction of the layers, horizontal workings - crosscuts 7 - are carried out to the outermost coal seam 6 in the world from the hanging side for the removal of hot gases to the surface from fire pits through shaft 2. Workings 4 and 7 are equipped with refractory material.

Для здійснення свердловинних збійок по пластах проходять квершлаги 8. Причому для збійок між квершлагами 8 нижнього горизонту проводять горизонтальні свердловини 9, для збійок квершлагів 8 нижнього горизонту з квершлагами 7 верхнього горизонту - вертикальні свердловини 10. Вугільні пласти, розкриті квершлагами 8, ізолюють між собою герметизуючими перемичками 11, що перешкоджають перетоку повітря з одного пласта на іншій при їхньому роздільному випалюванні. 70 З повітроподавального квершлагу 5 нижнього горизонту по пластах бурять вертикальні свердловини 12 на неповну висоту поверху, наприклад на 2/3 висоти, щоб уникнути прямої збійки верхнього і нижнього горизонтів з боку квершлагу 5. Свердловину 12 обсаджують перфорованими трубами для пропускання повітря на вогневий вибій при обваленні вигорілого простору вугільного пласта.In order to carry out well failures, cross-cuts 8 pass through the layers. And for failures between cross-cuts 8 of the lower horizon, horizontal wells 9 are drilled, for failures of cross-cuts 8 of the lower horizon with cross-cuts 7 of the upper horizon - vertical wells 10. Coal seams opened by cross-cuts 8 are isolated from each other with sealing jumpers 11, which prevent the flow of air from one layer to another during their separate firing. 70 Vertical wells 12 are drilled from the air-suppressing joint 5 of the lower horizon along the layers to an incomplete height of the floor, for example 2/3 of the height, in order to avoid a direct failure of the upper and lower horizons from the side of the joint 5. The well 12 is lined with perforated pipes for the passage of air to the fire hole at collapse of the burned-out area of the coal seam.

У стовбурі 2 між нижнім і верхнім горизонтами встановлюють герметизуючу перемичку 13, щоб уникнути 7/5 прямого перетоку повітря із повітроподавального стовбура 1 у газовідвідний стовбур 2, а у кожній свердловині 9 встановлюють герметизуючу перемичку 14.In the trunk 2 between the lower and upper horizons, a sealing jumper 13 is installed to avoid 7/5 of the direct flow of air from the air supply trunk 1 to the gas outlet trunk 2, and a sealing jumper 14 is installed in each well 9.

Після підготовки таким чином декількох блоків світи вугільних пластів, що оконтурені виробками, роблять розпалювання крайніх у світі вугільних пластів кожного блоку.After preparing several blocks in this way, the worlds of coal seams, which are outlined by workings, make the ignition of the outermost coal seams in the world of each block.

Розпалювання пласта здійснюють з боку квершлагу 5, для чого в устя свердловини 9 поміщають легкозаймисті матеріали (гума, пластмаса, шкіра і т. п.) і рясно оброблене соляркою дрантя. Розпалювання розміщеного в свердловині матеріалу здійснюють дистанційно з використовуванням нитки електронакалу. При цьому швидкість подання повітря у каналі свердловини 9 повинна бути в межах 1-2м/с.The formation is ignited from the side of the cross-cut 5, for which flammable materials (rubber, plastic, leather, etc.) and rag treated with diesel fuel are placed in the mouth of the well 9. The ignition of the material placed in the well is carried out remotely using an electronic thread. At the same time, the air supply speed in the well channel 9 should be within 1-2 m/s.

У процесі пропалювання каналу ділянки, що оконтурено, кількість повітря, яке подається на вогневий вибій, збільшується і визначається темпом спалювання вугілля, У процесі горіння вугільного пласта продукти горіння ов переміщаються по горизонтальній і вертикальній лініях вогневого вибою, надходять у квершлаг 7, а потім через польову виробку 4 і газовідвідний стовбур 2 на поверхню до теплообмінників. «In the process of burning the channel of the contoured area, the amount of air supplied to the fire pit increases and is determined by the rate of coal burning. In the process of burning the coal seam, the combustion products move along the horizontal and vertical lines of the fire pit, enter the crosscut 7, and then through field production 4 and gas outlet trunk 2 to the surface to the heat exchangers. "

Слідом за випалюванням вугільного пласта відбувається обвалення порід покрівлі, причому породи, які складені вуглистими сланцями, беруть участь у горінні, чим збільшують обсяг одержуваного гарячого газу, а, отже, і тепла. о зо Повітря, що надходить на вогневий вибій з квершлагу 5, проходить крізь перфораційні отвори труб свердловини 12 і частково через завалені нагріті породи вигорілого пласта, відбираючи при цьому тепло, о загублене на нагрівання бічних порід при спалюванні пласта, збільшуючи кількість тепла й ефективність с процесів горіння.Following the burning of the coal seam, the rocks of the roof collapse, and rocks composed of coal shale participate in the combustion, which increases the amount of hot gas and, therefore, heat. о о о Air entering the fire hole from the crosscut 5 passes through the perforation holes of the pipes of the well 12 and partially through the buried heated rocks of the burned-out layer, thereby taking away the heat, o lost to the heating of the side rocks during the burning of the layer, increasing the amount of heat and the efficiency combustion processes.

При вигорянні оконтуреної ділянки вугільного пласта на 70-80905 її обсягу, що визначається параметрами цієї о з5 ділянки, підпалюють наступний, нижчележачий у свиті вугільний пласт, для чого відкривають герметизуючу со перемичку 14. В устя горизонтальної свердловини 9 поміщають легкозаймистий матеріал і підпалюють аналогічно підпалюванню першого пласта.When the contoured section of the coal seam burns out to 70-80905 of its volume, which is determined by the parameters of this section, the next, lower coal seam in the formation is set on fire, for which the sealing bridge 14 is opened. In the mouth of the horizontal well 9, flammable material is placed and set on fire in the same way as setting fire first layer

Завчасність розпалювання наступного, нижчележачого в світі вугільного пласта, обумовлена тривалістю розпалювання (приблизно, 10 діб) нового вогневого вибою до робочого режиму горіння пласта. За час « розпалювання нового вогневого вибою попередній вогневий вибій загасає, знаходячись якийсь час у спільній в с експлуатації, що збільшує потужність газогенератора. Тривалість спільної експлуатації двох зближених у світіThe timeliness of the ignition of the next coal seam, which is lower in the world, is determined by the duration of the ignition (approximately 10 days) of a new fire pit before the operating regime of the seam. During the ignition of a new fire, the previous fire extinguishes, being in joint operation for some time, which increases the power of the gas generator. Duration of joint exploitation of two closely related in the world

Й вугільних пластів може продовжуватися не більш одного місяця, щоб уникнути впливу підробітки випалюваного и?» вищележачого вугільного пласта нижчележачим пластом. Наступні в світі вугільні пласти випалюються в тій же послідовності, як описані раніше.And coal seams can be continued for no more than one month, in order to avoid the influence of part-time work of the burnt i? of the overlying coal seam by the lower seam. The following coal seams in the world are burned in the same sequence as described earlier.

У результаті використання запропонованого способу одержання теплової енергії при спалюванні світи б похилих чи крутопадаючих вугільних пластів досягається підвищення обсягу одержуваного тепла за рахунок збільшення кількості вогневих вибоїв та збільшення терміну експлуатації ділянок за рахунок включення в роботу о світи вугільних пластів. іме) с ШІAs a result of the use of the proposed method of obtaining thermal energy during the burning of sloping or steeply sloping coal seams, an increase in the amount of received heat is achieved due to an increase in the number of fire pits and an increase in the service life of the areas due to the inclusion of coal seams in the work. name) with AI

Claims

The formula of the invention

The method of obtaining thermal energy mainly during the burning of sloping or steeply sloping coal seams, which consists in carrying out preparatory workings that open the coal seam, air supply and gas removal horizontal and vertical workings that determine the boundaries of the areas of the world seams to be burned, and their sequential burning, which is distinguished by the fact that the horizontal workings, which "cross the world and open the coal seams, are connected by horizontal and vertical workings, and the horizontal workings are carried out along each layer, and part of the vertical workings, on the side of the air-pressing working, is carried out at 2/3 of the height floor and equipped with perforated pipes, while each coal layer is fired sequentially, in ascending order, starting from the side of the hanging side of the outermost coal layer in the world.

b5