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.

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).

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. 1.3. 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.

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.

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

Относительная простота конструктивного оформления газификации угляв пласте этим методом облегчила нахождение технического решения проблемы бесшахтнойподземной газификации углей.

Рис. 1.4. 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.