专利名称：于煤层直接生产煤气的矿井与生产方法
技术领域：
本发明涉及一种煤炭资源的开发方法，即一种于煤层直接生产煤气的矿井与生产方法，属采矿技术。
现有煤炭开采矿井，在煤层内直接生产煤炭，巷道与生产系统复杂，投资高，产值低，事故多。现有于煤层内直接生产煤气的“煤的地下气化”，从地面直接向煤层打钻，人员远离煤层几百米在地面操作气化生产过程，气化生产过程难以监测和控制，无法商业化。
本发明的目的在于提供一种于煤层直接生产煤气的矿井与生产方法，人员在矿井内就近操作气化生产，就近监测、控制气化过程，从而既解决“煤的地下气化”所存在的技术、经济、环境问题，又解决产煤矿井存在的问题。
本发明气化矿井的主要内容是1、矿井包括由通风井和通风巷道构成的矿井通风系统，通风系统同时排水、运输和提升，提供人员在井下作业的条件；2、矿井包括由煤气通道(“通道”一词包括管道、井筒、巷道、钻孔或其它方式形成的孔洞，以下同)构成的井下煤气运输和流至地面的煤气运输系统，以及由注气钻孔和气化通道构成的注气系统；3、矿井以煤层内的气化通道构成“地下气化炉”，直接生产煤气，其一端与注气钻孔相连接，注入气化物，生产的煤气由另一端排入煤气通道，运至地面；4、矿井内生产煤气时，人员在其通风系统内操作气化过程，进行矿务工程施工作业。
本发明“气化矿井”生产煤气的方法为煤层内有气化通道(即“地下气化炉”)，其一端与煤气通道相连，另一端，由通风巷道向气化通道钻注气钻孔，孔内插入一根或一根以上的注气管后封孔，注气管与矿井的注气系统相连接；生产时，在气化通道内点火，由注气管向气化通道内注入气化物，气化通道煤壁发生煤的气化反应，生成的煤气排入煤气通道。
本发明所采取的于煤层连续、稳定生产煤气的技术措施还在于由煤层内的通风巷道向煤气通道方向钻一组注气钻孔，其开口处一定孔长内插入注气管后封孔，其余部分为裸孔；相邻的注气钻孔按序接替注气，气化生产持续进行。
本发明所采取的于煤层直接生产煤气的技术措施还在于在一个气化通道内，自通风巷道过注气钻孔置入两根或两根以上的注气管，其出气管口相距一段距离，进气端与气化物供给管线相联，逐根注气管按序接替注气，使气化生产持续进行；也可以两根或两根以上注气管同时注气生产。
本发明所采取的技术措施还在于由位于煤层底板的通风巷道向煤层钻一排贯通钻孔，其孔底在煤层内，采用贯通钻孔孔底水力冲孔、高压水射流钻孔或“反向燃烧”等技术，使各相邻贯通钻孔孔底相互连通，开成通道。
本发明所采取的技术措施还在于一种煤层内直接生产煤气的“气化工作面”，由两条通风巷道共用位于它们中间的一条煤气通道构成；煤气通道可以单独与一个煤气井直接连通，也可两个或两个以上的煤气通道共用一个煤气井。
本发明与已有技术相比的优点在于，提供了于矿井内以巷道或钻孔直接构筑煤层气化炉生产煤气的技术；人员可在巷道内就近控制气化生产，操作安全；解决了“煤的地下气化”所固有的技术、经济和环境问题以及煤矿直接生产煤炭带来的经济效益差、事故多等问题。该矿井及生产方法施工便利，成本低，适用性强。
下面，结合附图对本发明作进一步的描述，并说明应用本发明的最好途径。
图1、于煤层直接生产煤气的矿井与生产方法巷道(通道)布置简图。其中通风巷道1内设有气化物供给管线，人员于该巷监测、控制气化过程；煤气通道2用于收集、运输煤气；3为注气钻孔，内插注气管4；5为注气点；6为气化通道。图中箭头标V为通风，A为注气，G为煤气(以下同)。
图2、于煤层内直接生产煤气的一种生产接替方式。该图显示，当如图1所示，以注气钻孔3注气，气化通道6生产煤气，其气化煤壁后退至W1，与接替注气钻孔3-1相通时，于通风巷道1内操作，开启注气钻孔3-1的注气管4-1注气接替生产。当气化煤壁后退至W2与接替注气钻孔3-2相通时，即开启其内的注气管4-2接替生产。
图3、于煤层内直接生产煤气的一种生产接替方式。图中显示，由通风巷道1，过注气钻孔3，向气化通道6内插入多根注气管4-1、4-2、4-3、……，其注气管口为5-1、5-2、5-3、……。可以一个注气管注气生产，其余注气管按序逐管注气接替生产；也可以两个或两个以上的注气管同时注气生产。
图4、于煤层内直接生产煤气的一种生产接替方式。其中注气钻孔3-1、3-2、……为注气钻孔3的接替注气钻孔，注气钻孔3-1内置一条或一条以上的注气管4-1-1、4-1-2、4-1-3；注气钻孔3-2内置入注气管4-2-1、4-2-2、4-2-3……；当注气钻孔3气化生产，气化煤壁后退至W-1、W-2、W-3……时，与相邻注气钻孔3-1相通后，注气钻孔3-1即注气接替生产，而当其气化煤壁后退至W1-1、W1-2、W1-3……与注气钻孔3-2相通后，注气钻孔3-2即注气接替生产。
图5、于煤层内直接生产煤气的一种生产接替方式剖面图。通风巷道1位于煤层底板，3-1、3-2、3-3为注气钻孔，其与气化通道6的交点分别为5-1、5-2、5-3。注气钻孔3-1、3-2、3-3按序接替注气生产，或同时注气生产。
图6、于煤层内形成煤气通道2或气化通道6的一种方式图。图中由通风巷道1向煤层钻一排辅助钻孔3，其在煤层内的孔底连线为煤气通道2或气化通道6的设计位置，以物理方法、化学方法或电法使各辅助钻孔3孔底于煤层内贯通。
图7、露天气化矿井。其中通风巷道1、煤气通道2均与露天矿的煤墙7相连。
图8、独立煤气井气化工作面。总通风巷道10和11之间，每两条通风巷道1共用其间的煤气通道2，构成气化工作面13；每条煤气通道2直接与煤气井12相连。
图9、集中煤气井气化工作面。该图显示多个气化工作面的煤气通道2，通过巷道14共用一条煤气井12。
实施例1、露天气化矿井实施本发明的最好途径是在现有露天煤矿，建立于煤层直接生产煤气的矿井生产系统。如图7所示，由露天矿的煤墙7掘出一条或一条以上的通风巷道1，以掘进巷道或钻孔形成其间的煤气通道2，构成气化工作面13，采用本发明所述的煤气生产方法，气化煤气通道2两侧的煤壁，生成的煤气由煤气通道2直接运至地面。
实施例2、独立煤气井“气化工作面”如图8所示，矿井内总进风巷道10和总回风巷道11之间，每两条通风巷道1和位于其间的一条煤层内的煤气通道2，构成一个气化工作面13；每个气化工作面的煤气通道2与一个煤气井12相通。气化生产在通风巷道1和煤气通道2之间进行，气化煤壁沿煤层的倾斜方向向上、向后退，生产的煤气进入煤气通道2，并从煤气井12运至地面。该实施例可用本发明所给出的煤气生产方法中的任意一种进行。注气、注气点后退、监控、调控等工序均在通风巷道1内进行。
实施例3、集中煤气井“气化工作面”如图9所示的两个或两个以上的气化工作面的煤气通道2，通过巷道14与同一条煤气井12相通，采用本发明所述的煤气生产方法气化煤气通道2两侧的煤壁。生产的煤气由煤气通道2，经过巷道14至煤气井12运至地面。
权利要求
1.一种于煤层直接生产煤气的矿井，其特征为(1)矿井有由通风井和通风巷道(1)构成的矿井通风系统，提供人员在井下作业的条件；(2)矿井有由煤气通道(2)构成的井下煤气运输和流至地面的煤气运输系统，以及由注气钻孔(3)和气化通道(6)构成的注气系统；(3)矿井以煤气层内的气化通道(6)构成地下气化炉，直接生产煤气，其一端与注气钻孔(3)相连接，注入气化物，生产的煤气由其另一端排入煤气通道，运至地面；(4)矿井内生产煤气时，人员在其通风系统内操作气化生产过程，进行矿务工程施工作业。
2.一种如权利要求1所述矿井内于煤层直接生产煤气的方法，其特征在于煤层内有气化通道(6)，其一端与煤气通道(2)相连；另一端由通风巷道(1)向气化通道(6)钻注气钻孔(3)，孔内插入一根或一根以上的注气管(4)后封孔，注气管(4)与矿井的注气系统相连接；生产时，在气化通道(6)内点火，由注气管(4)向气化通道(6)内注入气化物，气化通道(6)两侧煤壁发生煤的气化反应，生成的煤气排入煤气通道(2)。
3.一种如权利要求1、2所述的于煤层直接生产煤气的生产接替方法，其特征在于由煤层内的通风巷道(1)向煤气通道(2)方向钻一组注气钻孔(3、3-1、3-2……)，其开口处一定孔长内分别插入注气管(4、4-1、4-2……)后封孔，其余部分为裸孔；相邻的注气钻孔按序接替注气，气化生产持续进行。
4.一种如权利要求1、2所述的于煤层内直接生产煤气的生产接替方法，其特征在于在一个气化通道(6)内，自通风巷道(1)过注气钻孔(3)置入两根或两根以上的注气管(4、4-1、4-2……)，其出气管口相距一段离；进气端与气化物供给管线相连，逐注气管按序接替注气，使气化生产持续进行；也可两根或两根以上注气管同时注气生产。
5.一种如权利要求1、2、3、4所述的于煤层直接生产煤气的矿井的煤层内通道形成的方法，其特征在于由位于煤层底板的通风巷道(1)向煤层钻一排贯通注气钻孔(3)，其孔底在煤层内；采用贯通钻孔(3)孔底水力冲孔、高压水射流钻孔或“反向燃烧”等技术，使各相邻贯通钻孔孔底相互连通，形成通道。
6.一种如权利要求1、2、3、4所述的于煤层内直接生产煤气的气化工作面(13)，其特征在于工作面由两条通风巷道(1)共用位于它们中间的一条煤气通道(2)构成；每个工作面的煤气通道(2)可以单独与一个煤气井(12)直接连通，也可两个或两个以上的工作面的煤气通道(2)共用一个煤气井(12)。
全文摘要
本发明涉及一种于煤层直接生产煤气的矿井与生产方法。气化矿井包括通风系统、井下煤气运输系统和注气系统。“地下气化炉”由煤层内的气化通道构成。生产时,由煤层内的通风巷道向煤气通道方向钻一组注气钻孔,其开口处插入注气管后封孔;通过注气管向气化通道内注入气化物,同时在气化通道内点火生产煤气;相邻的注气钻孔按序接替注气,气化生产持续进行。本发明允许人员在矿井内就近操作气化生产,因此,既可解决“煤的地下气化”所存在的技术、经济、环境问题,又可解决产煤矿井存在的问题。
文档编号E21B43/243GK1197153SQ9810219
公开日1998年10月28日 申请日期1998年5月29日 优先权日1998年5月29日
发明者柴兆喜 申请人:柴兆喜