[发明专利]一种控制地下煤自燃并开发利用的方法

摘要

本发明属于地下资源开发利用技术领域，涉及一种控制地下煤自燃并开发利用的方法。在勘察清楚地下煤炭自燃及地质情况后，将该自燃区域分为若干区块；在每一区块向地下自燃区域打钻孔组成生产井；用引风机通过生产井抽采地下煤炭燃烧的高温烟气到地面，并在地下燃烧区域形成一定负压；将生产井附近一定范围的地面进行封堵，迫使空气从封堵区域外围进入地下参与燃烧，控制燃烧床的体积；抽到地面的高温烟气用换热器将热能换来发电或供热，并集中处理烟气。也可以人为向地下燃烧区域输送水及其他原料，调整高温烟气的碳氢比，生产合格的合成气抽到地面进行化工生产。本发明工艺简单、资源综合利用、治理污染、经济和社会效益好，可产业化开发。

主权项

1.一种控制地下煤自燃并开发利用的方法，其特征是，一、对发生地火(4)的区域进行地质勘探和地温调查，根据地质结构和地火(4)分布情况、以及可能参与地火(4)燃烧的煤层情况、地面地形条件、地表土质的透气性及地表裂隙等因素，将地火(4)区域划分为若干个区块；二、在每一个区块合适的位置，向地火(4)方向打一个或多个钻孔，深度达到地火(4)燃烧中心附近或是深入到参烧煤层中，形成生产井(1)；三、往生产井(1)的每个钻孔内放置筛管(3)，筛管(3)用外径小于生产井(1)内径的耐高温管材制作，管壁上设有均匀布置的透气孔，长度能够贯穿地火(4)燃烧床，为方便完井施工，采用多根组合的方式：第一节筛管朝向井底的一端封闭，朝向地面的一端做成螺纹连接或卡箍连接方式，其后连接的筛管为加长筛管，每节两头用螺纹或卡箍连接，形成组合筛管(3)；四、再向生产井(1)的每个钻孔内放置套管(2)，套管(2)与筛管(3)用螺纹或卡箍连接，套管(2)直至并高出地面，在地面由井口装置(7)将套管(2)固定，并将井口装置(7)与套管(2)之间用密封材料进行密封，套管(2)用与筛管(3)外径一致的耐高温管材制作，为方便完井施工，采用多根组合的方式，每节两头用螺纹或卡箍连接，形成组合套管(2)；五、以生产井(1)为中心用地面封堵材料(6)将地面进行封堵，封堵形状和面积根据地层的透气性、地形、燃烧床的大小等实际情况决定，迫使空气从封堵区域外围的地表裂隙(5)渗入地下参与地火(4)燃烧，必要时可以人为打钻孔造缝，控制进气方位和进气量，从而控制本区块燃烧床范围；六、套管(2)露出地面的一端加装一个三通(8)，三通(8)的直通段顶端装入一个压风管(9)，并封闭；压风管(9)深入到套管(2)内接近筛管(3)深处，用于向筛管(3)、套管(2)内输送氧气或空气，氧化高温烟气中的可燃物质，提高烟气的温度，减少有毒有害气体排放；七、三通(8)的90度出口端连接高温闸阀(10)，用于与引风机(12)一起联合控制地火(4)燃烧床的进风量和压力，从而控制燃烧床的燃烧状态；八、高温闸阀(10)的另一端连接热交换器(11)，地火(4)的高温烟气通过筛管(3)由套管(2)被抽到地面，在高温闸阀(10)的控制下，进入热交换器(11)中，将热能交换到余热利用装置(14)，实现热能销售或余热发电；九、热交换器(11)出口端与引风机(12)连接，经热交换器(11)换热后的烟气温度已下降，通过引风机(12)抽出；十、引风机(12)出口端与环保处理装置(13)连接，由引风机(12)抽出的烟气进入环保处理装置(13)进行环保处理，然后排入大气中；十一、如果要将烟气作为化工生产的合成气使用，则需要在生产井组(1)的附近适当位子向地火(4)燃烧床方向打一个或多个钻孔组成辅助井(15)，用于向地火(4)燃烧床添加水或水蒸气以及其他辅助材料，按化工的技术要求对地火(4)的高温烟气组分的碳、氢比进行调整使之成为合格的合成气，此时，忽略步骤六；十二、如果要将烟气作为化工生产的合成气使用，在完成第一至十一步的过程中，将第十步中引风机(12)的出口端与化工厂(16)的合成气入口端相连，将合成气送入化工厂(16)进行化工生产。