СПОСОБ ПОДЗЕМНОЙ ГАЗИФИКАЦИИ УГЛЕЙ

Известны способы подземной газификации угольного пласта, предназначенные в основном для получения газа.

Предлагаемый способ отличается от известных тем, что по простирании угольного пласта выполняют ряд параллельных каналов, в одном из пары каналов осуществляют газогенераторный процесс при повышенном давлении, а по другому отводят продукты полукоксования угольного целика между каналами.

Это позволяет получать вместе с газом продукты сухой перегонки угля.

На фиг. 1 представлена схема фильтрационной газификации и швелевания при наклонных пластах (план в плоскости пласта); на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - диаграмма состояния подземного газогенератора после образования прогара между каналом газификации и коллектором швельпродуктов.

Бесшахтным фильтрационным (или каким-либо иным) приемом подготавливают участок угольного пласта так, что на двух горизонтах при наклонном падении (фиг. 1 и 2) осуществляется сбойка в виде канала, направленного по простиранию пласта между вертикальными скважинами. Нижний канал является каналом газификации. В нем происходит розжиг угля для газификации, например, подачей дутья в скважину и без вывода газа через скважины.

При горизонтальном залегании пласта разница между нижним и верхним каналами исчезает. В верхнем канале также производится розжиг, но не с целью газификации, а лишь для разогрева канала и скважин.

При ведении процесса газификации в нижнем канале под некоторым давлением часть получаемого здесь генераторного газа выходит по скважинам на поверхность, а другая часть проникает по трещинам и порам в верхний канал через целик, разделяющий оба канала. Под действием горячего генераторного газа, проходящего через толщу угля, последний подвергается швелеванию, продукты которого в виде газа и паров смолы проникают в верхний канал - коллектор швельпродуктов и оттуда - по скважинам на поверхность.

Процесс газификации и швелевания проходит следующие стадии: первая стадия - разогрев каналов, налаживание процесса газификации в нижнем канале, подсушивание и прогрев целика между каналами; вторая - нормальный процесс газификации в нижнем канале и швелевание угольного целика между каналами; третья - полное выгазовывание угольного и коксового остатка целика после образования в нем прогаров (см. фиг. 3).

В процессе первой стадии производится разогрев обоих каналов путем подачи в них дутья в постепенно возрастающих количествах. При этом интенсивно испаряется влага угля и пород в районе панели. После достаточного прогрева давление в нижнем канале постепенно увеличивают путем прикрывания задвижек на газоотводных скважинах, а в верхнем канале давление снижают путем уменьшения расхода дутья. При этом часть горячего газа и пара начинает проникать по трещинам и порам целика между каналами, испарять на своем пути влагу угля и пород и прогревать целик. В этот период налаживают процесс газификации в нижнем канале. В верхнем канале в это время прогреваются стенки канала и скважин до 250-300°С.

Вторая стадия имеет место, когда целик угля между каналами прогрелся до температуры выше 400°С и начинается процесс швелевания его потоком горячего генераторного газа, проникающего через целик. Продукты швелевания (швельгаз и пары смолы) вытесняются в верхний канал, который при этом является как бы коллектором швельпродуктов, а оттуда - по горячим скважинам - на поверхность, где происходит обычная обработка полученных швельпродуктов (конденсация и разгон смолы, отвод газа и т.д.). В этот период в нижнем канале протекает обычный процесс газификации под несколько повышенным давлением, причем часть генераторного газа выводится на поверхность через скважины, а другая часть идет через целик на швелевание.

Третья стадия начинается после того, как целик угля между каналами будет в значительной степени использован и в нем появятся прогары. Процесс швелевания прекращается, и после этого идет только процесс газификации. Угольный целик при этом разделяется по простиранию на две или несколько частей (фиг. 3), в каждой из которых образуется канал газификации поточного характера. Процесс газификации ведется до тех пор, пока не будет использован весь уголь.

Во избежание перерывов в получении продуктов швелевания по этому способу необходимо иметь в действии несколько пар каналов газификации швелевания, находящихся в различных стадиях процесса.

Отдельные пары каналов могут находиться как по направлению падения друг от друга, так и по направлению простирания. После того как полностью использован один целик газифицируют другой целик и т.д. При этом одни скважины служат для подачи дутья и отвода газа, а другие скважины -для отвода продуктов швелевания.

Чем выше газопроницаемость угольного пласта, тем меньшее давление в канале требуется для прохождения генераторного газа через угольный целик.

Опыт показывает, что при давлении порядка 0,25 атм (избыточном) утечка воздуха через угольный целик шириной 15-20 м достигает 25% при высокой плотности угольного пласта.

Между газодутьевыми скважинами располагает скважины, пройденные с таким расчетом, чтобы точки пересечения их с угольным пластом находились несколько ниже по падению, чем точки пересечения газодутьевых скважин. Эти скважины - меньшего диаметра (100-200 м), тогда как газодутьевые скважины имеют диаметр 300-500 мм. Эти скважины являются вспомогательными. В период фильтрационной подготовки каналов газификации они служат для облегчения и ускорения сбойки газодутьевых скважин друг с другом. В период эксплуатации через эти скважины можно откачивать воду, которая собирается у основания скважин для дренажа панелей газификации. При подогом падении или при горизонтальном залегании пластов это вспомогательное назначение скважин отпадает. Преимуществами предлагаемого способа являются получение помимо генераторного газа продуктов швелевания угля, совмещение газогенератора и печи полукоксования в одном подземном агрегате.