[发明专利]煤层上方岩层的加固方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤层上方岩层的加固方法。

背景技术

地下气化过程是一种全新的采煤方法，与传统的物理采煤法有着根本的区别，地下气化是一种化学采煤法，即将埋藏在地下的煤炭就地进行有控制的燃烧，通过对煤的热作用与化学反应生产可燃气体输送出来。

然而在对待气化煤层进行气化的过程中，燃空区会沿着气化通道的延伸方向逐渐扩展。煤层上方岩层(即煤层顶板)中包括弱含水层，随着燃空区的逐渐扩展，煤层上方岩层承受的压力不断加大，一旦煤层上方岩层塌陷，其中的水就会进入到地下气化炉中，使得气化炉的温度降低，甚至会熄灭火焰，造成地下气化的失败。

在现有的地下气化技术中，很少有提到加强煤层顶板强度的专利，专利200910307130.9中提到一种煤层顶板支撑柱预留的方法，这个专利主要是向煤层的一段中注入水泥等混凝材料，然后再气化，这种方法操作简单，但预留在煤层中的水泥柱会影响气化效果，使整个气化炉在气化过程中难以统一控制和调控；另外，现有技术的调控时间主要是在地下气化炉建炉过程中，灵活性不高，如遇到工艺变更会造成资源的浪费。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够增加待气化煤层上方的岩层的强度的煤层上方岩层的加固方法。

为实现上述目的，本发明提供一种煤层上方岩层的加固方法，在待气化煤层气化前或气化过程中，在待气化煤层上方的岩层中建立通道；在待气化煤层气化过程中，包括如下步骤：步骤1，向通道的位于当前燃空区上方的部分注入制冷剂；步骤2，当当前燃空区扩展形成新当前燃空区时，向通道的位于新当前燃空区上方的部分注入制冷剂；步骤3，以新当前燃空区作为当前燃空区，返回步骤2循环，直至待气化煤层气化完毕。

根据本发明，步骤1执行为：在待气化煤层上方的岩层中建立水平井，并且对应于当前燃空区由水平井的内壁向外延伸建立加固孔，向水平井中注入制冷剂；步骤2执行为：当当前燃空区扩展形成新当前燃空区时，对应于新当前燃空区中除去当前燃空区的区域由水平井的内壁向外延伸建立新加固孔，向水平井中注入制冷剂。

根据本发明，在步骤1中，在加固孔建立完毕后，在水平井中设置套管，加固孔相对于套管露出；在步骤2中，沿当前燃空区的扩展方向移动套管，并在移动后的套管的前方设置新加固孔。

根据本发明，在步骤2中，新加固孔设置在套管的前方50cm处。

根据本发明，在步骤1中，当地下气化所产生的煤气的带水量大于第一预设值时，建立水平井。

根据本发明，在步骤1中建立至少两个加固孔，至少两个加固孔围绕水平井均匀设置；在步骤2中建立至少两个新加固孔，至少两个新加固孔围绕水平井均匀设置。

根据本发明，在步骤2中，当前燃空区扩展第三预设值后形成新当前燃空区，套管的移动距离大于或等于第三预设值。

根据本发明，通过射孔钻由水平井的内壁向周围岩层射孔，建立步骤1中的加固孔和步骤2中的新加固孔。

根据本发明，在步骤2中，在当前燃空区扩展的过程中，持续保持向通道的位于当前燃空区上方的部分注入制冷剂。

根据本发明，待气化煤层气化完毕后，持续进行步骤2中的制冷剂的注入；当新当前燃空区被填充物填充后，停止注入，并向通道中压入水泥浆。

相比于现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明的煤层上方岩层的加固方法，在待气化煤层上方的岩层中建立通道，并且在待气化煤层气化过程中，通过向通道的位于当前燃空区上方的部分注入制冷剂、以及在当前燃空区扩展形成新当前燃空区时向通道的位于新当前燃空区上方的部分注入制冷剂并随着燃空区的扩展而循环此步骤，使得待气化煤层中燃烧形成的燃空区上方的岩层中的含水结冰，从而增强岩层的强度，降低煤层上方岩层的坍塌概率，并且由于含水结冰而降低了渗水率，进而提高地下气化炉的使用寿命。

附图说明

图1是具有地下气化炉的地层的结果示意图，针对该地下气化炉的进行的地下气化应用本发明的煤层上方岩层的加固方法的一个实施例；

图2是图1中示出的地层的局部俯视图。

具体实施方式

如下参照附图描述本发明的实施例。