2.2.Способы подготовки подземных газогенераторов

В настоящее время применяется бесшахтная подготовка газогенераторов, при которой горные выработки заменяются скважинами, направленными с поверхности к пласту.

Горизонтальные пласты вскрываются сеткой вертикальных скважин через 25–30 м друг от друга. Для начала газификации пробуривают первые 3–4 ряда скважин (рис. 18 .93). Бурение последующих рядов скважин производится в процессе газификации пласта.

Рисунок 18.93 – Технологическая схема фильтрационного метода подземной газификации угля

1 – ряд розжиговых скважин; 2 – ряд газоотводящих скважин; 3 – ряд дутьевых скважин

При бурении скважин пласт перебуривается на ²/₃ его мощности; затем скважина промывается водой и обсаживается трубами. Производится тампонаж затрубного пространства для герметизации. После этого скважина углубляется в пределах оставшейся мощности пласта.

Пологие, наклонные и крутые пласты вскрываются наклонными скважинами, которые обычно бурятся со стороны лежачего бока пласта (рис. 18 .94). Место ввода полевой скважины в пласт располагают на 10‑20 м ниже зоны выветривания угля, а дальше ее бурят по падению пласта до глубины заложения ряда вертикальных скважин. На участке газификации угля скважины трубами не обсаживаются. Для подачи дутья используются полевые наклонные скважины 6, которые включаются в работу по мере перемещения огневого забоя вверх по восстанию пласта.

Рисунок 18.94 – Технологическая схема вскрытия пласта и подготовки газогенератора при бесшахтном методе подземной газификации угля

1–6 – скважины, соответственно, вскрывающие пласт, газоотводящие, вертикальные розжиговые, наклонные по породе сбоечные и полевые наклонные для подачи дутья;

Образование каналов газификации производится следующими способами:

• воздушно-огневым (фильтрационным);

• электрическим;

• гидроразрывом пласта;

• буровым.

При воздушно-огневом способе используется природная газопроницаемость пласта.

Первоначально перед розжигом угля производится продувка пласта между двумя скважинами воздухом под давлением для увеличения проницаемости пласта за счет отжима воды из пор и трещин. Затем в одну из скважин подают раскаленный кокс, а в другую нагнетают воздух, сжатый до 3–5 атмосфер. Воздух фильтруется в сторону очага горения, которое распространяется в направлении дутьевой скважины, с образованием канала газификации. По мере выгазовывания угля дутье переносят в соседние скважины (рис. 18 .93).

Воздушно-огневой способ применяют на пластах с большой пористостью (преимущественно на бурых углях). Основной недостаток — низкая скорость образования сбоечного канала.

При электрической сбойке скважин в них к угольному пласту опускаются электроды, к которым прикладывается напряжение 2000–4000 В с силой тока до 1200 А. В результате происходит постепенный прогрев пласта до температуры 300–600°С с образованием канала, заполненного пористым коксом. Канал этот расширяется с помощью сжатого воздуха до требуемых размеров.

Хотя электрический способ сокращает время сбойки скважин в 2–3 раза по сравнению с воздушно-огневым, он не нашел широкого применения по ряду причин, главной из которых является условие его применения — на слабообводненных пластах.

Способ образования каналов газификации с помощью гидроразрыва пласта заключается в том, что в угольный пласт по скважинам нагнетается вода под большим давлением. При достижении критической величины, превышающей величину горного давления в районе сбойки, происходит разрыв пласта с образованием трещин и щелей, что значительно повышает его газопроницаемость. Для предупреждения смыкания трещин после снятия давления производят нагнетание жидкости с кварцевым песком.

Способ показал высокую эффективность и находит все большее применение на практике.

Сбойка вскрывающих скважин буровым способом осуществляется путем бурения с поверхности направленных наклонно-горизонтальных скважин (см. рис. 18 .94). Горизонтальная часть скважины, пробуренная по пласту, используется как канал газификации. Розжиг производится путем подачи в вертикальные скважины раскаленного кокса.