[发明专利]一种煤炭地下气化燃空区回填系统和回填方法

说明书

本发明提供一种煤炭地下气化燃空区回填系统和方法，其用于对煤炭地下气化燃空区进行回填物的填充，所述系统包括：定向钻孔单元，其用于从地面向燃空区按照规定的间距钻出垂直孔，并在煤层顶板将所述垂直孔贯通，形成一个L型定向孔；回填物破碎单元，其用于对选择的需要破碎的燃空区回填物进行破碎；回填物洗选单元，其用于对回填物破碎单元传送的燃空区回填物进行洗选，生成符合回填物洗选单元洗选要求的回填物；回填物搅拌单元，其用于将回填物洗选单元生成的回填物与水混合，搅拌均匀后形成具有流动性的浆体回填物；排管单元，其用于驱动油管沿定向孔进行前进和后退的动作以将浆体回填物通过垂直孔输送入煤炭地下气化燃空区。

技术领域

本发明涉及煤炭地下气化领域，并且更具体地，涉及一种煤炭地下气化燃空区回填系统和回填方法。

背景技术

当利用煤炭地下气化技术对煤层进行原位气化时，原煤将转化为煤气沿气流通道输送到地面，使煤层中出现一系列的燃空区。随着燃空区四周地质构造的变化，燃空区顶板裂隙发育到一定程度后，顶板冒落导致燃空区上方地层结构下移，从地面的表现上看，将出现地表塌陷等地质现象，进而可能破坏地面建筑物、公路和铁路的正常结构和功能，也可能使河流发生断流现象，因此在煤层气化完毕后，需要采取相应的措施对燃空区进行回填。

发明内容

为了解决背景技术存在的煤炭地下气化后出现燃空区致使地表塌陷的技术问题，本发明提供一种煤炭地下气化燃空区回填系统及回填方法。本发明所述的煤炭地下气化燃空区回填系统，其用于对煤炭地下气化燃空区进行回填物的填充，所述系统包括：

定向钻孔单元，其用于从地面向燃空区按照规定的间距钻出垂直孔，并在煤层顶板将所述垂直孔贯通，形成一个L型定向孔。

回填物破碎单元，其用于对选择的需要破碎的燃空区回填物进行破碎。

回填物洗选单元，其用于对回填物破碎单元传送的燃空区回填物进行洗选，生成符合回填物洗选单元洗选要求的回填物，符合回填物洗选单元洗选要求的回填物是小粒度的、均匀的回填物。

回填物搅拌单元，其用于将回填物洗选单元生成的回填物与水混合，搅拌均匀后形成具有流动性的浆体回填物。当回填物与水混合时，为了减少水的消耗量，改善浆体的流动性和抗压强度，可在水中加入一些表面活性剂，目前应用比较多的是木质素磺酸盐、萘甲醛缩聚磺酸盐、嘧胺甲醛缩聚磺酸盐、以及羟基羟酸盐等几类。

排管单元，其用于驱动油管沿定向孔进行前进和后退的动作以将浆体回填物通过垂直孔输送入煤炭地下气化燃空区。

优选地，所述系统还包括加压单元，其用于对浆体回填物进行加压以提高浆体回填物在油管、垂直孔和燃空区中的流动性。

优选地，所述加压单元是压缩机。

优选地，所述回填物破碎单元是破碎机。

优选地，所述回填物洗选单元是砂石洗选机。

优选地，所述回填物搅拌单元是搅拌机。

优选地，所述回填物是水泥、工业废渣和矸石中的至少一种。

优选地，定向钻孔单元从地面向燃空区钻出垂直孔时的间距由燃空区浆体回填物的流动性决定，当浆体回填物的流动性大时，所述垂直孔的间距疏，当浆体回填物的流动性小时，所述垂直也的间距密。

优选地，所述燃空区回填物的数量由燃空区的体积决定，所述燃空区的体积可以根据气化过程中该区域的煤气产量，利用碳元素守恒定律来求解。具体方法如下：