專利名稱：地下氣化爐煤層松動工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煤炭地下氣化工藝，特別是一種使地下氣化爐內(nèi)的煤體進行松動、增加煤層透氣性、增大氣化反應(yīng)面積的地下氣化爐煤層松動工藝。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是地下氣化爐煤層松動工藝是在由氣化通道、氣流通道及其導(dǎo)引通道構(gòu)建的地下氣化爐中，在地下氣化爐爐體內(nèi)部，從氣化通道中按一定間距，掘若干條平行于或接近平行于氣流通道的巷道，我們稱之為導(dǎo)松通道，并在導(dǎo)松通道的兩幫打眼放松動炮，以此形成人工松動煤，并利用礦壓變化形成礦壓松動煤。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案還可以是在地下氣化爐煤層松動工藝中，導(dǎo)松通道與相鄰氣流通道間的實煤柱寬度選用10～30m；以10～20m為優(yōu)選。導(dǎo)松通道之間的實煤柱寬度選用5～25m；以5～15m為優(yōu)選。
在地下氣化爐煤層松動工藝中，松動炮炮眼與底板的距離為巷道高度的1/4～1/2，炮眼傾斜向下、眼底至底板附近，炮眼深度1～3m，炮眼間距1～5m。
在地下氣化爐煤層松動工藝中，導(dǎo)松通道的長度與氣流通道長度相一致；其寬度為1～3m。
本發(fā)明的有益效果是①采用本工藝的導(dǎo)松氣化爐與原實體氣化爐相比，使氣化面增加了人工松動煤和礦壓松動煤，解決了氣化煤層透氣性差的問題。一是增大了氣化反應(yīng)的面積；二是由于松動煤的非均衡性，使氣化面煤壁在平面上成為曲線，如圖3所示；從而使氣化面長度相對加長，氣化面面積相對增大。
②單位面積氣化能力增強。松動煤使煤體的透氣性增強、氣化面積增大，使氣化反應(yīng)不僅在煤的表面進行，而且通過松動煤體的裂隙或松散煤的間隙深入到煤表面以下進行，從而在供氧量相同的情況下，使氧化區(qū)相對較集中，反應(yīng)表面積相對較小，但氧化深度增加、溫度提高；使還原區(qū)不僅面積增大，而且反應(yīng)深度增加，還原能力增強。即單位面積氣化能力增強。從而使氣化爐產(chǎn)量提高、生產(chǎn)穩(wěn)定。
如

圖1所示，本發(fā)明地下氣化爐煤層松動工藝是在地下氣化爐爐體內(nèi)部，從氣化通道(1)中按一定間距，掘若干條平行于或接近平行于氣流通道(2)的巷道——導(dǎo)松通道(4)，并在導(dǎo)松通道(4)的兩幫打眼放松動炮，以此產(chǎn)生人工松動煤(5)和礦壓松動煤(5′)。人工松動煤(5)是通過放松動炮形成的松動煤，礦壓松動煤(5′)是由于開掘?qū)赏ǖ?4)和放松動炮的影響，引起礦壓變化所形成的松動煤。我們把布置了導(dǎo)松通道(4)的氣化爐稱為導(dǎo)松氣化爐。
在構(gòu)建導(dǎo)松氣化爐中，本發(fā)明工藝的具體參數(shù)和說明如下1.導(dǎo)松通道(4)與相鄰氣流通道(2)間的實煤柱寬度一般選擇10～30m；以10～20m為優(yōu)選。
2.相鄰導(dǎo)松通道(4)之間的實煤柱寬度一般選擇5～25m，以5～15m為優(yōu)選。
3.導(dǎo)松通道(4)的長度與氣流通道(2)長度相一致當(dāng)氣化爐的兩氣流通道(2)長度相等時，可與氣流通道(2)長度相同；當(dāng)兩氣流通道(2)長度不等長時，可掘至兩氣流通道(2)上端的連線位置時止，即兩導(dǎo)引通道(3)底端連線位置。
4.導(dǎo)松通道(4)寬度1～3m。
5.松動炮的布置范圍導(dǎo)松通道(4)兩幫煤壁、氣化通道(1)上幫煤壁、兩氣流通道(2)下端5～20m、靠爐體一側(cè)的煤壁。即圖1中的曲線部分。
6.松動炮炮眼布置炮眼開孔位置與底板距離為巷道高度的1/4～1/2，炮眼傾斜向下、眼底至煤層底板，或接近煤層底板。
7.松動炮炮眼深度1～3m。
8.松動炮炮眼間距1～5m。
9.松動炮的放炮松動順序先導(dǎo)松通道(4)，后氣化通道(1)，再后是氣流通道(2)下端。其中，導(dǎo)松通道(4)放炮時按由上到下的順序進行，使煤處于放炮后的自然松散狀態(tài)即可。
工作原理由于布置了導(dǎo)松通道(4)，使氣化通道(1)上幫煤壁的受力狀態(tài)失去了均衡性，首先是氣化通道(1)與導(dǎo)松通道(4)相交處的兩側(cè)煤角受力較大，當(dāng)壓力逐漸增大到一定程度時，引起煤角松動和散落，或稱導(dǎo)松，并由此使煤層這種受力的不平衡性及煤壁的松動散落現(xiàn)象不斷向兩側(cè)來回交錯傳遞。
我們稱氣化通道(1)中因受力不平衡而引起的、先受力較大后被壓松動或散落的凸出部分為導(dǎo)松角。在導(dǎo)松通道(4)處首先松動散落的煤角稱為起始導(dǎo)松角(α1)。在起始導(dǎo)松角(α1)松動散落后，在其兩側(cè)形成兩個新的導(dǎo)松角，稱為二次導(dǎo)松角(α2)，以后依次類推。隨著起始導(dǎo)松角(α1)引起的多次松動傳遞的進行，使相鄰兩導(dǎo)松通道(4)間的氣化煤壁逐漸形成一個向下山方向凸出的錐形，我們稱錐形頂端為中心導(dǎo)松角(α2)；同時，中心導(dǎo)松角(α2)的松動散落又向兩側(cè)傳遞。這樣就形成由起始導(dǎo)松角(α1)到中心導(dǎo)松角(α2)，又由中心導(dǎo)松角(α2)到起始導(dǎo)松角(α1)的煤層松動循環(huán)，使氣化面不斷形成礦壓松動煤(5′)。
圖2中的A～H示出兩導(dǎo)松通道間由起始導(dǎo)松角到形成中心導(dǎo)松角的過程。圖2-A示出起始導(dǎo)松角(α1)；圖2-B示出初次導(dǎo)松；圖2-C示出二次導(dǎo)松角(α2)；圖2-D示出二次導(dǎo)松；圖2-E示出n次導(dǎo)松角(αn)；圖2-F示出n次導(dǎo)松；圖2-G示出中心導(dǎo)松角(α2)；圖2-H示出中心導(dǎo)松。在圖2中人工松動煤略。
礦壓松動煤又分為動壓松動煤和靜壓松動煤。動壓松動煤是指伴隨周期來壓頂板劇烈移動垮落時而產(chǎn)生的松動煤，由于此種情況下煤壁受力較大，故松動煤量較多，對氣化較有利。而在頂板周期來壓之間，頂板相對較穩(wěn)定，但仍有緩慢下沉和位移，煤壁在這種相對靜壓作用下產(chǎn)生的松動煤，我們稱之為靜壓松動煤。
礦壓松動煤雖具有以上總體松動傳遞規(guī)律，但在具體松動傳遞中，并非一一對稱，而具有非均衡性。具體表現(xiàn)為一是動壓松動煤量大，而靜壓松動煤量相對較??；二是導(dǎo)松角的具體大小及松動煤量具有非均勻性，其具體傳遞具有交錯性和非對稱性；三是由地質(zhì)情況引起的非均衡性等。這種礦壓松動煤的非均衡性，一方面使松動煤不斷進行，另一方面使氣化面煤壁在平面上成為不規(guī)則的曲線，如圖3所示。圖3中的人工松動煤略。
權(quán)利要求
1.一種地下氣化爐煤層松動工藝，在由氣化通道(1)、氣流通道(2)及其導(dǎo)引通道(3)構(gòu)建的地下氣化爐中，其特征在于在地下氣化爐爐體內(nèi)部，從所說的氣化通道(1)中按一定間距，掘若干條平行于或接近平行于氣流通道(2)的巷道——導(dǎo)松通道(4)，并在導(dǎo)松通道(4)的兩幫打眼放松動炮，以此形成人工松動煤(5)，并利用礦壓變化形成礦壓松動煤(5′)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下氣化爐煤層松動工藝，其特征在于所說的導(dǎo)松通道(4)與相鄰氣流通道(2)間的實煤柱寬度為10～30m；導(dǎo)松通道(4)之間的實煤柱寬度為5～25m。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的地下氣化爐煤層松動工藝，其特征在于所說的導(dǎo)松通道(4)與相鄰氣流通道(2)間的實煤柱寬度為10～20m；導(dǎo)松通道(4)之間的實煤柱寬度為5～15m。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下氣化爐煤層松動工藝，其特征在于所說的松動炮炮眼與底板的距離為巷道高度的1/4～1/2，炮眼傾斜向下、眼底至底板附近，炮眼深度1～3m，炮眼間距1～5m。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下氣化爐煤層松動工藝，其特征在于所說的導(dǎo)松通道(4)的長度與氣流通道(2)的長度相一致；其寬度為1～3m。
全文摘要
一種地下氣化爐煤層松動工藝，涉及煤炭地下氣化領(lǐng)域。通過在地下氣化爐爐體內(nèi)部，從氣化通道中按一定間距，掘若干條平行或接近平行于氣流通道的導(dǎo)松通道，并在導(dǎo)松通道的兩幫放松動炮，以此形成人工松動煤，并且利用礦壓變化形成礦壓松動煤。從而解決氣化爐體煤層透氣性差的問題，增大氣化反應(yīng)的面積，增強氣化面單位面積氣化能力，從而增強地下氣化爐氧化還原反應(yīng)能力，提高地下氣化爐的產(chǎn)量和穩(wěn)定性。
文檔編號E21B43/295GK1419036SQ02135959
公開日2003年5月21日 申請日期2002年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月4日
發(fā)明者劉寶銀, 鄭珂, 邱波 申請人:新汶礦業(yè)集團有限責(zé)任公司煤氣站