[发明专利]一种地下燃空区体积确定及充填方法

说明书

本发明提供了一种地下燃空区体积确定及充填方法，其特征在于，包括：步骤S1，气化结束后收集检测地下气化区气体背景值；步骤S2，在某一进气孔通入示踪气体之后在其它各出气孔收集并检测气体成分；步骤S3，通过计算得出地下燃空区的体积；步骤S4，将测算得出的燃空区体积与常规计算得出的数值进行比较，超过一定规模或根据需求，则进行步骤S5；步骤S5，出气孔抽风形成负压，进气孔注浆，定量进行充填。本发明能够直接测算出地下燃空区的体积大小，操作简单、计算容易、成本不高。可对常规未考虑岩层膨胀性计算得出的燃空区体积进行验证。在知道燃空区规模的前提下，对必须或需要充填的燃空区进行负压充填，便于掌控充填材料数量及成本的同时，实现地下燃空区的完全密闭充填。

技术领域

本发明属于煤炭地下气化开采技术领域，涉及一种确定地下燃空区体积大小及充填方法。

背景技术

煤炭地下气化是通过地下煤炭有控制的燃烧，将煤炭就地转化为可燃气体的一种化学采煤方法。与传统井工开采不同的是该方法生产过程中无需人工进入采煤工作面，且井下无需施工各类巷道及相关硐室，仅需施工地质钻孔，并输入气化剂将煤层引燃后即可将煤炭资源中的可利用成分通过混合气体的形式排至地表。煤炭地下气化具有提高煤炭资源的利用率，降低人工的劳动强度，大幅度地减少环境破坏和大气污染等优势。

煤炭资源被气化完成后形成燃空区，通过合理的布置隔离保护煤柱可以避免地表大面积沉降或塌陷，然而燃空区上覆地层应力调整、失稳，产生一定程度的崩落、裂隙及变形是不可避免的，有时地表下沉变化是一个缓幔的过程，若干年后若在地表施工建筑物、道路等人工设施，不排除地下燃空区的存在造成地表生命、财产的损失。同时，若地层内赋存多层煤炭资源，其中一层气化完成后形成的燃空区势必影响其邻层的开采，造成一定程度的资源浪费。因此，在煤炭资源被气化完成、有用组分被采出后，需要准确地掌握地下燃空区的体积大小，并视燃空区空腔规模，采用特定的方法对其进行合理充填，以避免后续地层塌陷、提高多层煤炭资源利用率，做到煤炭资源清洁利用的同时，把地层应力分布恢复为平衡的状态。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种地下燃空区体积确定及充填方法，旨在解决上述问题。

本发明提出了一种地下燃空区体积确定及充填方法，其特征在于，包括步骤S1，气化结束后收集检测地下气化区气体背景值；

步骤S2，在某一进气孔通入示踪气体之后在其它各出气孔收集并检测气体成分；

步骤S3，通过计算得出地下燃空区的体积；

步骤S4，将测算得出的燃空区体积与常规计算得出的数值进行比较，超过一定规模或根据需求，则进行步骤S5；

步骤S5，出气孔抽风形成负压，进气孔注浆，定量进行充填。

进一步地，上述地下燃空区体积确定及充填方法中，其特征在于，步骤S1，各进气孔停止进气，各出气孔孔口没有出气压力时，收集检测地下气体背景值。

进一步地，上述地下燃空区体积确定及充填方法中，其特征在于，步骤S2，在进气孔孔口连接示踪气体释放装置，在出气孔连接示踪气体收集装置，在进气孔采用脉冲释放的方法注入放射性同位素示踪气体或稳定性同位素示踪气体，气体示踪剂以300cm³/min的速度注入，使注入示踪剂在煤层气体中的浓度达到150mg/L。

进一步地，上述地下燃空区体积确定及充填方法中，其特征在于，步骤S5，在出气孔孔口安装抽风设施。

进一步地，上述地下燃空区体积确定及充填方法中，其特征在于，步骤S5，注浆材料选用CL-C型粘土水泥浆、水泥粉煤灰浆液、膏体浆、似膏体浆或双液复合注浆材料。

进一步地，上述地下燃空区体积确定及充填方法中，其特征在于，步骤S4，当测算得出的燃空区体积大于通过燃煤量及混合煤气组分计算体积的1/3时，对燃空区进行充填。