專利名稱：獲取煤炭地下氣化模型試驗(yàn)爐燃空區(qū)形狀的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煤炭地下氣化模型試驗(yàn)，尤其涉及一種獲取煤炭地下氣化模型試驗(yàn)爐燃空區(qū)形狀的方法。
背景技術(shù)：
煤炭地下氣化就是通過鉆孔向地下煤層輸送氣化劑并點(diǎn)燃煤層，使煤層進(jìn)行有控制的燃燒氣化，生成的可燃性氣體再通過鉆孔采集至地面進(jìn)行利用。對(duì)于開采比較困難的地下煤炭資源，例如煤層比較深、或者煤層位于不易移除的物體如建筑物、山脈、水體等的下面、或者煤層中的雜質(zhì)例如灰分含量比較高，以至于開采這樣的地下煤炭資源成本太高。 在這種情況下，往往選擇煤炭地下氣化技術(shù)使煤炭在地下直接燃燒氣化，生成可燃性氣體加以利用。為此，研究燃空區(qū)對(duì)于研究煤炭地下燃燒氣化工作面的擴(kuò)展特性，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)煤炭地下氣化生產(chǎn)具有重要意義通過研究燃空區(qū)水平截面的縱橫比，獲取布設(shè)多條氣化通道時(shí)的合適間距；通過研究燃空區(qū)水平截面的橫向跨度，獲知避免煤層頂板大面積塌陷的燃空區(qū)最大橫向跨度；通過研究燃空區(qū)垂直截面(垂直于氣化通道的截面)沿氣化通道的變化，得到燃燒推進(jìn)過程的一些傾向性的發(fā)展趨勢(shì)，等。由于從野外地下煤層中的燃空區(qū)獲取燃空區(qū)形狀是非常困難的，為此研發(fā)了采用地面的模型試驗(yàn)爐通過試驗(yàn)獲取燃空區(qū)形狀的方法。在地面模型試驗(yàn)爐中，為了更真實(shí)地模擬地下煤層的結(jié)構(gòu)，會(huì)在煤層的周圍布置模擬土層或巖層(水泥層)，燃燒氣化結(jié)束后， 燃空區(qū)通常被高溫作用后的土層或巖層這些比較脆弱的外殼裹覆，在進(jìn)入燃空區(qū)的時(shí)候很容易破壞外殼，進(jìn)而破壞燃空區(qū)的形狀。另外，對(duì)于較小的燃空區(qū)，進(jìn)入燃空區(qū)獲取其形狀尺寸數(shù)據(jù)是不可能的。已提出一種空腔激光自動(dòng)掃描系統(tǒng)，這種空腔激光自動(dòng)掃描系統(tǒng)是一種微型的3D 激光掃描系統(tǒng)，可安全、快速地實(shí)現(xiàn)空腔掃描。在這種空腔激光自動(dòng)掃描系統(tǒng)中，探頭直徑僅為50mm，可以沿鉆孔深入到難以接近的空腔如地下空腔內(nèi)，探頭內(nèi)置激光攝像頭便于看到鉆孔內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及測(cè)量過程中遇到的各種障礙物，同時(shí)還能辨識(shí)鉆孔在空腔中的入口， 從而探頭一旦進(jìn)入空腔，激光攝像頭向外張開，開始掃描空腔的三維形態(tài)及其表面反射率。 但這種傳統(tǒng)的空腔激光自動(dòng)掃描系統(tǒng)對(duì)于內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較不規(guī)則的空腔或洞穴來講，在不增加激光探頭下放位置的情況下應(yīng)用效果不佳，或許會(huì)造成有些凹陷的地方被遮擋掃描不出來，而增加激光探頭下放位置將會(huì)相應(yīng)地提高使用成本。美國(guó)專利公開號(hào)US7645097公開了一種利用膨脹材料充填地下空穴的方法，該方法包括向地下空穴中不完全充填固態(tài)或液態(tài)填料，還包括向地下空穴充填流態(tài)合成物質(zhì)， 該合成物質(zhì)通過化學(xué)反應(yīng)能夠膨脹、固化。經(jīng)過如此充填后的含空穴或空洞地層的承重能力有大幅度提高，主要用于為地面建筑物構(gòu)筑堅(jiān)實(shí)地基。美國(guó)專利公開號(hào)US4744700公開了一種完全充填廢棄礦井地下采空區(qū)以避免地層塌陷的方法，包括向礦井和采空區(qū)充填可膨脹定形的物質(zhì)，這些物質(zhì)發(fā)生化學(xué)催化發(fā)泡反應(yīng)并固結(jié)在一起，反應(yīng)所需熱量由物質(zhì)自身的聚合反應(yīng)提供。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種獲取煤炭地下氣化模型試驗(yàn)爐燃空區(qū)形狀的方法，借助發(fā)泡劑組合物充填模型試驗(yàn)爐中脆弱外殼裹覆下的燃空區(qū)，在發(fā)泡劑組合物固化成形后，剝離外殼，根據(jù)所形成的發(fā)泡成形物的三維形狀，獲得燃空區(qū)的三維形狀。根據(jù)本發(fā)明，提供一種獲取煤炭地下氣化模型試驗(yàn)爐內(nèi)燃空區(qū)形狀的方法，包括以下步驟使煤炭在試驗(yàn)爐內(nèi)燃燒氣化以形成燃空區(qū)；向燃空區(qū)中注入發(fā)泡劑組合物原料；使發(fā)泡劑組合物原料在燃空區(qū)中發(fā)泡、固化為發(fā)泡成形物；根據(jù)發(fā)泡成形物的三維形狀，獲得燃空區(qū)的三維形狀。通過本發(fā)明的發(fā)泡劑組合物充填法獲得燃空區(qū)形狀的成本比較低，而且能夠得到完整的燃空區(qū)三維形狀。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，根據(jù)發(fā)泡成形物的三維形狀獲得燃空區(qū)的三維形狀的步驟包括測(cè)量發(fā)泡成形物的尺寸；以及根據(jù)測(cè)量的尺寸進(jìn)行計(jì)算機(jī)處理，獲取燃空區(qū)的多種形狀圖。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，根據(jù)發(fā)泡成形物的三維形狀獲得燃空區(qū)的三維形狀的步驟包括采用成像系統(tǒng)獲取發(fā)泡成形物的圖像，并對(duì)獲取的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算機(jī)處理， 以獲取燃空區(qū)的多種形狀圖。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，向燃空區(qū)中注入發(fā)泡劑組合物原料的步驟包括根據(jù)燃燒煤的體積估算燃空區(qū)的體積，以及根據(jù)燃空區(qū)的體積估算發(fā)泡劑組合物原料的需用量。其中，根據(jù)燃燒煤的體積估算燃空區(qū)的體積，采用的計(jì)算公式為
權(quán)利要求
1.一種獲取煤炭地下氣化模型試驗(yàn)爐內(nèi)燃空區(qū)形狀的方法，包括以下步驟使煤炭在試驗(yàn)爐內(nèi)燃燒氣化以形成燃空區(qū)；向燃空區(qū)中注入發(fā)泡劑組合物原料；使發(fā)泡劑組合物原料在燃空區(qū)中發(fā)泡、固化為發(fā)泡成形物；以及根據(jù)發(fā)泡成形物的三維形狀，獲得燃空區(qū)的三維形狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，根據(jù)發(fā)泡成形物的三維形狀獲得燃空區(qū)的三維形狀的步驟包括測(cè)量發(fā)泡成形物的尺寸；以及對(duì)測(cè)量的尺寸進(jìn)行計(jì)算機(jī)處理，獲取燃空區(qū)的多種形狀圖。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，根據(jù)發(fā)泡成形物的三維形狀獲得燃空區(qū)的三維形狀的步驟包括采用成像系統(tǒng)獲取發(fā)泡成形物的圖像，并對(duì)獲取的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算機(jī)處理，以獲取燃空區(qū)的多種形狀圖。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，向燃空區(qū)中注入發(fā)泡劑組合物原料的步驟包括根據(jù)燃燒煤的體積估算燃空區(qū)的體積，以及根據(jù)燃空區(qū)的體積估算發(fā)泡劑組合物原料的需用量。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，根據(jù)燃燒煤的體積估算燃空區(qū)的體積，采用的計(jì)算公式為
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，根據(jù)燃空區(qū)的體積估算發(fā)泡劑組合物原料的需用量的步驟包括根據(jù)發(fā)泡劑組合物原料發(fā)泡后體積增至預(yù)定倍數(shù)約等于燃空區(qū)的體積來估算發(fā)泡劑組合物原料的體積，作為發(fā)泡劑組合物原料的所述需用量。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，根據(jù)燃空區(qū)的體積估算發(fā)泡劑組合物原料的需用量的步驟包括根據(jù)發(fā)泡劑組合物原料每單位質(zhì)量的發(fā)泡體積和估算的燃空區(qū)體積來估算發(fā)泡劑組合物原料的質(zhì)量，作為發(fā)泡劑組合物原料的所述需用量。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述的發(fā)泡劑組合物是聚氨酯類發(fā)泡劑組合物。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述聚氨酯類發(fā)泡劑組合物包括多異氰酸酯和多羥基化合物兩種主要原料。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，還包括在向燃空區(qū)中注入發(fā)泡劑組合物原料之前給發(fā)泡劑組合物原料降溫的步驟，以推遲所述發(fā)泡劑組合物原料的發(fā)泡時(shí)間。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述的發(fā)泡劑組合物是偶氮類發(fā)泡劑組合物。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述的偶氮類發(fā)泡劑組合物選自偶氮二甲酰胺發(fā)泡劑組合物、偶氮二甲酸二異丙酯發(fā)泡劑組合物、偶氮二甲酸二異酯發(fā)泡劑組合物。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，還包括在使發(fā)泡劑組合物原料在燃空區(qū)中發(fā)泡、固化為發(fā)泡成形物之后剝離發(fā)泡成形物外的覆蓋物的步驟。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，還包括在向燃空區(qū)中注入發(fā)泡劑組合物原料之前在發(fā)泡劑組合物原料中加入阻燃劑的步驟。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，當(dāng)采用氣化劑進(jìn)氣管作為向燃空區(qū)注入發(fā)泡劑組合物原料的通道時(shí)，在注入發(fā)泡劑組合物原料之前，將氣化劑進(jìn)氣管向上提起一段距離。
16.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其中，燃空區(qū)多種形狀圖包括三維立體圖、各角度剖視圖、曲率圖、切片圖。
17.一種獲取煤炭地下氣化模型試驗(yàn)爐內(nèi)燃空區(qū)形狀的方法，包括以下步驟 使煤炭在試驗(yàn)爐內(nèi)燃燒氣化以形成燃空區(qū)；向燃空區(qū)中注入填充材料以充滿燃空區(qū)； 使填充材料在燃空區(qū)中形成一體成形物； 根據(jù)所形成的一體成形物的三維形狀，獲得燃空區(qū)的三維形狀。
全文摘要
本發(fā)明公開的是一種獲取煤炭地下氣化模型試驗(yàn)爐內(nèi)燃空區(qū)形狀的方法，包括使煤炭在試驗(yàn)爐內(nèi)燃燒氣化以形成燃空區(qū)；向燃空區(qū)中注入發(fā)泡劑組合物原料；使發(fā)泡劑組合物原料在燃空區(qū)中發(fā)泡、固化為發(fā)泡成形物；以及根據(jù)發(fā)泡成形物的三維形狀，獲得燃空區(qū)的三維形狀。發(fā)泡劑組合物充填法測(cè)量燃空區(qū)的成本比較低，而且能夠得到完整的燃空區(qū)三維形狀。
文檔編號(hào)G01B11/24GK102419158SQ20101029677
公開日2012年4月18日 申請(qǐng)日期2010年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月27日
發(fā)明者劉洪濤, 劉淑琴, 姚凱, 潘霞, 田明奎 申請(qǐng)人:烏蘭察布新奧氣化采煤技術(shù)有限公司, 新奧科技發(fā)展有限公司