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专利号: 2019105421118
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 土层或岩石的钻进;采矿
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种煤田火区压煤地下原位气化方法,其特征在于,具体包括以下步骤:

a)确定煤炭地下气化火源位置:在采用探地雷达探测法圈定煤田火区大致范围及延烧方向的基础上,通过地面钻孔分析孔底温度、气体成分,确定地下火源的前缘位置,并根据煤层赋存状态、地质条件、水文参数选取合适的火焰峰面位置作为煤炭地下气化火源;

b)地下煤田火区改造:在火源蔓延方向前方设定位置采用定向钻进技术从地面(1)向下施工两个钻孔作为注气孔(3)和产气孔(4),注气孔(3)和产气孔(4)分别钻进至煤层(2)后,分别沿煤层(2)走向继续向后钻进设定距离形成进气通道(5)和产气通道(7),进气通道(5)和产气通道(7)的钻孔终孔位置位于火源前锋面(12)前方,然后在进气通道(5)或产气通道(7)的钻孔终孔位置沿火源前锋面(12)在左右方向上的走向向产气通道(7)或进气通道(5)钻进、使进气通道(5)和产气通道(7)贯通形成气化炉(6);

采用定向钻进技术施工注气孔(3)和产气孔(4)的同时,采用封堵材料对位于火源前锋面(12)上方的煤田火区设定区域内的地表裂隙、塌陷孔洞等较大的漏风通道进行封堵处理,以控制漏风强度、减小火源前锋面(12)区域漏风强度至维持阴燃状态、减缓火源沿煤层的蔓延速度;

采用定向钻进技术施工进气通道(5)和产气通道(7)至煤田火区的火源前锋面(12)前方的同时,通过钻孔灌注胶体封堵小裂隙以彻底阻断火源区域的供气通道;

c)煤炭地下气化作业:首先安装后退式注气装置,后退式注气装置包括柔性注气管(9)和设置在地面(1)上的绞车(8),将柔性注气管(9)置入进气通道(5)内,柔性注气管(9)的后端安装有喷头(11)和温度传感器(10),柔性注气管(9)的前端与缠绕在绞车(8)上的绞绳连接,注气泵通过注气孔(3)向进气通道(5)内定量供给氧化剂,控制适宜的热解状态使火源前锋面(12)向前蔓延与气化炉(6)融合、将火源前锋面(12)改造为煤炭地下气化炉,所产生的气体通过产气通道(7)输送至地面;

通过温度传感器(10)检测气化区域温度变化情况,当温度低于700℃时则判断该区域气化工作结束,然后控制绞车(8)动作牵引柔性注气管(9)向前移动设定距离,进而使气化工作面不断向前蔓延移动,待气化工作面前移至设定的气化停止线后,完成煤炭地下气化过程。

2.根据权利要求1所述的煤田火区压煤地下原位气化方法,其特征在于,步骤b)中施工注气孔(3)和产气孔(4)后在注气孔(3)和产气孔(4)内部安装套管,并在套管与孔壁之间灌注水泥浆进行固管。

3.根据权利要求1所述的煤田火区压煤地下原位气化方法,其特征在于,步骤b)中施工进气通道(5)后在进气通道(5)内部安装耐热筛管。

4.根据权利要求1或2或3所述的煤田火区压煤地下原位气化方法,其特征在于,步骤b)中对位于火源前锋面(12)上方的煤田火区设定区域内的地表裂隙、塌陷孔洞等较大的漏风通道进行封堵处理的封堵材料是以高吸水树脂为基料的高水封堵防灭火材料。

5.根据权利要求1或2或3所述的煤田火区压煤地下原位气化方法,其特征在于,步骤b)中进气通道(5)和产气通道(7)的钻孔终孔位置距离火源中心30~100m,在综合考虑火源蔓延速度和钻孔施工速度的基础上选定具体距离。

6.根据权利要求1或2或3所述的煤田火区压煤地下原位气化方法,其特征在于,步骤b)中注气孔(3)和产气孔(4)沿左右方向之间的间距控制在30~50m。

7.根据权利要求6所述的煤田火区压煤地下原位气化方法,其特征在于,步骤b)中从地面(1)向下施工注气孔(3)和产气孔(4)的施工位置位于火源蔓延方向前方500~1000m。

8.根据权利要求7所述的煤田火区压煤地下原位气化方法,其特征在于,根据煤田火区范围大小,在煤田火区范围内设置多个煤炭地下气化区域。