[发明专利]一种带状充填煤炭地下气化开采方法

说明书

本发明公开了一种带状充填煤炭地下气化开采方法，涉及煤炭开采领域，包括获取矿区地质参数，获取气化炉宽度的极大值L_gm和气化炉隔离煤柱的极小值L_gp，然后进行气化炉宽度、隔离煤柱宽度及充填率的精准设计，获取设计值后进行气化区域布置，划分气化工作面和隔离煤柱范围；通过确认单一气化工作面开采完毕所需时间，确定注浆材料配比，使充填材料凝固时间大于达到设计充填率所需工作时间并小于气化开采完毕单一工作面所需时间；然后对当前开采完毕的气化工作面充填，直至达到设计充填率；同时对下一气化开采工作面进行开采和充填，并满足下一气化开采工作面与当前开采完毕的气化开采工作面不相邻；本发明能够有效提高地下开采率。

技术领域

本发明属于煤炭开采领域，涉及一种结合煤炭地下气化开采与燃空区注浆充填开采方法。

背景技术

煤炭地下气化技术是将煤炭在地下原位有控制的燃烧，以地质体为气化炉载体，在一系列化学反应的作用下产生可燃混合气体，是一种集建井、开采、气化于一体的化学开采方法，能够在开发利用过程中实现地面无矸、无渣、井下无人，帮助矿井遗煤及深部资源开发，大幅度减少资源开采对环境的影响。

自煤炭地下气化的构想被提出后，各国学者开发了多种气化工艺，但气化效率及安全性不尽如人意。我国在上世纪80年代由余力教授团队创立了“长通道，大断面，两段式”地下气化工艺，为煤炭地下气化规模化生产做出了巨大贡献。2014年我国研究研发了“条采-面采”气化炉构建工艺，取得了大量的创新性成果。随着煤炭地下气化技术的发展和炉型的改进，气化炉不断增大。随着燃空区的扩展，气化通道顶板岩层悬露面积不断增大，造成燃空区围岩移动破坏难以控制，导致上覆岩层在重力作用下发生破坏。当岩层破坏发育至含水层时，将会造成地下水体污染，同时造成气化炉内大量涌水，降低气化效率甚至造成气化炉的报废。当裂缝发育至地表时，将会造成气化气体涌出污染大气环境。给煤炭地下气化的发展带来了一定的困难。

利用煤系固体废弃物，制取充填浆体，通过地表注浆的方法将浆体注入地下气化燃空区，不但能够减少煤矿固体废弃物的排放，还能够控制顶板破坏，减少气化炉隔离煤柱宽度，以达到增加地下气化采出率，减少地下气化带来的环境污染问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种带状充填煤炭地下气化开采方法，以解决当前煤炭地下气化采出率低、气化污染物扩散等问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

为了实现以上目的，本发明提供了一种结合煤炭地下气化燃空区注浆充填开采方法，包括以下步骤：

步骤1、获取矿区的地质采矿条件，根据力学实验获取不同温度下煤岩的力学参数。

步骤2、基于常温下煤岩力学参数对气化采区气化炉宽度及隔离煤柱宽度进行初步设计。

步骤3、建立数值模型结合高温下煤岩物理力学参数的变化特性进行模拟计算，对气化炉宽度及隔离煤柱宽度进行精准设计。

步骤4、划定一个矩形的采区，沿煤层倾向方向布设气化工作面。

步骤5、获取单一气化工作面开采完毕所需时间。

步骤6、调配注浆充填材料。

步骤7、利用控制注气点后退的方法逐个开采及充填采区内的气化工作面直至气化工作面开采完毕。

具体步骤为：