1.3 Метод газифікації вугільного пласта в свердловинах-газогенераторах

В целях упрощения подготовки участка угольного пласта к газификации был испытан также метод, применяющий вместо дробления пласта пронизывание его близко расположенными друг к другу скважинами.

Эти скважины становятся как бы искусственными трещинами в угольном пласте, во много превосходящими своим сечением природные трещины и поэтому обеспечивающими проход по ним дутья и газа при сравнительно низком, т. е. экономически более выгодном, давлении.

Но для подготовки участка угольного пласта к газификации этим методом необходимо в пласте пробурить параллельные скважины, отстоящие одна от другой на расстоянии, примерно равном мощности угольного пласта. При малой и средней мощности угольных пластов и при современном состоянии буровой техники невозможно осуществлять бурение таких скважин на сколько-нибудь значительное расстояние, так как скважины часто выходят из пласта в кровлю или почву и пересекаются между собой.

Выгазовывание угля при этом методе протекает вокруг каждой скважины без регулировки. При параллельной работе нескольких скважин это приводит к неравномерному выгазовыванию угля вокруг каждой из них и к расстройству процесса газификации, так как по отдельным скважинам с уже выгазованным углем дутье проходит в газосборный канал и дожигает газ, который дают скважины с еще невыгазованным углем.

По изложенным причинам этот метод также не получил применения.

Кроме экономического фактора, на пути развития методов газификации угля в пласте с искусственным дроблением и скважинами-газогенераторами стоит еще одно препятствие — это их трудное бесшахтное выполнение.

1.4 Метод газификации угля в пласте струей дутья

Трудности, встретившиеся на пути создания рациональной технологии газификации угля в пласте, базирующейся на ведении процесса в слое угля, методов газификации, для которых не требуется создания слоя из дробленого угля.

Такие методы газификации угля были созданы впервые в мировой технике в СССР в 1933-1934 гг.

При одном из этих методов газификация угля осуществляется струей дутья, а при другом — потоком дутья в канале, расположенном полностью или частично в угольном пласте.

Рис. 1.2. Схема фронтального метода газификации угля в пласте: 1 – сопло, направляющее струю дутья на огневой забой; ОЗ – огневой забой.

Газификация углей струей дутья, т. е. фронтальным методом (рис. 1.2), производится следующим образом. На разожженную угольную поверхность дутье подается струей, при этом в зависимости от скорости и состава дутья и от расстояния между соплом, выпускающим струю, и угольной поверхностью образуется горючий газ соответствующего качества.

Этот метод газификации пока не нашел практического применения из-за трудностей конструктивного оформления.

1.5 Метод газифікації вугілля в каналі

Метод газификации угольного пласта осуществляется в канале с регулировкой прохода по нему дутья и газа и с индивидуальным контролем за процессом газификации, протекающим в каждом канале при их параллельной работе.

Метод газификации угля в канале базируется на том, что, если горящую поверхность угольного пласта омывать потоками дутья и газа, то при этом можно получить горючий газ и выгазовать определенное количество угля.

Для ведения газификации этим методом необходимо в угольном пласте создать канал такого сечения или точнее с таким гидравлическим сопротивлением, чтобы по нему проходили дутье и газ в надлежащем количестве при экономически приемлемом давлении.

Метод газификации угольного пласта в канале называют также поточным методом газификации.

В настоящее время чаще всего для выгазовывания участка угольного пласта поточным методом он оконтуривается соответствующим каналом (или каналами) газификации, в один конец которого подается дутье, через другой отводится газ.

Этот метод подземной газификации углей имеет много конструктивных схем, в которых учитываются геологические особенности залегания угольного пласта и уровень техники сооружения подземных газогенераторов.

Как видно из рис. 1.3, подземный газогенератор № 1 Горловской станции Подземгаз в 1934 г. выполнялся в основном с применением горных работ. Главные каналы газификации были представлены штреком и гезенками, а вскрытие пласта выполнено шахтой и шурфами. И только часть каналов газификации была выполнена в виде скважин, пробуренных по угольному пласту. Это была первая практическая попытка замены каналов газификации, создаваемых штреками и гезенками, каналами газификации из скважин, пройденных по угольному пласту с поверхности земли.

Рис. 1.3. Схема конструктивного оформления подземного газагенератора №1 Горловской станции Подземгаз: 1 – земная поверхность; 2 – выход угольного пласта под наносы; 3 – ствол наклонной шахты; 4 – квершлаг; 5 – штрек; 6 – огнестойкая перемычка; 7 – гезенки; 8 – стволы скважин в угольном пласте; 9 – вертикальные шурфы; 10 – наклонные скважины вскрытия.

У подземных газогенераторов № 5 и 6 Горловской станции Подземгаз, построенных в 1937 г., уже все каналы газификации, расположенные по падению пласта (10), выполнены в виде скважин, пройденных по угольному пласту с поверхности земли. И только канал газификации, расположенный по простиранию пласта (7), выполнен в виде штрека, из-за которого собственно и пришлось проходить ствол шахты (рис. 1.4).

Рис. 1.4. Схема конструктивного оформления подземных газагенераторов №5 и №6 Горловской станции Подземгаз: 1, 2, 3 – то же что и на рис. 1.3; 4 – штрек на нижележащем пласте; 5, 6 – квершлаги; 7, 8 – штрек; 9 – стволы наклонных скважин вскрытия; 10 – каналы газификации.

Развитие техники подземной газификации углей к 1956 г. позволило на подземном газогенераторе № 2 Южно-Абинской станции Подземгаз пройти все каналы газификации уже бесшахтным способом и тем самым исключить полностью горные работы (рис. 1.5).

Рис. 1.5. Схема оформления подземного газогенератора №2 Южно-Абинской станции Подземгаз: 1, 2, – то же что и на рис. 1.3; 3 – угольный пласт; 4 – наклонные скважины вскрытия для отвода газа; 5 – каналы газификации для подачи дутья, пробуреные по падению пласта; 6 – наклонные скважины вскрытия для подачи дутья; 7 – вертикальные скважины вскрытия (для образования соединительного канала газификации АВ), 8 – скважина для дренажа подземных вод; CD – верхняя граница газификации пласта.

Метод газификации угольного пласта в канале широко применяется в настоящее время как технологическая основа подземной газификации углей.

Относительная простота конструктивного оформления газификации угля в пласте этим методом облегчила нахождение технического решения проблемы бесшахтной подземной газификации углей.