способ подземной газификации свиты угольных пластов

Формула изобретения

1. Способ подземной газификации свиты угольных пластов, включающий попутную дегазацию их с помощью скважин, пробуренных с поверхности, отличающийся тем, что сначала любым известным способом отрабатывают верхний угольный пласт свиты, формируют в его выработанном пространстве газосборный коллектор и производят герметизацию его со стороны дневной поверхности, а затем газифицируют остальные пласты свиты в восходящем порядке с отводом по дегазационным скважинам из газосборного коллектора метана, выделяющегося из подрабатываемого углепородного массива, и утечек генерируемого газа.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после создания газосборного коллектора остальные пласты свиты газифицируют одновременно с опережением каждого огневого забоя по нижележащему пласту относительно вышележащего.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке методом подземной газификации свиты пологих и наклонных угольных пластов с попутной дегазацией их.

Известен способ комбинированной разработки свиты угольных пластов, включающий дегазацию с отсосом метана на одних панелях и подземную газификацию угля (ПГУ) на других ранее дегазированных панелях с последующим смешиванием метана с генераторным газом (патент РФ №2100588, кл. Е21В 43/295, опубликован в 1997 г.). Сущность известного способа заключается в том, что панели последовательно подвергают сначала дегазации, а затем подземной газификации.

К недостаткам известного способа следует отнести низкую эффективность дегазации, не превышающую 20%, что связано с тем, что метаноотдача неразгруженного углепородного массива очень низкая.

Другим недостатком является то, что при проведении газификации над подземным газогенератором образуется зона разгрузки, где наблюдается повышенная газопроницаемость массива, а наличие избыточного давления в газогенераторе ведет к утечкам метана и газогенераторного газа на поверхность, что также снижает эффективность способа и ухудшает экологическую ситуацию.

Известен способ комплексной разработки угольных пластов, включающий частичное совмещение процессов дегазации и газификации (патент РФ №2251000, кл. E21F 7/00, заявлен 10.12.2003, опубликован в 2005 г., Б. №12). Сущность известного способа заключается в том, что по угольному пласту бурят с поверхности скважины и через них осуществляют гидродинамическое и огневое воздействие на угольный пласт с целью его разгрузки, после чего в систему скважин нагнетают нейтральный газ и производят тушение воспламененной зоны, а затем начинают дегазацию. Процесс газификации осуществляют после дегазации посредством повторного розжига и нагнетания дутья через обсаженные скважины.

Основным недостатком известного способа является низкая эффективность дегазации, т.к. термическая проработка скважин не обеспечивает необходимую разгрузку массива. Кроме того, известная технология предусматривает совмещение операций только на стадии подготовки, а процессы дегазации и газификации проводят в основном последовательно. Это требует значительных затрат времени и оказывает отрицательное влияние на эффективность способа.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности способа подземной газификации свиты угольных пластов путем предварительного создания над угленосной толщей газосборного коллектора и проведения с его помощью попутной дегазации и отвода утечек газа в процессе подземной газификации.

Предложен способ подземной газификации свиты угольных пластов, включающий попутную дегазацию их с помощью скважин, пробуренных с поверхности.

Отличием предложенного способа является то, что сначала любым известным способом, в том числе и методом подземной газификации, отрабатывают верхний угольный пласт свиты, формируют в его выработанном пространстве газосборный коллектор и производят герметизацию его со стороны дневной поверхности, а затем газифицируют в восходящем порядке остальные пласты свиты с отводом по дегазационным скважинам из газосборного коллектора метана, выделяющегося из подрабатываемого углепородного массива и утечек генерируемого газа.

Отличием предложенного способа является также то, что после создания газосборного коллектора остальные пласты свиты можно газифицировать одновременно с опережением каждого огневого забоя по нижележащему пласту относительно вышележащего.

Создание газосборного коллектора до проведения основных работ по дегазации свиты угольных пластов позволит использовать все восходящие потоки метана и утечек газа и довести эффективность дегазации подрабатываемого массива до 60-65%.

Сущность изобретения поясняется примерами его осуществления и чертежами, где на фиг.1 показана поочередная газификация свиты угольных пластов, а на фиг.2 - одновременная газификация всех угольных пластов свиты.

Методом подземной газификации с попутной дегазацией отрабатывают свиту, состоящую из угольных пластов пологого залегания 1, 2, 3, 4, 5 и 6. В первую очередь отрабатывают вышележащий пласт 6 свиты, который обычно бывает маломощным с небольшим газосодержанием. Отработку его ведут способом подземной газификации или обычным способом, например длинными столбами по простиранию с полным обрушением кровли. В результате отработки данного пласта образуется выгазованное (выработанное) пространство 7, заполненное обрушенными породами, выше которого находятся разгруженные породы. Из данной полости формируют газосборный коллектор 8. Например, если отработку пласта 6 вели методом ПГУ, то после завершения газификации панели огневой забой гасят и призабойное пространство заиливают через каналы газификации, чтобы предотвратить повторное возгорание огневого забоя. Кроме того, путем контурного заиливания 9 через скважины и заполнения провалов на поверхности герметизируют газовый коллектор во избежание утечек газа из него. С поверхности в коллектор бурят вертикальные дегазационные скважины 10, оборудуют их газоотсасывающими установками 11 и соединяют с магистральным трубопроводом 12. После подготовки газового коллектора начинают газификацию остальных пластов свиты.

Пример 1.

При последовательной газификации угольных пластов свиты в восходящем порядке, начиная с нижнего пласта 1, бурят на пласт направленные скважины 13, часть из которых используют для дутья, а часть - для отвода генерируемого газа. При движении огневого забоя 14 по пласту 1 в подработанном массиве формируется зона разгрузки, ограниченная со стороны забоя плоскостью, залегающей под углом сдвижений . В этой зоне углепородный массив разгружается от горного давления, повышается его проницаемость и вследствие этого происходит интенсивная дегазация пластов и междупластий. Поскольку в газосборном коллекторе 8 создается разрежение газоотсасывающей установкой 11, восходящие потоки метана и утечек генерируемого газа затягиваются в него и выдаются на поверхность в магистральный трубопровод 12. Генерируемый газ из полости газогенератора по скважинам 13 под действием избыточного давления через высокотемпературные фильтры 15 выдается на поверхность и после очистки поступает в магистральный трубопровод 12. После завершения газификации панели по пласту 1 аналогичным способом отрабатывают панели пласта 2, затем пласта 3 и т.д. в восходящем порядке. Таким образом, завершается газификация блока, состоящего из расположенных друг над другом панелей по всем пластам свиты. Далее рядом с оставлением барьерного целика шириной 100 м аналогично газифицируют следующий блок.

Пример 2.

При одновременной газификации остальных пластов 1, 2, 3, 4 и 5 свиты в пределах блока после создания газосборного коллектора 8 по каждому из указанных пластов бурят направленные скважины 13, часть из которых используют для дутья, а часть - для отвода генерируемого газа, а затем производят розжиг огневых забоев 14. В этом случае каждый огневой забой по вышележащему пласту должен отставать от огневого забоя по нижележащему пласту для того, чтобы на интервале этого отставания вышележащий пласт и междупластье полностью дегазировались вследствие подработки и предварительного нагрева. Генерируемый газ, как и в вышеописанном примере, по отводящим скважинам 13 и через высокотемпературные фильтры 15 выдается на поверхность и после очистки поступает в магистральный трубопровод 12.

Восходящие потоки метана и утечек генерируемого газа поступают в газосборник 8 и затем выдаются по скважинам 10 в магистральный трубопровод 12. Опережение огневого забоя по нижележащему пласту относительно вышележащего не должно превышать радиуса предварительного нагрева, который принимают равным 20·m, где m - мощность газифицируемого пласта, м.

При газификации одновременно всего блока свиты пластов значительно повышается производительность станции ПГУ за счет высокой концентрации работ.

Образование и использование газосборного коллектора при попутной дегазации по предложенному способу позволяет довести ее эффективность до 60-65%.