[发明专利]煤炭地下气化气化炉地下水防控方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤炭地下气化气化炉地下水防控方法及装置，尤其是涉及一种无井式煤炭地下气化气化炉地下水防控方法及装置。

背景技术

煤炭地下气化就是将处于地下的煤炭直接进行有控制地燃烧，通过对煤的热作用及化学作用产生可燃气体的过程，具有安全性好、投资少、效益高、污染少等优点，深受世界各国的重视，被誉为第二代采煤方法。但对于无井式地下气化而言，可人工进行的操作均在地面，难以对地下进行直接干预。由于煤炭在地下进行开采，对于煤层上覆充水含水层，在煤炭地下气化过程中，煤层内会形成一定长度、宽度、高度的气化通道，随着气化过程的进行气化通道的形态也会发生改变，在地下气化过程中，对于气化煤层隔水顶板的保护难度较大，而且气化通道内温度较高，在高温状态下，软岩隔水顶板的水文地质参数也会发生改变，煤层上覆充水含水层极有可能与煤层发生水力联系，影响气化炉的正常运行，严重时可能会发生淹炉，给气化炉带来毁灭性的损失。

现有的疏干、降压技术分别是指煤层顶板或煤层含水层的疏干，以及使煤层底板含水层降压，使煤层底板含水层水压降低至采煤安全水压。疏干能调节流入矿井的水量及含水层水和水压(位)的动态特征，矿井疏干的目的是预防地下水突然涌入矿井，避免灾害事故，改善劳动条件，提高劳动生产率，消除地下水静水压力造成的破坏作用等，是煤矿防治水的一种主要措施。对于大水矿区，为了减少矿井涌水量，应采取截流、浅排和排、供、生态环保三位一体结合等辅助措施，与疏干工作统筹考虑，进行综合防治。但此种地下水的控水方法是要把煤层以上上覆充水含水层的水位进行疏干，将该层地下水抽干。

现有常规煤炭开采领域的疏干降压技术不适用于煤炭地下气化顶板水防治，尤其是无井式煤炭地下气化顶板水防治。

1、在常规煤炭开采中，通常是采用疏干的方式进行处理，须将气化煤层上覆充水含水层内地下水全部排空，比起降低该含水层其承压性而言，成本高。

2、常规的疏干开采将煤层上覆充水含水层内地下水全部排空，会引起地表沉降，严重的影响地面建筑，交通运输以及农田耕作和灌溉。

3、常规疏干排水将疏干水直接排放，在水质较差的情况下，未经处理直接排放会对环境造成很大的污染，而如果对水质进行处理，成本较高。

4.“煤层上覆充水含水层内”含有一定的水，对于煤炭地下气化来说还是有必要的，因为适量的水有利于地下气化的煤气品质的提升，因为水可作为气化剂参与反应，这实质是“控水”的要求之一，但是现有技术将水排空无法满足所述的“控水”要求。

因而需要一种切实有效的方法来对煤层上覆充水含水层进行处理。通过对其进行合理地处理能够有效地解决上覆充水含水层对于气化炉的影响，起到控水、防水的目的。

发明内容

针对相关技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种煤炭地下气化气化炉地下水防控方法及装置，有效防止地下水对煤炭地下气化尤其是无井式煤炭地下气化的破坏。

为实现上述目的，一方面本发明提供了一种煤炭地下气化气化炉地下水防控方法，包括：将煤炭地下气化气化炉顶板上的上覆充水含水层中的一部分水，从降压排水井抽排出；将抽排出的水经注水井回注到注水层中，注水层与上覆充水含水层为同一含水层或不同含水层；其中，在对上覆充水含水层进行抽排水之后，降压排水井中的地下水位等于或小于气化炉的安全设计水位。

优选地，在注水层与上覆充水含水层为同一含水层时，将注水井布置在距离降压排水井的2倍影响半径(影响半径是含水层的一个固有参数，影响半径就是其外水位是常值的范围，即抽(注)水井至含水层水位是常值处的距离)以外，其中，影响半径R的计算公式为：，K为上覆充水含水层渗透系数，S为上覆充水含水层水位降深。

优选地，对上覆充水含水层的抽排水是通过抽水泵进行的，其中将抽水泵设在降压排水井中，并始终保持在地下水位之下。

另一方面，本发明还提供一种煤炭地下气化气化炉地下水防控装置，包括：降压排水井，通入煤炭地下气化气化炉顶板上的上覆充水含水层中，并且仅在伸入上覆充水含水层的部分处与上覆充水含水层相通；注水井，通入注水层中并且仅在伸入注水层的部分处与注水层相通，注水层与上覆充水含水层为同一含水层或不同含水层；排水管道，其一端在降压排水井中伸入上覆充水含水层中，另一端伸入注水井中；以及将上覆充水含水层中的水泵入注水层中的抽水泵，设在降压排水井中与上覆充水含水层相通的位置处。

优选地，降压排水井包括由井管和过滤器构成的排水竖井，其中位于上覆充水含水层中的部分为过滤器，而排水竖井的其余部分由井管构成。