專利名稱：一種新型煤炭地下氣化爐型的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及礦山煤炭地下氣化開采技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及煤炭地下氣化爐。
背景技術(shù)：
無井式煤炭地下氣化是在原始煤層中通過鉆孔進(jìn)行的氣化過程。原始煤層由于沒有煤 層水疏干措施，同時在鉆孔施工過程中導(dǎo)入大量的地下水。因此，對于一定水文地質(zhì)條件 下的煤層，特別是褐煤煤層，會含有大量的煤層水。煤層水的存在給煤炭地下氣化點火及 大規(guī)模氣化造成嚴(yán)重影響。大量的煤層涌水常常會破壞煤層的燃燒氣化甚至澆滅氣化爐， 同時會造成地下水的污染。因此構(gòu)建針對含水煤層的氣化爐型及排水工藝非常必要。國外 對于煤層涌水的解決方法通常是通過氣化壓力控制煤層水的涌入(見美國專利 US2973811)，或根據(jù)涌水量確定適宜的氣化強(qiáng)度(見美國專利US4083402)。
本專利提出一種特別適用于含水煤層的新型煤炭地下氣化爐型。采用煤層定向鉆探工 藝同時構(gòu)建一體化的地下氣化爐及煤層排水通道。煤層排水通道能夠有效地用于氣化前的 煤層疏水及氣化過程中的爐體排水，保障煤層水的排泄，從而實現(xiàn)含水煤層的穩(wěn)定氣化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于設(shè)計一種適用于含水煤層的新型煤炭地下氣化爐型，解決氣化前的 煤層疏水及氣化過程中受污煤層水的抽排，保證含水煤層的穩(wěn)定氣化。
本發(fā)明提出采用煤層定向鉆進(jìn)技術(shù)構(gòu)建一體化的地下氣化爐及煤層排水通道，它使得 上述問題得以解決，是一種實用性強(qiáng)的發(fā)明。爐型兼顧煤層氣化及爐體排水，通過與煤層 氣化通道聯(lián)接的巖層專用排水通道進(jìn)行煤層排水，從根本上解決氣化爐的排水問題。
本發(fā)明的技術(shù)方案 一種新型煤炭地下氣化爐型，該爐型同時兼顧地下氣化爐及排水 爐(或通道)，實現(xiàn)在高含水煤層中的有效氣化。氣化爐及排水爐可以靈活增補(bǔ)排氣孔或 排水 L，滿足煤層氣化工藝及其排水要求，保證氣化過程的連續(xù)穩(wěn)定運行。爐型構(gòu)建采用 地面垂直鉆進(jìn)及煤層定向鉆進(jìn)技術(shù)。通過定向鉆孔與多個垂直鉆孔在煤層中的對接構(gòu)建地
下氣化爐。通過定向鉆孔與垂直鉆孔在煤層底板巖層的對接構(gòu)建煤層疏水通道。
氣化爐由一條煤層定向鉆孔及兩個或兩個以上垂直鉆孔構(gòu)成。煤層定向鉆孔距離煤層
底板的適宜距離為0. 5到1米，定向孔水平長度100米左右。垂直鉆孔的鉆孔大小根據(jù)產(chǎn)
氣量的需要確定。垂直鉆孔可以分別用于氣化爐點火、氣化爐排氣以及正反向鼓風(fēng)氣化。
定向鉆孔可以用于煤氣流通。
煤層疏水通道由一條煤層底板巖層定向鉆孔及兩個或兩個以上垂直鉆孔構(gòu)成。用作煤
層疏水通道的定向鉆孔需深入到煤層底板以下1米至2米處，并根據(jù)煤層底板巖性下放濾
水花管。
貫穿煤層延伸至排水通道的垂直鉆孔是地下氣化爐與排水通道連接的主要通道，煤層 涌水通過這些通道直接匯集到排水通道中。可以根據(jù)氣化規(guī)模及排水要求增補(bǔ)孔的數(shù)量。
匯集到排水通道中的煤層水主要通過與排水通道直接連接的垂直孔，采用深井排水泵 及時排出，深井泵排水量要接近煤層涌水量。
本發(fā)明的優(yōu)勢在于:利用先進(jìn)的煤層定向鉆進(jìn)工藝同時構(gòu)建復(fù)合的地下氣化爐及排水 通道，容易實施，施工周期短；由于排水通道位于氣化通道以下，排水暢通，不易發(fā)生堵 塞問題；排水通道可以進(jìn)行多方位抽水，排水迅速。根據(jù)爐體排水需要，可以比較靈活地 增補(bǔ)氣化通道的排水？L;從根本上解決了含水煤層的排水問題，避免了煤層涌水對煤層氣 化的影響。


圖1是本發(fā)明新型煤炭地下氣化爐型的縱向剖視圖。
圖中，l-煤層；2-煤層底板；3、 4、 7-排水垂直鉆孔；5、 6、 9-氣化垂直鉆孔；8_ 排水通道；10-氣化通道。
具體實施例方式
參照圖示及根據(jù)爐型布置、各鉆孔功用，該新型煤炭地下氣化爐型的構(gòu)建實施過程如
下
1. 從地面間隔一定距離向煤層1的底板2構(gòu)建垂直鉆孔3和4 (孔徑根據(jù)實際需要確定， 以下同)，并且鉆孔深入底板2約1到2米；
2. 在鉆孔3和4之間選擇一點(與鉆孔3、 4的距離取決于定向鉆具找靶點的能力和鉆孔 承壓能力)作為垂直鉆孔5的位置向煤層構(gòu)建鉆孔，并深入到距離煤層底板0. 5到1米處;
3. 在地面鉆孔3和4所在的直線上選擇一點向煤層構(gòu)建垂直鉆孔6，進(jìn)入煤層的深度與鉆 孔5相近；
4. 在地面鉆孔3和4所在的直線上選擇一點(滿足后期所構(gòu)建的水平定向孔長度在120 米左右)向煤層構(gòu)建垂直鉆孔7，在進(jìn)入適當(dāng)深度時開始造斜，以確保后期所構(gòu)建的水平 定向孔在煤層底板內(nèi)且距離煤層1到2米，水平鉆進(jìn)過程中連通鉆孔3和4，構(gòu)建成微傾 斜的排水通道8，以鉆孔3底部為最低點，便于通道中匯水流動；
5. 在地面鉆孔3和4所在的直線上選擇一點向煤層構(gòu)建垂直鉆孔9，在進(jìn)入適當(dāng)深度時開 始造斜，確保在距煤層底板2約0. 5到1米時轉(zhuǎn)為水平鉆進(jìn)構(gòu)建氣化通道10，在保持與 排水通道8平行的同時，連通鉆孔6、 4和5;
6. 根據(jù)煤層底板2的巖石特性決定是否在排水通道8中下放濾水花管，根據(jù)煤層1的煤質(zhì) 特性決定是否下放氣化通道支護(hù)管，所有垂直鉆孔中下放套管至煤層1的上表面；
7. 在氣化爐建成之后，從鉆孔3采用深水泵抽排水，直至鉆孔5和6中的煤層裸露，即可 從鉆孔5或者6中實施點火，根據(jù)工藝不同安排氣化劑注入孔、產(chǎn)氣孔，在氣化的過程中 保持鉆孔3的抽排水，避免地下水對氣化爐造成較大影響；
8. 根據(jù)氣化工作面的移動、爐區(qū)拓展規(guī)劃、排水需要等，可以在該氣化爐或其周圍靈活增 加垂直鉆孔及定向鉆孔，以期實現(xiàn)氣化爐的長期、穩(wěn)定、高效運行。
權(quán)利要求
1. 一種新型煤炭地下氣化爐型，其特征在于該爐型同時兼顧地下氣化爐及排水爐或排水通道。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型煤炭地下氣化爐型，其特征在于通過定向鉆孔與兩個或兩 個以上垂直鉆孔在煤層中的對接構(gòu)建地下氣化爐;通過定向鉆孔與兩個或兩個以上垂直鉆 孔在煤層底板的對接構(gòu)建煤層排水通道。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型煤炭地下氣化爐型，其特征在于氣化爐煤層定向鉆孔距離 煤層底板的距離為0. 5到1米，定向孔水平長度100米左右。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型煤炭地下氣化爐型，其特征在于氣化爐垂直鉆孔分別用于 氣化爐點火、氣化爐排氣以及正反向鼓風(fēng)氣化;氣化爐定向鉆孔用于生產(chǎn)煤氣及煤氣流通。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型煤炭地下氣化爐型，其特征在于用作煤層疏水通道的定向 鉆孔需深入到煤層底板以下1米至2米處。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型煤炭地下氣化爐型，其特征在于根據(jù)煤層底板2的巖石特性決定是否在排水通道8中下放濾水花管;根據(jù)煤層1的煤質(zhì)特性決定是否下放氣化通道 支護(hù)管；所有垂直鉆孔中下放套管至煤層1的上表面。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型煤炭地下氣化爐型，其特征在于貫穿煤層延伸至排水通道的垂直鉆孔是地下氣化爐與排水通道聯(lián)接的主要通道，煤層涌水通過這些通道直接匯集到 排水通道中。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的新型煤炭地下氣化爐型，其特征在于可以根據(jù)氣化規(guī)模及排水要求增補(bǔ)主要通道孔的數(shù)量。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型煤炭地下氣化爐型，其特征在于匯集到排水通道中的煤層 水通過與排水通道直接聯(lián)接的垂直孔，采用深井排水泵及時排出，深井泵排水量要接近煤 層涌水量。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1 9所述的任意一種新型煤炭地下氣化爐型，其特征在于氣化爐及排 水爐可以增補(bǔ)排氣孔或排水孔，滿足煤層氣化工藝及其排水要求。
全文摘要
本發(fā)明提出一種新型煤炭地下氣化爐型，特別適用于含水煤層的氣化。采用煤層定向鉆探工藝同時構(gòu)建一體化的地下氣化爐及煤層排水通道。煤層排水通道能夠有效地用于氣化前的煤層疏水及氣化過程中的爐體排水，保障煤層水的排泄，從而實現(xiàn)含水煤層的穩(wěn)定氣化。本發(fā)明的優(yōu)勢在于利用先進(jìn)的煤層定向鉆進(jìn)工藝同時構(gòu)建復(fù)合的地下氣化爐及排水通道，容易實施，施工周期短；由于排水通道位于氣化通道以下，排水暢通，不易發(fā)生堵塞問題；排水通道可以進(jìn)行多方位抽水，排水迅速。根據(jù)爐體排水需要，可以比較靈活地增補(bǔ)氣化通道的排水孔；從根本上解決了含水煤層的排水問題，避免了煤層涌水對煤層氣化的影響。
文檔編號E21B43/00GK101382063SQ20081011935
公開日2009年3月11日 申請日期2008年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月4日
發(fā)明者鞠喜林 申請人:新奧氣化采煤有限公司