專利名稱：多注－集通道交變移動床長壁煤層氣化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為一種于煤層內(nèi)直接生產(chǎn)煤氣的方法，給出煤炭資源開發(fā)的新技術(shù)。
于煤層內(nèi)直接生產(chǎn)煤氣的“煤的地下氣化”，可以成功地制取煤氣，但至今無法商業(yè)化，其一個主要技術(shù)問題是注氣點無法隨氣化煤壁的連續(xù)后退而協(xié)調(diào)可控后退。為解決這一問題，在CN112188A專利文獻(xiàn)中，給出了一種“拉管注氣點后退式煤層氣化方法”，它是通過沿煤層內(nèi)鉆孔或掘煤巷布置多條同向氣化通道，在氣化通道中的注氣通道內(nèi)置入氣化物注氣管線，并采用牽引拉管方式，使注氣點隨氣化過程連續(xù)或周期后退，使氣化通道之間的氣化煤壁上的煤發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)而不斷生產(chǎn)煤氣，以實現(xiàn)地下煤層氣化的商業(yè)化。
本發(fā)明的目的在于提供一種適用于井工礦或露天礦的煤層氣化技術(shù)，這種技術(shù)不使用氣化物注氣管線而注氣點可控制后退。
為了更清楚地表達(dá)本發(fā)明的內(nèi)容，先將本發(fā)明的


如下附圖1“多注——集氣通道交變移動床長壁煤層氣化方法”前半氣化生產(chǎn)循環(huán)平面圖。1與2奇數(shù)和偶數(shù)注——集氣通道；3氣化煤壁；4注氣；5煤氣排出；6含氧氣化物流動方向；7氧化——還原帶沿氣化煤壁移動方向。圖中實線a0c0所表為以奇數(shù)注——集氣通道1注氣生產(chǎn)循環(huán)起始時的氣化煤壁3的位置，虛線a1c0所表為以奇數(shù)注——集氣通道1注氣終結(jié)時氣化煤壁3的位置。
附圖2“多注——集氣通道交變移動床長壁煤層氣化方法”后半氣化生產(chǎn)循環(huán)平面圖。圖中所標(biāo)數(shù)字的表征同附圖1。圖中點劃線a0c0同附圖(1)的a0c0，表前半氣化生產(chǎn)循環(huán)(以奇數(shù)氣化通道1注氣)開始時氣化煤壁3位置。實線a1Co為偶數(shù)氣化通道2注氣的后半氣化生產(chǎn)循環(huán)起始時氣化煤壁3的位置，即附圖1中的a1Co位置。虛線a1c1為偶數(shù)氣化通道2注氣終結(jié)，即氣化生產(chǎn)循環(huán)結(jié)束時，氣化煤壁3的位置。
附圖3“露天煤礦多注——集氣通道交變移動床長壁煤層氣化方法”平面圖。1、2注——集氣通道(圖中為5條氣化鉆孔的特例)；8；交叉貫通鉆孔；9貫通煤巷；10斜井；11立井；12露天礦煤墻。
附圖4“井工礦多注——集氣通道交變移動床長壁煤層氣化工作面”平面圖。1、2奇數(shù)與偶數(shù)注——集氣通道(圖中為5條氣化鉆孔的特例)；9貫通煤巷；13操作巷；14煤氣運輸巷；5煤氣排至煤氣井；15礦井通風(fēng)風(fēng)流；17直線貫通鉆孔；18封閉。
本發(fā)明的主要內(nèi)容如附圖(1)所示，在多條煤層內(nèi)同向氣化通道(鉆孔或煤層內(nèi)巷道，以下同)1與2之間的氣化煤壁3上進(jìn)行煤的氣化生產(chǎn)，各氣化煤壁3在氣化通道1、2處連接為長壁氣化工作面，當(dāng)各奇數(shù)氣化通道1注入氣化物時，氣化煤壁3生產(chǎn)的煤氣進(jìn)入各偶數(shù)氣化通道2排出，反之亦然。氣化煤壁3因煤被氣化消耗而連續(xù)后退。當(dāng)以氣化通道1注氣化物時(附圖1)，氣化物貼氣化煤壁3向通道2方向流動，煤壁上順次形成氧化帶ab和還原帶bc，生產(chǎn)的煤氣進(jìn)入氣化通道2排出。由于沿氣化煤壁火焰逆氧氣流延燒，在氣化煤壁3上，氧化帶ab和還原帶bc逆氧氣流動方向，整體向氣化通道1方向移動。當(dāng)氧化帶ab的起點a，移動到氣化通道1上接替注氣點a1點時，停止氣化通道1注氣，轉(zhuǎn)換氣化通道2注入氣化物(附圖2)，則流經(jīng)氣化煤壁的氣體反向流動，氣化煤壁上c點附近的煤迂氧氣燃燒，原還原帶bc成為氧化帶cb，原氧化帶ab成為還原帶ba，即兩帶在氣化煤壁3交換位置，生產(chǎn)的煤氣也轉(zhuǎn)而進(jìn)入通道1排除。此后，在氣化生產(chǎn)過程中，氣化煤壁3上氧化帶的的火焰向氣化通道2方向延燒，即氧化帶cb和還原帶ba整體改變方向向通道2方向移動。當(dāng)c點游動至通道2上C1點時，停止由通道2注氣，即完成一個氣化生產(chǎn)循環(huán)，注氣點分別由a0后退至a1和由Co后退至c10氣化工作面由a0c0后退至a1c1，其間的煤被完全氣化。再改由通道1注氣，進(jìn)入接替氣化生產(chǎn)循環(huán)。如此，奇、偶數(shù)注—集氣通道1、2周期性交替轉(zhuǎn)換注入氣化物與排出煤氣，流經(jīng)各氣化煤壁3的氣流方向也周期性改變，使氧化帶和還原帶在氣化煤壁3上交替易位，且該兩帶沿氣化煤壁3全長周期性往復(fù)移動，從而使各氣化通道1、2間的煤被連續(xù)全部氣化，長壁氣化工作面連續(xù)后退。
本發(fā)明所采取的技術(shù)措施還包括有煤氣出口端點火方式氣化生產(chǎn)由各貫通鉆孔端開始，點火則在各氣化鉆孔的煤氣出口i1點進(jìn)行。
移動床煤層氣化擴(kuò)孔方法點火后，在貫通煤巷9以注氣插管未端i2為注氣點，向各氣化鉆孔注入含氧氣化物，火焰將沿氣化鉆孔煤壁逆氧氣流方向自i1向i2延燒，沿氣化鉆孔形成移動的氧化帶與還原帶，生產(chǎn)煤氣，使氣化鉆孔因孔壁的煤被氣化消耗而擴(kuò)大斷面。
移動床煤層氣化固孔方法在如上所述的氣化鉆孔擴(kuò)孔過程中，使氣化鉆孔在擴(kuò)孔后，孔壁遺留焦炭和半焦炭，成為堅硬支護(hù)圈。
交叉鉆孔移動床煤層氣化貫通方法在任意兩條煤層內(nèi)氣化鉆孔與貫通煤巷9的交點附近，各向相對氣化鉆孔上的予定貫通點i2鉆一條貫通鉆孔，形成交叉貫通鉆孔8，先以氣化鉆孔上兩個予定貫通點i2為注氣點，點火注氣，至氣化空洞擴(kuò)大至與交叉貫通鉆孔8末端貫通，再轉(zhuǎn)由交叉貫通鉆孔8以交點i3為注氣點注氣，則火焰轉(zhuǎn)向，沿貫通鉆孔延燒至注氣點i3，使氣化空洞擴(kuò)大至交叉貫通鉆孔8相互連通。
氣化鉆孔貫通可以采用前述“交叉鉆孔移動床煤層氣化貫通方法”，也可采用如下所述的直線鉆孔貫通方法煤層內(nèi)的直線貫通鉆孔17通過各氣化鉆孔1、2上的預(yù)定貫通點i2，當(dāng)實施氣化鉆孔擴(kuò)孔工序火焰延燒至i2點時，各氣化空洞沿擴(kuò)大至與貫通鉆孔17相連接。
本發(fā)明的優(yōu)點在于用周期性交替轉(zhuǎn)換注入氣化物與排出煤氣的方法，不僅實現(xiàn)了多氣化煤壁相連接的長壁式煤層氣化生產(chǎn)，生產(chǎn)能力高；而且不使用氣化物注氣管線，注氣點可控后退的方法簡單；簡化了煤層氣化爐的結(jié)構(gòu)；提高還原帶的溫度。
下面以實施例，說明應(yīng)用本發(fā)明的最好途徑，并對本實發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
實施例1露天煤礦多注——集氣道交變游動床長壁煤層氣化工作面結(jié)構(gòu)如附圖(3)所示，一組煤層內(nèi)同向注—集氣通道(該圖所示為以5條氣化鉆孔形成4個氣化煤壁，連接成長壁氣化工作面的特例)1與2聯(lián)接貫通煤巷9與露天礦煤墻12，貫通煤巷9與斜井10(或立井11)相聯(lián)，交叉貫通鉆孔8與各氣化通道可能為立體交叉。
實施例2井工礦多注——集氣通道交變移動床長壁煤層氣化工作面結(jié)構(gòu)如附圖(4)所示，煤層內(nèi)的操作煤巷13，為全礦井通風(fēng)、排水、運輸網(wǎng)絡(luò)的一部分，氣化物總供給管線設(shè)于操作煤巷13內(nèi)，氣化生產(chǎn)亦在該巷道操作。與操作煤巷13相近、同向的煤氣運輸巷14構(gòu)成煤氣運輸系統(tǒng)，并與礦井通風(fēng)系統(tǒng)隔絕。另有與操作巷13相對同向的貫通巷9和操作巷13的一組煤層內(nèi)注—集氣通道1與2(圖中所示為5條氣化鉆孔的特例)連接與直線貫通鉆孔17構(gòu)成氣化生產(chǎn)系統(tǒng)，各煤氣管16聯(lián)結(jié)各注—集氣通道1、2與煤氣運輸巷14。
點火、擴(kuò)孔、固孔采用前述“本發(fā)明所采取的技術(shù)措施”。
權(quán)利要求
1.一種在連接多條煤層內(nèi)同向氣化通道(鉆孔或煤層內(nèi)巷道，以下同)1與2之間的氣化煤壁3上直接生產(chǎn)煤氣的方法，其特征在于奇偶數(shù)注—集氣通道1、2周期性交替轉(zhuǎn)換注入氣化物與排出煤氣，流經(jīng)各氣化煤壁3的氣流方向也周期性改變。
2.如權(quán)利要求1所說的于煤層直接生產(chǎn)煤氣的方法，其特征在于點火后，在貫通巷9以注氣插管末端i2為注氣點，向各氣化鉆孔注入含氧氣化物，火焰將沿氣化鉆孔煤壁逆氧氣流方向自i1向i2延燒，使氣化鉆孔因孔壁的煤被氣化消耗而擴(kuò)大斷面。
3.如權(quán)利要求1或2所說的于煤層直接生產(chǎn)煤氣的方法，其特征在于點火后，在貫通煤巷9以注氣插管末端i2為注氣點，向各氣化鉆孔注入含氧氣化物，火焰將沿氣化鉆孔煤壁逆氧氣流方向自i1向i2延燒，使氣化鉆孔在擴(kuò)孔后，孔壁遺留焦炭和半焦炭，成為堅硬支護(hù)圈。
4.如權(quán)利要求1所說的于煤層直接生產(chǎn)煤氣的方法，其特征在于在任意兩條煤層內(nèi)氣化鉆孔與貫通煤巷9的交點附近，各向相對氣化鉆孔上的予定貫通點i2鉆一條貫通鉆孔，形成交叉貫通鉆孔8，先以氣化鉆孔上兩個予定貫通點i2為注氣點，點火注氣，至氣化空洞擴(kuò)大至與交叉貫通鉆孔8末端貫通，再轉(zhuǎn)由交叉貫通鉆孔8以交點i3為注氣點注氣，則火焰轉(zhuǎn)向，沿貫通鉆孔延燒至注氣點i3，使氣化空洞擴(kuò)大至交叉貫通鉆孔8相互連通。
5.如權(quán)利要求1所說的于煤層直接生產(chǎn)煤氣的方法，其特征在于煤層內(nèi)的直線貫通鉆孔17通過各氣化鉆孔1、2上的予定貫通點i2，當(dāng)實施氣化鉆孔擴(kuò)孔工序火焰延燒至i2點時，各氣化空洞擴(kuò)大至與直線貫通鉆孔17相連接。
6.如權(quán)利要求1或2、4、5所說的直接生產(chǎn)煤氣的方法，其特征在于應(yīng)用于露天煤礦多注—集氣道交變游動床長壁煤層氣化工作面結(jié)構(gòu)中，一組煤層內(nèi)同向注—集氣通道1與2聯(lián)接貫通煤巷9與露天礦煤墻12。
7.如權(quán)利要求1或2、4、5所說的直接生產(chǎn)煤氣的方法，其特征在于應(yīng)用于并工礦的多注—集令通道交變移動床長壁煤層氣化工作面結(jié)構(gòu)，是煤層內(nèi)操作巷13為全礦井通風(fēng)、排水、運輸網(wǎng)絡(luò)的一部分，氣化物總供給管線設(shè)于操作煤巷13內(nèi)，與操作煤巷13相近、同向的煤氣運輸巷14構(gòu)成煤氣運輸系統(tǒng)，并與礦井通風(fēng)系統(tǒng)隔絕，另有與操作巷13相對、同向的貫通巷9和操作巷13的一組煤層內(nèi)注—集氣通道1、2連接與直線貫通鉆孔17構(gòu)成氣化生產(chǎn)系統(tǒng)，各煤氣管16聯(lián)結(jié)各注—集氣通道1、2與煤氣運輸巷14。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種在礦井或露天生產(chǎn)煤氣的方法,其特征是:在煤層內(nèi),在接有注－集氣通道的氣化煤壁上進(jìn)行氧化與還原反應(yīng)生產(chǎn)煤氣,各氣化煤壁互相連接形成長壁氣化工作面。當(dāng)各奇數(shù)氣化通道注氣化物時,生產(chǎn)的煤氣進(jìn)入相鄰的偶數(shù)氣化通道被排出,反之亦然。奇數(shù)與偶數(shù)氣化通道周期性交替轉(zhuǎn)換注入氣化物與排出煤氣,流經(jīng)氣化煤壁的氣體流向交替變化,因而氣化煤壁上氧化帶與還原帶交替易位,且往復(fù)移動,氣化煤壁因煤被氣化消耗而連續(xù)后退。
文檔編號C10B49/00GK1172842SQ9610915
公開日1998年2月11日 申請日期1996年8月2日 優(yōu)先權(quán)日1996年8月2日
發(fā)明者柴兆喜 申請人:柴兆喜