本發(fā)明涉及煤炭地下氣化技術領域，具體而言，涉及一種煤炭地下氣化通道及其方法。

背景技術：

鉆井式氣化技術利用水平定向鉆來構建氣化通道，該氣化通道為無填充物的自由通道，并將注氣點設置在靠近氣化通道末端的位置，隨著氣化過程的進行，將注氣點逐漸后退，完成煤層的氣化過程。在氣化過程中，氣化反應發(fā)生于自由通道中注氣點四周煤層的表面，煤層被逐漸消耗后，形成燃空區(qū)，燃空區(qū)的表面積決定了氣化反應的有效氣化面積，燃空區(qū)表面灰層的厚度決定了參與氣化反應的氣體擴散速率。隨著氣化過程的進行，雖然燃空區(qū)的面積逐漸增大，但是其表面的積灰越來越厚，抑制了氣體的擴散進程，導致氣化反應速率降低。

技術實現要素：

鑒于此，本發(fā)明提出了一種煤炭地下氣化通道及其方法，旨在解決現有煤炭地下氣化的煤層表面積灰嚴重問題。

一個方面，本發(fā)明提出了一種煤炭地下氣化通道，該氣化通道包括：氣化通道本體、注氣井、采氣井和定向井；其中，所述注氣井和所述采氣井通過所述氣化通道本體相連通；所述待氣化煤層內設置有所述定向井；所述定向井內設置有爆炸裝置，以使所述待氣化煤層松動爆破誘發(fā)煤層冒落。

進一步地，上述煤炭地下氣化通道，所述定向井為多個，并且，多個所述定向井并列設置于所述氣化通道本體的兩側且均與所述氣化通道本體間隔第一預設距離；各所述定向井內均設置有所述爆炸裝置。

進一步地，上述煤炭地下氣化通道，各所述定向井沿所述氣化通道本體的長度方向并列均勻設置，并且，沿所述氣化通道本體的長度方向任意相鄰的兩個所述定向井之間均間隔預設間距。

進一步地，上述煤炭地下氣化通道，所述爆炸裝置與所述待氣化煤層的頂板之間間隔第二預設距離。

進一步地，上述煤炭地下氣化通道，所述定向井與所述采氣井平行設置或所述定向井的軸線與所述采氣井的軸線呈夾角設置。

進一步地，上述煤炭地下氣化通道，所述定向井內填設有填充物，用于密封所述爆炸裝置。

本發(fā)明提供的煤炭地下氣化通道，通過爆炸裝置松動爆破煤層提高煤層裂隙的發(fā)育程度，通過煤炭地下煤層的氣化過程，自由通道四周煤層被氣化而形成燃空區(qū)，燃空區(qū)邊界向四周擴展而使松動煤層冒落，導致自由通道轉化為滲流通道，使煤層內積灰與待氣化煤層脫落，以便出現大尺度的塊煤和燃空區(qū)表面的新鮮煤層。因此，該氣化通道可以使積灰脫落大大提高氣化反應的有效表面積，以便改善煤炭地下的氣化效果。

另一方面，本發(fā)明提出了一種煤炭地下氣化方法，鉆定向井步驟，在氣化通道本體的兩側按預設間距鉆多個定向井；爆炸裝置布置步驟，在所述定向井的底端放置爆炸裝置以使所述爆炸裝置置于煤層的待氣化中間層；注氣管布置步驟，將所述注氣管的出口端放置于所述氣化通道本體的預設位置；引爆步驟，將與所述注入管出口端所處位置相對應的所述爆炸裝置引爆以使煤層松動爆破。

進一步地，上述煤炭地下氣化方法，所述注氣管布置步驟之前還包括：密封步驟，向所述定向井水泥灌漿以使所述定向井密封。

進一步地，上述煤炭地下氣化方法，所述引爆步驟之后還包括：煤層氣化步驟，煤層結構穩(wěn)定后，通過引燃和氣化劑使煤層進行氣化反應。

進一步地，上述煤炭地下氣化方法，所述氣化劑注入步驟之后還包括：再次氣化步驟，拉所述注入管使其后退預設長度后，將與所述注入管出口端所處位置相對應的所述爆炸裝置引爆并通過引燃和氣化劑使煤層進行再次氣化反應；重復所述再次氣化步驟直至所述注入管后退長度為預設總長度。

本發(fā)明提供的煤炭地下氣化方法，通過爆炸裝置松動爆破煤層提高煤層裂隙的發(fā)育程度，以使自由通道四周煤層被氣化時形成燃空區(qū)，燃空區(qū)邊界向四周擴展而使松動煤層冒落，導致自由通道轉化為滲流通道，使煤層內積灰與待氣化煤層脫落，以便出現大尺度的塊煤和燃空區(qū)表面的新鮮煤層。因此，該氣化方法可以使積灰脫落大大提高氣化反應的有效表面積，以便改善煤炭地下的氣化效果。

附圖說明

通過閱讀下文優(yōu)選實施方式的詳細描述，各種其他的優(yōu)點和益處對于本領域普通技術人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實施方式的目的，而并不認為是對本發(fā)明的限制。而且在整個附圖中，用相同的參考符號表示相同的部件。在附圖中：

圖1為本發(fā)明實施例提供的煤炭地下氣化通道的剖面結構示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的自由通道的結構示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例提供的滲流通道的結構示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例提供的煤炭地下氣化通道的俯視結構示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例提供的煤炭地下氣化方法的流程示意圖；

圖6為本發(fā)明實施例提供的煤炭地下氣化方法的又一流程示意圖；

圖7為本發(fā)明實施例提供的煤炭地下氣化方法的又一流程示意圖；

圖8為本發(fā)明實施例提供的煤炭地下氣化方法的又一流程示意圖。

具體實施方式

下面將參照附圖更詳細地描述本公開的示例性實施例。雖然附圖中顯示了本公開的示例性實施例，然而應當理解，可以以各種形式實現本公開而不應被這里闡述的實施例所限制。相反，提供這些實施例是為了能夠更透徹地理解本公開，并且能夠將本公開的范圍完整的傳達給本領域的技術人員。需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發(fā)明。

氣化通道實施例：

參見圖1，圖1為本發(fā)明實施例提供的煤炭地下氣化通道的剖面結構示意圖。如圖所示，該氣化通道可以包括：氣化通道本體4、注氣井5、采氣井6和定向井1。

其中，注氣井5和采氣井6可以通過氣化通道本體4相連通。本領域技術人員應當理解的是，注氣井5和采氣井6均可以為待氣化煤層3內自煤層頂板31沿煤層向下(相對于圖1所示的位置而言)開鉆的井體。為提高開采效率，優(yōu)選地，注氣井5和采氣井6可以為垂直井體或近似垂直井體。氣化通道本體4為水平鉆井或近似水平井，注氣井5和采氣井6可以通過氣化通道本體4相連通，用于開采待氣化煤層3。

待氣化煤層3內可以設置有定向井1。具體地，定向井1可以自煤層頂板31沿煤層向下(相對于圖1所示的位置而言)開鉆的井體。為提高開采效率，優(yōu)選地，定向井1可以與采氣井6平行設置或定向井1的軸線可以與采氣井6的軸線呈夾角設置。為進一步提高開采效率，進一步優(yōu)選地，定向井1和采氣井6可以均為垂直井體。

定向井1內可以設置有爆炸裝置2，以使待氣化煤層3松動爆破誘發(fā)煤層冒落。具體地，爆炸裝置2可以設置于定向井1的底端，通過待氣化煤層3定位，當然，定向井1內也可以設置有擋板以便調節(jié)爆炸裝置2的位置。爆炸裝置2用于引發(fā)待氣化煤層3松動爆破以便誘發(fā)煤層冒落以將通道的結構由自由通道(如圖2所示)轉變?yōu)闈B流通道(如圖3所示)，以使自由通道中的自由通道本體轉變?yōu)闅饣瘏^(qū)。

可以看出，本實施例中提供的煤炭地下氣化通道，通過爆炸裝置松動爆破煤層提高煤層裂隙的發(fā)育程度，通過煤炭地下煤層的氣化過程，自由通道四周煤層被氣化而形成燃空區(qū)，燃空區(qū)邊界向四周擴展而使松動煤層冒落，導致自由通道轉化為滲流通道，使煤層內積灰與待氣化煤層脫落，以便出現大尺度的塊煤和燃空區(qū)表面的新鮮煤層。因此，該氣化通道可以使煤層內積灰脫落大大提高氣化反應的有效表面積，以便改善煤炭地下的氣化效果。

參見圖4，圖4為本發(fā)明實施例提供的煤炭地下氣化通道的俯視結構示意圖。在上述實施例中，定向井1可以為多個，并且，多個定向井1可以并列設置于氣化通道本體4的兩側且均與氣化通道本體4間隔第一預設距離。各個定向井1內均設置有爆炸裝置2。

具體地，多個定向井1可以均勻分為兩組，兩組定向井1可以針對氣化通道本體本體4一一對稱分布，各組定向井1均可以沿氣化通道本體4的長度方向并列設置，并且，各組定向井1與氣化通道本體4之間的距離可以為第一預設距離。其中，第一預設距離可以根據爆炸裝置2以及定向井1與氣化通道本體4之間的距離確定，本實施例中對其不做任何限定。

可以看出，本實施例中通過多個置于氣化通道本體兩側的定向井以及爆炸裝置可以進一步提供煤層的松動爆破進一步提高煤層裂隙的發(fā)育程度，進而以使煤層內更多的積灰與待氣化煤層脫落，以便出現更多大尺度的塊煤和燃空區(qū)表面的新鮮煤層，以便進一步改善煤炭地下的氣化效果。

在上述實施例中，各定向井1可以沿氣化通道本體4的長度方向并列均勻設置，并且，沿氣化通道本體4的長度方向任意相鄰的兩個定向井1之間均可以間隔預設間距。其中，預設間距可以根據爆炸裝置的爆炸能力確定，本實施例中對其不做任何限定?？梢钥闯觯緦嵤├型ㄟ^并列均勻設置的定向井1和爆炸裝置2可以使煤層均勻松動和爆破，以便均勻的提高煤層裂隙的發(fā)育程度。

在上述實施例中，爆炸裝置2可以與待氣化煤層3的煤層頂板31之間間隔第二預設距離。具體地，為進一步提高煤層的松動和爆破，第二預設距離可以與爆炸裝置2可以與待氣化煤層3的煤層底板32之間的距離相等，即爆炸裝置2可以位于待氣化煤層3的中間層(相對于圖1所示的位置而言)?？梢钥闯?，爆炸裝置2位置的約束可以確保待氣化煤層3上下的煤均受其影響。

在上述實施例中，定向井1內可以填設有填充物7，用于密封爆炸裝置2。具體地，填充物7可以為混凝土，當然也可以為其他填充物，本實施例中對其不做任何限定。其中，混凝土7可以通過水泥灌漿的方式對其進行填充，以便密封爆炸裝置2，防止爆炸裝置2引爆時危害到其他物體。

綜上所述，本實施例中提供的煤炭地下氣化通道，通過爆炸裝置松動爆破煤層提高煤層裂隙的發(fā)育程度，通過煤炭地下煤層的氣化過程，自由通道四周煤層被氣化而形成燃空區(qū)，燃空區(qū)邊界向四周擴展而使松動煤層冒落，導致自由通道轉化為滲流通道，使煤層內積灰與待氣化煤層脫落，以便出現大尺度的塊煤和燃空區(qū)表面的新鮮煤層。因此，該氣化通道可以大大提高氣化反應的有效表面積，以便改善煤炭地下的氣化效果。

氣化方法實施例：

參見圖1和圖5，該方法可以包括如下步驟：

鉆定向井步驟s1，在氣化通道本體的兩側按預設間距在待氣化煤層中鉆多個定向井。

具體地，可以在氣化通道本體4的兩側與氣化通道本體4之間間距均為第一預設距離的位置沿著氣化通道本體4的長度方向按照預設間距在待氣化煤層3中鉆兩排多個并列均勻設置的定向井1。定向井1可以與待氣化煤層3氣化時的注氣點一一對應。

爆炸裝置布置步驟s2，在定向井的底端放置爆炸裝置以使爆炸裝置置于煤層的中間層。

具體地，可以將爆炸裝置2放置在定向井1的底端，以使爆炸裝置2位于待氣化煤層3的中間層以便保證爆炸裝置2可以使待氣化煤層3均可以松動爆破。

注氣管布置步驟s3，將注氣管的出口端放置于氣化通道本體的預設位置。

具體地，首先，可以將注氣管8送入氣化通道本體4中，將注氣管8的出口端(如圖1所示的右端)放置于氣化通道本體4的預設位置。其中，預設位置可以根據實際情況確定，本實施例中對其不做任何限定。優(yōu)選地，預設位置可以為與氣化通道本體4的末端(如圖1所示的右端)之間的距離達到氣化通道本體4總長度的1/5～1/4。

引爆步驟s4，可以將與注入管出口端所處位置相對應的爆炸裝置引爆以使煤層松動爆破。

具體地，首先，確定與注入管8出口端(如圖1所示的右端)相對應的爆炸裝置2。一般而言，與其相對應的爆炸裝置2位于注入管8出口端(如圖1所示的右端)的前方(相對于圖1所示的位置而言)。然后，可以引爆該爆炸裝置2，以使對應位置的煤層松動爆破。

可以看出，本實施例中提供的煤炭地下氣化方法，通過爆炸裝置松動爆破煤層提高煤層裂隙的發(fā)育程度，以使自由通道四周煤層被氣化時形成燃空區(qū)，燃空區(qū)邊界向四周擴展而使松動煤層冒落，導致自由通道轉化為滲流通道，使煤層內積灰與待氣化煤層脫落，以便出現大尺度的塊煤和燃空區(qū)表面的新鮮煤層。因此，該氣化方法可以使積灰脫落大大提高氣化反應的有效表面積，以便改善煤炭地下的氣化效果。

參見圖6，圖6為本發(fā)明實施例提供的煤炭地下氣化方法的又一流程示意圖。如圖所示，該氣化方法可以包括如下步驟：

鉆定向井步驟s1，在氣化通道本體的兩側按預設間距在待氣化煤層中鉆多個定向井。

爆炸裝置布置步驟s2，在定向井的底端放置爆炸裝置以使爆炸裝置置于煤層的中間層。

密封步驟s5，可以向定向井水泥灌漿以使定向井密封。

具體地，可以通過水泥灌漿的方式向各個定向井1中灌注混凝土以使定向井1密封。

注氣管布置步驟s3，將注氣管的出口端放置于氣化通道本體的預設位置。

引爆步驟s4，可以將與注入管8出口端所處位置相對應的爆炸裝置2引爆以使煤層松動爆破。

可以看出，本實施例中通過水泥灌漿密封定向井1以密封爆炸裝置2，可以防止爆炸裝置2引爆時危害到其他物體。

參見圖7，圖7為本發(fā)明實施例提供的煤炭地下氣化方法的又一流程示意圖。如圖所示，該氣化方法可以包括如下步驟：

鉆定向井步驟s1，在氣化通道本體的兩側按預設間距在待氣化煤層中鉆多個定向井。

爆炸裝置布置步驟s2，在定向井的底端放置爆炸裝置以使爆炸裝置置于煤層的中間層。

密封步驟s5，可以向定向井水泥灌漿以使定向井密封。

注氣管布置步驟s3，將注氣管的出口端放置于氣化通道本體的預設位置。

引爆步驟s4，可以將與注入管出口端所處位置相對應的爆炸裝置引爆以使煤層松動爆破。

煤層氣化步驟s6，煤層結構穩(wěn)定后，通過氣化劑作用和引燃煤層使煤層進行氣化反應。

具體地，首先，待爆炸裝置2引爆煤層的地質結構狀態(tài)穩(wěn)定一段時間后，可以將氣化通道本體4末端(如圖1所示的右端)的煤層點燃；然后，過注氣管8將氣化劑注入氣化通道本體4的預設位置以使煤層進行氣化反應。

可以看出，本實施例中煤層的氣化過程可以使燃空區(qū)向四周擴張，使氣化通道上方的松動煤層實現冒落，堆積在氣化通道本體中，改變了氣化通道的結構，將原本無填充物的自由通道轉變?yōu)橛写蟪叨葔K煤堆積的滲流通道。

參見圖8，圖8為本發(fā)明實施例提供的煤炭地下氣化方法的又一流程示意圖。如圖所示，該氣化方法可以包括如下步驟：

鉆定向井步驟s1，在氣化通道本體的兩側按預設間距在待氣化煤層中鉆多個定向井。

爆炸裝置布置步驟s2，在定向井的底端放置爆炸裝置以使爆炸裝置置于煤層的中間層。

密封步驟s5，可以向定向井水泥灌漿以使定向井密封。

注氣管布置步驟s3，將注氣管的出口端放置于氣化通道本體的預設位置。

引爆步驟s4，可以將與注入管出口端所處位置相對應的爆炸裝置引爆以使煤層松動爆破。

煤層氣化步驟s6，煤層結構穩(wěn)定后，通過氣化劑作用和引燃煤層使煤層進行氣化反應。

再次氣化步驟s7，拉注入管使其后退預設長度后，將與注入管出口端所處位置相對應的爆炸裝置引爆并通過引燃和氣化劑使煤層進行再次氣化反應。

具體地，首先，可以拉注入管8的一端使注入管8后退預設長度以后退至后一個注入點，然后，引爆與該注氣點相對應的爆炸裝置2即引爆位于該注氣點前方的一個爆炸裝置2；最后，引燃氣化通道本體4的末端的煤層后，通過注入管8將該注氣點注入氣化劑使煤層再次發(fā)生氣化反應。其中，預設長度可以根據實際情況確定，本實施例中對其不做任何限定。

步驟s8，重復再次氣化步驟直至注入管后退長度為預設總長度。

具體地，重復再次氣化步驟s7直至注入管8后退長度為預設總長度直至注入管8的出口端后退至最后一個注氣點完成氣化反應。其中，預設總長度可以根據實際情況確定，本實施例中對其不做任何限定。

綜上所述，本實施例中提供的煤炭地下氣化方法，通過爆炸裝置松動爆破煤層提高煤層裂隙的發(fā)育程度，以使自由通道四周煤層被氣化時形成燃空區(qū)，燃空區(qū)邊界向四周擴展而使松動煤層冒落，導致自由通道轉化為滲流通道，使煤層內積灰與待氣化煤層脫落，以便出現大尺度的塊煤和燃空區(qū)表面的新鮮煤層。因此，該氣化方法可以使積灰脫落大大提高氣化反應的有效表面積，以便改善煤炭地下的氣化效果。

需要說明的是，由于本實施例中的氣化方法與氣化通道原理相同，相關之處可以相互參照。

顯然，本領域的技術人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內。