Шахтний спосіб підземного спалювання вугільного пласта

Винахід належить до гірничої справи, зокрема до переробки вугілля в місцях його залягання і його слід використовува ти для отримання електричної і теплової енергії. Відомі способи підземної газифікації вугілля, що застосовують буріння з поверхні у пласт скважин, створення осередка горіння , подачу повітря (окислювача) та відвід газу горіння [Крейнин Е.Ф., Фёдоров H.A. и др. Подземная газификация угольных пластов. - М.: Недра, 1982]. Як свідчить досвід практичного застосування цих способів, отриманий генераторний газ має низьку теплоту згорання і нестабільні характеристики виходу. Крім того коефіцієнт корисної дії спалювання пластів вугілля не перебільшує 10-15%, оскільки більша частина теплової енергії витрачається на даремний в даному випадку нагрів гірських порід. Найбільш близьким за технічною суттю та досягаємим ефектом є спосіб підземної переробки вугільного пласта в якому з поверхні пробурюють скважинй, створюють в пласті та в масиві порід проникні канали, формують осередок горіння, подають окислювач (повітря) та енергоносій (воду), отримуючи на виході відокремлені один від одного генераторний газ і пар [A.c. СССР№ 1647125, кл. Е21 В 43/295, 1991. Бюл. № 17]. Головним недоліком цього способу, як і скважинних технологій взагалі, є трудність контролю розповсюдження фронту горіння пласта. Некерованність цього процесу призводить до нестабільних характеристик отриманих енергоносіїв та низького коефіцієнту корисної дії спалювання вугілля. Крім того, довільний рух води (пару) в масиві гірських порід може йти в невизначених напрямках, значно стримуватися і лише частково потрапляти у скважину для відводу енергоносія. В основу винаходу покладене завдання створити шахтний спосіб підземного спалювання вугільного пласта, в якому підготовка шахтного поля забезпечить кероване розповсюдження горіння вугілля та контрольований рух теплоносія. Ця технічна задача досягається тим, що шахтний спосіб підземного спалювання вугільного пласта включає створення в пласті проникних каналів, формування фронту горіння, роздільну подачу окислювача та теплоносія, відвід газу горіння, при цьому, згідно з винаходом пласт розділяють на блоки гірничими виробками з теплоізоляційним кріпленням, а в проникних каналах подошві пласта створюють трубний колектор в якому здійснюють циркуляцію теплоносія. Те, що пласт розділяють на блоки гірничими виробками з теплоізоляційним кріпленням, створює границі розповсюдження процесу горіння вугілля, формує необхідні розміри блока у відповідності до можливостей циркуляційної системи і потреб електропродукуючих агрегатів. Завдяки трубному колектору в якому здійснюють циркуляцію теплоносія стає можливою ефективна передача енергії горіння вугілля , а пізніше розпечених порід теплоносію (воді, пару),і кероване його транспортування в межах блоку і за його границями. Те, що трубний колектор створюють у почві пласта, дозволяє захистити тр уби від р уйнування при обрушенні порід покрівлі під час вигоряння вугілля. На фіг.1 показано схему реалізації способу, на фіг.2 - переріз по А-Л. Схема включає блок вугільного пласта 1, що оконтурено гірничими виробками 2 з теплоізолюючим кріпленням 3; проникні канали 4; трубний колектор 5, розташований в канавках 6 підошви пласта; фронт горіння 7; зону обрушення порід покрівлі 8; скважину для відводу газу горіння 9. Спосіб здійснюють так. Відповідно до потреб геотермальної електричної станції, яку доцільно розміщати на найбільш потужному горизонті шахти, визначають необхідні розміри блоків 1 вугільного пласта. Проводять підготовчі виробки 2, які оконтурюють блоки 1. В виробках застосовують тимчасове кріплення (рамне, або анкерне), яке забезпечує доступ до вугільного пласта. По пласту проводять проникні канали 4 (просіки, розрізні печі), в подошві яких створюють канавки 6. В них укладають труби, створюючи тр убний колектор 5. В кут блока, протилежний місцю ввода окислювача, пробурюють скважину 9 для відводу газу горіння. Вздовж лінії майбутнього фронту горіння 7 розміщують підпалювальні пристрої ( не показано). Після цього в виробках 2 зводять бетонне теплоізолююче кріплення 3 (в разі потреби проводять ін'єкцію цементного розчину в покрівлю і подошву виробки). Таким чином підготавлюють кілька суміжних блоків і по черзі проводять в них спалювання вугілля. Для цього дистанційним методом приводять до дії підпалювальні пристрої, а в проникні канали 4 з боку фронту горіння 7 подають окислювач (створюють дуття повітря). Гази горіння по проникним каналам 4 рухаються внапрямку сважини 9 і відкачуються на поверхню для виробництва електро- і теплоенергії. В процесі горіння вугілля температура в площі блоку сягає 800-1000°С при цьому обрушені породи 8 розпечуються до тих самих температур і зберігають їх протягом тривалого часу. Весь цей час в трубний колектор 5 подають на вході воду (енергоносій) та отримують на виході пар високої температури, який спрямовують на агрегати підземної електростанції. Регулюючи в залежності від потрібної температури і кількості пара швидкість циркуляції енергоносія в колекторі керують процесом теплообміну в блоці. Крім того, на інтенсивність і тривалість горіння пласта впливають кількістю поданого окислювача. Спалювання вугілля здійснюють при відсутності людей в гірничих виробках. Таким чином, винахід вирішує поставлену те хнічну задачу і забезпечує кероване розповсюдження горіння вугілля та контрольований рух теплоносія.