Способ подземного сжигания угля

 

Изобретение относится к горной промышленности, предназначено для запасов угля, которые нецелесообразно разрабатывать традиционной технологией. Цель изобретения - обеспечение максимального сжигания угля в блоке. Способ подземного сжигания угля включает формирование блоков путем оконтуривания участка пласта и проходки штрека, бурения воздухоподающей и продуктивных скважин, розжиг угля и его сжигание при работе всасывающей подачи воздуха в полость сжигания угольного массива. При этом производят его предварительное водопонижение и дальнейшую дивергенцию воздушного потока в трещинную пустотность угольного пласта при давлении воздуха в блоке больше атмосферного и выдачу продуктов сжигания на поверхность. 2 ил.

Изобретение относится к горной промышленности, а именно, к сжиганию запасов угля, которые нецелесообразно разрабатывать традиционной технологией.

Известен способ сжигания угля, включающий проведение подготовительных воздухоподающих и продуктивных скважин, очистную выемку, розжиг и выдачу продуктов сжигания на поверхность [1].

Недостатком способа является не полное сжигание угля вследствие несвоевременного оттока газообразных продуктов из очага.

Ближайшим техническим решением к предлагаемому способу сжигания угля является способ, включающий формирование блоков сжигания путем проходки штрека, бурения воздухоподающих и продуктивных скважин, розжиг и выдачу продуктов сжигания на поверхность [2].

Недостатком этого способа является также не полное сжигание угля ввиду его малой фильтрационной способности и развитости реакционной поверхности влажного угольного массива, снижающих основные аэро- и термодинамические показатели сжигания.

Цель предлагаемого способа - максимальное сжигание угля за счет создания эффективных аэро- и термодинамических условий распространения огневого фронта.

Указанная цель достигается тем, что в способе, включающем формирование блоков сжигания путем проходки штрека, бурения воздухоподающей и продуктивных скважин, розжиг и выдачу продуктов сжигания на поверхность, в каждом блоке поочередно создают дивергенцию воздушного потока в трещинную пустотность угольного массива, образованную путем предварительного водопонижения его в траншею, заглубленную ниже подошвы пласта, после чего производят сжигание угля в блоке при давлении, превышающем атмосферное давление.

Создание дивергенции воздушного потока позволяет заполнить воздухом трещинную пустотность угольного массива, что активизирует процесс горения угля и обеспечивает его полное сжигание в блоке. Наиболее полную дивергенцию в блоке достигают путем водопонижения углепородного массива в траншею, заглубленную ниже подошвы пласта и подачи воздуха в образованную таким образом полость под давлением больше атмосферного. Производство траншеи ниже подошвы пласта позволяет обеспечить водопонижение углепородного массива, а следовательно создать трещинную пустотность в блоке. Способ представлен на фиг.1 и заключается в следующем.

Участок угольного массива, залегающий вблизи поверхности, оконтуривают открытой траншеей 1. Из траншеи 1 по угольному пласту проводят горизонтальную горную выработку 2, например, штрек небольшого сечения для розжига. На входе штрека 2 устанавливают вентиляционную дверь и сопряженный с ней вентилятор 3. Затем с дневной поверхности до подошвы пласта бурят несколько продуктивных скважин 4,5,6,7,8 из расчета одна скважина на блок. Из выработки 2 бурят горизонтальную воздухоподающую скважину 9, соединяющую скважины 5-8. Продуктивные скважины подсоединяют к трубопроводу поверхностного комплекса с вентилятором всасывающей подачи воздуха в очаг горения. Розжиг пласта производят из штрека 2 на забое скважины 5 путем, например, взрывания заряда ВВ при всасывающей подаче воздуха в очаг. Количество воздуха в очаг горения увеличивают до установления на устье скважины 5 расчетной (ожидаемой) температуры. Далее подачу воздуха стабилизируют для поддержания постоянной температуры. Поскольку первоначальный очаг создают на забое скважины 5 (фиг.2), постольку огневой фронт распространяется в целик угля, расширяясь вглубь пласта за пределы выработки 2, проходя зоны А,В,С. А так как расстояние от скважины 5 до выработки 1 вдвое больше расстояния до скважины 4, то зоной С подрабатывается скважина 6, происходит соединение ее с очагом горения. Зона С переходит в зону D. По мере подвигания огневого фронта поверхностный комплекс (не показан) должен быть передвинут на новую позицию скважины 7. После чего включают вентилятор, установленный в штреке. Устья скважин 4,5 перекрывают полностью, а сечение устья скважины 6 регулируют с учетом давления в зонах А,В,С,D больше атмосферного. Заглубленная ниже подошвы пласта траншея обеспечивает водопонижение углепородного массива с образованием трещинной пустотности, заполняемой при нагнетании воздуха в эти зоны. Таким образом создают дивергенцию воздушного потока. С изменением аэродинамической обстановки в этих зонах (увеличение количества воздуха и давления) в очаге увеличивается температура, в результате происходит накопление теплоты и расширение фронта горения. Целостность аэродинамической системы, рассмотренной выше, не нарушится даже в случае вероятного проседания кровли преимущественно на границах блоков, поскольку штрек 2 при его проходке закрепляют. По мере подвигания огневого забоя в зону Е и к границам блоков происходит стабилизация температуры, далее, начиная с зоны Е, линия огневого фронта сначала выравнивается, а затем на флангах огневого фронта она проходит с их опережением.

Для интенсификации сжигания угля между скважинами 5 и 6 подачу воздуха производят через скважину 5, а откачку продуктов сжигания производят через скважину 6. При этом остальные скважины и дверь должны быть закрыты. При отработке следующего блока скважина 6 является воздухоподающей, а скважина 7 - продуктивной. Аналогично отрабатывают следующие блоки.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОДЗЕМНОГО СЖИГАНИЯ УГЛЯ, включающий формирование блоков сжигания путем проходки штрека по их контуру, бурение возбуждающей и продуктивных скважин, подачу воздуха в воздухо-подающие скважины во всасывающе - нагнетательном режиме, разжиг и выдачу продуктов сжигания, отличающийся тем, что, с целью максимального сжигания угля за счет создания эффективных аэро- и термодинамических условий распространения огневого фронта, в каждом блоке в процессе сжигания угля поочередно создают дивергенцию воздушного потока при давлении превышающем атмосферное давление в трещинную пустотность угольного массива, при этом воздух подают дополнительно из штрека, а пустотность массива образуют путем его предварительного водопонижения в траншею, заглубленную ниже подошвы угольного пласта.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2