[发明专利]一种倾角大于70°煤厚小于5m的急倾斜煤层地下气化方法

说明书

本发明公开了一种针对于煤层倾角大于70°煤层厚度小于5m的煤层原位地下气化方法；该发明包括了确定气化工作面及点火位置、地下煤层气化的钻孔掘进、地下气化管线的与点火装置的布置、地下气化作业等步骤。本发明通过地下气化的方法，对地下煤层进行钻孔掘进，将待采采区改造成多个煤炭气化炉，减少了传统的机械化采煤中煤层巨大的倾角带来的一系列繁杂的工序、作业的风险以及煤炭资源的浪费，并通过钻探技术最大化减少人员下井的工序，做到自动化采煤；同时通过合理的管线布置，最大程度的改善了过往地下气化对煤层倾角的局限性，为未来的倾角大于70°的急倾斜煤层的开采方法提供了新的选择。

技术领域

本发明涉及急倾斜厚煤层开采技术领域，尤其涉及一种倾角大于70°煤厚小于5m的急倾斜煤层地下气化方法。

背景技术

急倾斜煤层的开采一直都是采矿技术中的难题，急倾斜煤层储量占我国煤炭总储量的4％，占比我国煤炭能源开采的很大一部分比重，虽然近年来随着机械化采煤的不断进步，设备的不断发展，现有的回采方式已经逐渐可以适应大倾角的严苛开采条件，但无论是伪俯斜长壁开采或是柔性掩护支架开采，在面对如此大的煤层倾角时，都会不可避免的造成支架压架、倒塌滑移、大型采掘设备的移动困难以及大量煤柱留设的浪费等一系列相关问题，对整个矿井的生产带来巨大的经济浪费，同时，此类工艺仍需采矿工人进入井下进行支护、瓦斯抽采等工作，由于此类矿井高瓦斯高矿压显现的特点，对工人的人身安全也会带来巨大的威胁。

地下气化技术作为近年来发展迅速的煤炭开采手段，俨然是一种高效、节约且安全的开采方式，国内外很多矿区已经开始探索煤炭地下原位气化开采，通过地面、地下钻孔贯通后形成气化炉，即可以用于回收人工不能开采以及开采不经济的煤炭资源，减小机械化开采的浪费，又可以用于整块煤田的气化开采，实现了地下无人操作、保证生产过程的安全性，然而由于其气化条件的严苛性，应对不同的煤层倾角也都要有相应的钻孔管线布置，在目前的研究中，地下气化多适用于近水平煤层，主要适用的煤层倾角也在0°与70°之间，其主要原因为，煤层倾角过大时，会具有很大的钻孔难度，由于其气井与气体通道间的夹角过小，极易发生钻孔事故。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种倾角大于70°煤厚小于5m的煤炭气化开采方法，该方法能够通过对于管线的布置，充分利用地下空间，在避免人员下井的情况下，实现煤炭的原位地下气化工作，做到最大化的节约煤炭资源，减少浪费。

为实现上述目的，本开采方法具体包括以下步骤:

(a)确定煤炭地下气化工作面及点火位置：利用勘探技术，确定急倾斜煤层赋存状态、地质条件、水文参数等条件后，沿煤层倾向划分多个开采水平，每个开采水平中，沿煤层走向将对应水平划分为多个采区，通过对煤田周围地质条件的分析，计算好每个采区的倾向长度与走向长度，并在每个采区之间留设隔离煤柱，确保每个采区在气化采空后不会立刻垮落，每个采区的前端即为一个的气化工作面；而后通过地面钻孔分析工作面温度以及相关煤层气组分，从而判断出最优的点火位置；

(b)地下煤层气化的钻孔掘进：利用预裂技术，将煤田按划分好的采区进行预裂，并对裂隙中注入胶质耐热材料，以确保每个独立的气化炉的密闭性；

在预先布置好的位置，利用定向钻孔技术，从地表向下分别钻进气孔与产气孔，每个井田布置独立的进气孔，进气孔延伸至煤层形成进气通道，进气通道延伸至点火位置直至产气通道，产气通道也沿每层走向掘进，所有的产气通道最终延伸至同一个总产气通道，并连接至地表的产气孔，之后在每个采区的进气孔处安排一到两台地面绞车用于提升牵引管线设备，并在下方工作面的煤层中央钻取牵引钻孔，分别依据气化工作面三带布置到对应带的端头部；

在钻孔完成后，利用钻探技术，对所钻出气体通道周围的小裂隙进行排查，并再一次对排查出的裂隙注入胶质耐热材料，以防止气化炉气体泄露影响气化反应效率；