基于微波辐射的极薄煤层群原位气化开采方法与流程

本发明涉及一种原位气化开采方法，尤其是一种基于微波辐射的极薄煤层群原位气化开采方法，属于煤的地下气化技术领域。

背景技术：

在煤炭开采领域，随着开采强度的不断提高，部分矿井厚及中厚煤层储量日趋减少，极薄煤层逐渐成为主采煤层。厚度在0.8m以下的煤层称为极薄煤层，极薄煤层地质结构复杂，多成群分布；采高低，不利于使用大型开采设备；工作条件差，设备移动困难；工作面投入产出比、经济效益极低。因此，极薄煤层的开采难度极大。煤炭地下气化就是对地下煤层进行可控制燃烧，通过对煤的热作用及化学作用产生可燃气体的过程，原位气化能够有效解决极薄煤层群的开采难题。然而，传统的点火方法工艺复杂、能耗较高，由于煤的导热性极差，煤体升温速率较慢，另外，注入的h2o难以保持气化状态，由于煤体渗透率极低，反应气体难以与煤体充分接触，从而导致煤炭气化困难。

技术实现要素：

技术问题：本发明的目的是克服已有技术中存在的不足之处，提供一种方法简单、能够大幅提高煤炭气化效率的基于微波辐射的极薄煤层群原位气化开采方法。

技术方案：本发明的基于微波辐射的极薄煤层群原位气化开采方法，包括以下步骤：

a、根据极薄煤层地质信息数据，从地面穿过岩层向极薄煤层施工进气井和出气井，并从进气井在极薄煤层内施工水平井，水平井贯穿进气井和出气井，之后，在进气井的井口处连接进气管线，在出气井的井口处连接煤气管线；

b、在进气井和出气井之间从地面穿过岩层施工连通水平井的微波辐射井，将微波天线连接在同轴波导上并送入微波辐射井，直到微波天线送达极薄煤层位置处，在同轴波导外端连接波导转换器，波导转换器经矩形波导连接有微波发生器；

c、打开煤气管线，对极薄煤层内赋存的瓦斯进行抽采；

d、瓦斯抽采达标后，关闭煤气管线，通过进气管线从进气井向水平井内注入o2和h2o；

e、打开微波发生器，产生的微波依次通过矩形波导、波导转换器和同轴波导，最后到达微波天线并由微波天线向极薄煤层发射微波，利用微波热效应点燃煤体并使h2o气化，煤与o2和h2o反应生成煤气；

f、打开煤气管线，抽出产生的煤气。

所述的极薄煤层至少为一层。

所述进气井和出气井的间距为1000米。

有益效果：由于采用了上述技术方案，本发明能够大幅提高煤炭气化效率，由于水的介电常数较高，是极强的微波吸收体，通过微波辐射煤体内的水，可以使得水分子剧烈碰撞、升温并汽化，高温高压水蒸汽产生的热应力能够有效疏通煤体孔、裂隙，在煤体内形成裂隙网，从而提高热量在煤层内的传导速率及反应气体(o2和h2o)的渗透率，使得高温煤体能够充分接触反应气体，加快煤炭气化过程。该方法工艺简单，操作方便，在本技术领域内具有广泛的实用性。

附图说明

图1是本发明的基于微波辐射的极薄煤层群原位气化开采方法示意图。

图中：1-岩层，2-极薄煤层，3-进气井，4-出气井，5-水平井，6-进气管线，7-煤气管线，8-微波辐射井，9-微波天线，10-同轴波导，11-波导转换器，12-矩形波导，13-微波发生器。

具体实施方式

下面结合附图中的一个实施例对本发明作进一步的描述：

如图1所示，本发明的基于微波辐射的极薄煤层群原位气化开采方法，具体过程如下：

首先，根据极薄煤层地质信息数据，从地面穿过岩层1向极薄煤层2施工进气井3和出气井4，并从进气井3在极薄煤层2内施工水平井5，所述的极薄煤层2至少为一层，图1所示为三层。水平井5贯穿进气井3和出气井4，所述进气井3和出气井4的间距为1000米。之后，在进气井3的井口处连接进气管线6，在出气井4的井口处连接煤气管线7；其次，在进气井3和出气井4之间从地面穿过岩层1施工连通水平井5的微波辐射井8，三口井均与煤层群内的水平井贯通，将微波天线9连接在同轴波导10上并送入微波辐射井8，直到微波天线9送达极薄煤层2位置处，在同轴波导10外端连接波导转换器11，波导转换器11经矩形波导12连接有微波发生器13；然后，打开煤气管线7，对极薄煤层2内赋存的瓦斯进行抽采，瓦斯抽采达标后，关闭煤气管线7，通过进气管线6从进气井3向水平井5内注入o2和h2o；此后，打开微波发生器13，产生的微波依次通过矩形波导12、波导转换器11和同轴波导10，最后到达微波天线9并由微波天线9向极薄煤层2发射微波，利用微波热效应点燃煤体并使h2o气化，煤与o2和h2o反应生成煤气，最后，打开煤气管线7，抽出产生的煤气。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种基于微波辐射的极薄煤层群原位气化开采方法，由地面穿过岩层向极薄煤层施工进气井和出气井，并由进气井在极薄煤层内施工水平井，水平井贯穿进气井和出气井，在进气井和出气井中间施工微波辐射井，三口井均与煤层群内的水平井贯通，通过进气管线向煤层内注入O2和H2O，并利用微波辐射煤体中的水，由于水是极强的微波吸收体，微波能够对水迅速加热，产生的高温高压水蒸汽有利于煤体裂隙发育及热量的传递，高温煤体在充分接触反应气体后迅速气化。该方法充分利用微波辐射热效应提高煤体原位气化效率，工艺简单，操作方便，在本技术领域内具有广泛的实用性。

技术研发人员：李贺;施式亮;路洁心;叶青;鲁义;朱邵飞
受保护的技术使用者：湖南科技大学
技术研发日：2019.03.26
技术公布日：2019.07.30