[發明專利]煤炭地下氣化氣化爐地下水防控方法及裝置

有效

• 申請號: 201110435562.5
• 申請日: 2011-12-22
• 公開（公告）號: CN102606127A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 翁新龍;郭宏偉;陳峰
• 申請（專利權）人: 新奧氣化采煤有限公司
• 主分類號: E21B43/295
• 分類號: E21B43/295;E21F16/00
• 代理公司: 北京德恒律師事務所 11306
• 代理人: 陸鑫;房嶺梅

技術領域

本發明涉及一種煤炭地下氣化氣化爐地下水防控方法及裝置，尤其是涉及一種無井式煤炭地下氣化氣化爐地下水防控方法及裝置。

背景技術

煤炭地下氣化就是將處于地下的煤炭直接進行有控制地燃燒，通過對煤的熱作用及化學作用產生可燃氣體的過程，具有安全性好、投資少、效益高、污染少等優點，深受世界各國的重視，被譽為第二代采煤方法。但對于無井式地下氣化而言，可人工進行的操作均在地面，難以對地下進行直接干預。由于煤炭在地下進行開采，對于煤層上覆充水含水層，在煤炭地下氣化過程中，煤層內會形成一定長度、寬度、高度的氣化通道，隨著氣化過程的進行氣化通道的形態也會發生改變，在地下氣化過程中，對于氣化煤層隔水頂板的保護難度較大，而且氣化通道內溫度較高，在高溫狀態下，軟巖隔水頂板的水文地質參數也會發生改變，煤層上覆充水含水層極有可能與煤層發生水力聯系，影響氣化爐的正常運行，嚴重時可能會發生淹爐，給氣化爐帶來毀滅性的損失。

現有的疏干、降壓技術分別是指煤層頂板或煤層含水層的疏干，以及使煤層底板含水層降壓，使煤層底板含水層水壓降低至采煤安全水壓。疏干能調節流入礦井的水量及含水層水和水壓(位)的動態特征，礦井疏干的目的是預防地下水突然涌入礦井，避免災害事故，改善勞動條件，提高勞動生產率，消除地下水靜水壓力造成的破壞作用等，是煤礦防治水的一種主要措施。對于大水礦區，為了減少礦井涌水量，應采取截流、淺排和排、供、生態環保三位一體結合等輔助措施，與疏干工作統籌考慮，進行綜合防治。但此種地下水的控水方法是要把煤層以上上覆充水含水層的水位進行疏干，將該層地下水抽干。

現有常規煤炭開采領域的疏干降壓技術不適用于煤炭地下氣化頂板水防治，尤其是無井式煤炭地下氣化頂板水防治。

1、在常規煤炭開采中，通常是采用疏干的方式進行處理，須將氣化煤層上覆充水含水層內地下水全部排空，比起降低該含水層其承壓性而言，成本高。

2、常規的疏干開采將煤層上覆充水含水層內地下水全部排空，會引起地表沉降，嚴重的影響地面建筑，交通運輸以及農田耕作和灌溉。

3、常規疏干排水將疏干水直接排放，在水質較差的情況下，未經處理直接排放會對環境造成很大的污染，而如果對水質進行處理，成本較高。

4.“煤層上覆充水含水層內”含有一定的水，對于煤炭地下氣化來說還是有必要的，因為適量的水有利于地下氣化的煤氣品質的提升，因為水可作為氣化劑參與反應，這實質是“控水”的要求之一，但是現有技術將水排空無法滿足所述的“控水”要求。

因而需要一種切實有效的方法來對煤層上覆充水含水層進行處理。通過對其進行合理地處理能夠有效地解決上覆充水含水層對于氣化爐的影響，起到控水、防水的目的。

發明內容

針對相關技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種煤炭地下氣化氣化爐地下水防控方法及裝置，有效防止地下水對煤炭地下氣化尤其是無井式煤炭地下氣化的破壞。

為實現上述目的，一方面本發明提供了一種煤炭地下氣化氣化爐地下水防控方法，包括：將煤炭地下氣化氣化爐頂板上的上覆充水含水層中的一部分水，從降壓排水井抽排出；將抽排出的水經注水井回注到注水層中，注水層與上覆充水含水層為同一含水層或不同含水層；其中，在對上覆充水含水層進行抽排水之后，降壓排水井中的地下水位等于或小于氣化爐的安全設計水位。

優選地，在注水層與上覆充水含水層為同一含水層時，將注水井布置在距離降壓排水井的2倍影響半徑(影響半徑是含水層的一個固有參數，影響半徑就是其外水位是常值的范圍，即抽(注)水井至含水層水位是常值處的距離)以外，其中，影響半徑R的計算公式為：，K為上覆充水含水層滲透系數，S為上覆充水含水層水位降深。

優選地，對上覆充水含水層的抽排水是通過抽水泵進行的，其中將抽水泵設在降壓排水井中，并始終保持在地下水位之下。

另一方面，本發明還提供一種煤炭地下氣化氣化爐地下水防控裝置，包括：降壓排水井，通入煤炭地下氣化氣化爐頂板上的上覆充水含水層中，并且僅在伸入上覆充水含水層的部分處與上覆充水含水層相通；注水井，通入注水層中并且僅在伸入注水層的部分處與注水層相通，注水層與上覆充水含水層為同一含水層或不同含水層；排水管道，其一端在降壓排水井中伸入上覆充水含水層中，另一端伸入注水井中；以及將上覆充水含水層中的水泵入注水層中的抽水泵，設在降壓排水井中與上覆充水含水層相通的位置處。

優選地，降壓排水井包括由井管和過濾器構成的排水豎井，其中位于上覆充水含水層中的部分為過濾器，而排水豎井的其余部分由井管構成。