Способ и устройство для газификации ископаемых углей непосредственно в недрах земли

Класс 24 е, 3 2827 ТОРСНОЕ СВИДЕТЕЛЬСТВО НА ИЗОБРЕТЕНИ ОПИСАНИЕ тройстванепосредств для газификации ископаемьенно в недрах земли.И, П, Ииричвнао, заявленному(ваяв, саид, 3 й 79210).ельства опубликовано ЗО иоаоря 1932 саба и глеи К авторскому свидетельств 1930 года О выдаче авторского свкдет21 ноября года. т вериг. 2 -Предлагаемое изобретение касается способа газификации ископаемых углей непосредственно в недрах земли посредством ввода туда воздуха и пара. Для осуществления этого способа известны устройства, состоящие из двух шахт, соединенных штреками, из которых верхний служит для отвода продуктов газификации и нижний - для подвода к массе газифицируемого угля сред, необходимых для газификации, и снабжен приспособлениями для регулировки количества подводимых сред (воздуха и пара).В предлагаемом способе и устройстве для газификации для дробления угля газифицируемого шахтного поля приме. няют взрывание накладываемых в буровые скважины взрывных патронов и вместо пара к раскаленным нижним слоям угля подводят воздух, Для закладки взрывных патронов буровые скважины устраиваются наклонными и располагаются между штреками и шахтами на определенном расстоянии, Верхний штрек снабжен канавкой для отвода жидких продуктов газификации, а выработка - гидравлическими запорами, В целях улавливания образующейся при взрывах пыли в ходах, ведущих в штрек, в предлагаемом устройстве имеются пылеуловители,На чертеже фиг. 1 изображае тикальный разрез шахтного поля; ф в ертикальный поперечный разрез верхнего штрека; фиг. 3 - гидравлический ) затвор в вертикальном разрезе; фиг. 4 и 4 а - разрез по Ав на фиг. 1; фиг,5 -разрез по СХ на фиг. 4 и фиг, б - вертикальный разрез колосниковой решетки , над подводящими воду и воздух трубами,тНамеченный для газифицирования пласт угля вскрывается наклонными (или вертикальными) шахтами В и Е(фиг. 3). , По шахте Р вводится необходимый для горения воздух, а по шахте Е выходит полученный при газификации угля газ.Шахты Р и Е закладываются одна от другой в таком расстоянии, которое диктуется техникоэкономическими соображениями. Когда указанными шахтами пройдена зона вывертывания и достигнута зона сформировавшегося угля, между шахтами проходится соединительный штрек ш(я который впоследствии должен служить для отвода полученного газа, Стенки шахт выкладываются из породы, а кровля в случае слабых пород - разделывается в виде свода и крепится кирпичом, Когда шахты (или уклоны) пройдут по падению пласта на длину, равную наклонной высоте этажа, то между шахтами (или уклонами) проходится второй штрек акоторый будет служить для подвода воздуха, прокладки водяных воздушных и прочих труб и дляередвижения обслуживающего персоала. Когда шахты будут пройдены на лину 15 - 20 м ниже основных штреов Ш, и Шзасекаются штреки М, ив которых будут устанавливаться ;танки для бурения длинных скважин го углю. Все штреки проходятся широким ходом с раскоской, в которую убиается вся порода, полученная от подывки, Наклонные шахты (или уклоны) ;оже проходятся широким ходом и боковые стенки их выкладываются из породы, толучаемой от подрывки и спускаемой : поверхности.Так как по штрекам Ш 1 и Ш, будут проходить горячие газы, то стенки и кровля штреков должны тщательно выкладываться из кусков породы, если порода обладает достаточной огРестойкостью, или,.же в противном случае - из кирпича, как указано на чертежах. Штреки М, и Мг (фиг. 4 и 4 а) погашаются по мере продвигания огненного забоя,а потому они крепятся облегченной железной крепыш той или иной конструкции.В закладке между штреками Ш и Ши М и К оставляются диагональные проходы, по которым будет уходить газ из очистного (огненного) пространства в штрек и дальше. Проходы эти имеют диагональное направление, вопервых, для того, чтобы в них можно было пропускать буровые штанги при бурении скважин по углю и, во-вторых, чтобы пыль, уносимая струею газа, могла лучше осесть в специальных пылеуловительных камерах и 1 и цг (фиг. 4),Если ограничиться только проведением штреков и печей для подготовки месторождения и газификации, то может произойти следующее: уголь, зажженный из штрека, загорится, но в процессе горения массив угля, (огненный забой) постепенно покроется слоем золы и шлака, которые затруднят, а впоследствии, может быть, и совсем прекратят дальнейший доступ воздуха к углю. Если же в некоторых случаях горение и не прекратится, то во всяком случае процесс газификации угля замедлится и проязводительность подземного газогенератора" уменьшится,С целью предотвратить подобное явление, необходимо,в процесс подземной газификации ввести нечто, что имитировало бы измельчение угля перед его сжиганием в обыкновенном газогенераторе и шуровку последнего, Эти две операции в предлагаемом способе газификации угля осуществляются путем взрывов в длинных скважинах. При этом уголь дробится на куски, а ударами газообразных продуктов взрыва будет сдуваться с полуобгоревших кусков угля слой золы и шлака.Скважины направляются под углом .в 45 к стенкам штреков и закладываются в расстоянии 3 - 5 м друг от друга, считая по направлению оси штрека (фиг. 1).Если пласт залегает достаточно спокойно, то бурение скважин должно производиться с верхнего,или нижнего штрека, через всю ширину столба, при чем заряжение скважин удобнее производить с верхнего штрека, так как при этом. помогает сила тяжести. Если жепласт залегает неспокойно, то бурениеи заряжение скважин производятся сни 1зу и сверху (на - ширины столба - свер 2, ху и наполовину снизу).Для удобства бурения скважины, ходки через закладку имеют то же напра вление под углом в 45. В эти ходкипропускаются буровые штанги при вынимании из скважины, а также забойныештанги при зарядке скважин.Зарядка каждой скважины должнапроизводиться после того, как бурениеследующей скважины закончено (во избежание попадания бура на заряд взрыв.чатого вещества в соседней скважинепри отклонении скважины,В случае наличия в угле твердыхвключений (колчедана, кварцита и т. и.)следует применять комбинированный способ бурения по углю спиральным сверлом, а по включениям - алмазным.тДля зарядки скважин следует применять динамит достаточно сильный (при;.-.:рно с содержанием нитроглицеринав 83%), так как, во-первых, уголь необходимо раздробить на куски не слишком больших размеров и, во-вторых, следует создать достаточный удар газовпри взрыве, чтобы сдуть с обгоревшихуже кусков угля слои золы и шлака,т.-е., иначе говоря, прошуровать подземный газогенератор. В некоторых случаях, (например при пологих углах падения пласта), когда требуется отбросить оторванные куски угля на более или менее значительное расстояние, целесообразным будет применить комбинированный заряд, - динамит и черный порох, а именно: при взрывании динамита будет 1 дробиться уголь, а при следующем взры-ве черный порох будет отбрасыватькуски угля от забоя.При крутом падении, когда оторван- ный взрывами уголь имеет тенденцию скатываться вниз, под влиянием силы тяжести, буровые скважины 5 (фиг 1)необходимонаправлять так как указанона чертеже, При этом поток угля и шла-ков вниз, по мере хода процесса горе-ния, осуществляется автоматически, Припологом падении необходимое течениеугля и шлаков вниз должно быть осуществлено далилою взрывов, для чего бу-, ровые скважины 5, будчт иметь напра-ивление, указанное на фиг, 1 пунктиром.,Подводка водяного пара и воздуш-, ного дутья производртся следующимобразом: вода, выкачиваемая насосамииз зумпфа шахты, подается по трубаме, в бетонные резервуары Ч и Ч, фиг. 1), устроенные под верхним штреком, вблизиего пересечения с гпеятой б. Отсюда,отстоявшаяся вода по трубам ео,проложенным по шахте, нижнему штреку и печам т, подводится к очагу горения, угля. Сюда же по трубам о подводитсявоздух, нагнетаемый вентилятором о установленным в специальной камере нанижнем штреке.Вода и воздух подводятся в газогене-ратор раздельно или же вода пульверизуется струею воздуха,Для того, чтобы предохранить концыводяных и воздушных труб от поврежде-, ния при падении на них кусков породыи шлака, верхний конец печи прикрыт колосниковой решеткой. Решетка состоит из двух наклонно установленных чугунных решетчатых плит Р, и Р, (фиг. 6). Между кровлей и почвой вбита железнаястойка д квадратного сечения, на кото-, рую своими верхними концами опираются плиты Р, и Р,. Нижние концы их опираются на чугунные плиты 5, и зуложенные на закладке по бокам печи. В плитах Р, и Р, имеются щели о, сквозь которые вода и воздух проходят в пространство горения, Вода, попадая в это пространство с раскаленными кусками породы, шлака и угля, испаряется и про. ходит Малыше уже в виде пара. Количество подаваемых в газогенератор воды и воздуха регулируется специальными вентилями, установленными в штреке Шили же в соответствующем центральном пункте, в котором будет сосредоточена вся аппаратура по наблюдению., контролю и управлению работы газогенераторов,Когда закончены все подготовительные работы и печью г, (фиг, 1) отделена угольная панель Р, от столба закладки возведенного вдоль шахты Ю, - подземный газогенератор можно пускать,. Для этого в печи г выкладываются из деревянных стоек клети (называемые также кострами); пространство," откду кострами заполняется не слишком пло;нот чтобы оставался проход дя воздуха, - каким-либо горячим материалом, напр. щепками, стружками и т. и. и кусками угля. Зажигание производится или непо. средственно из штрека, в шахтах не газовьтях)я или же при помощи электричества с поверхности, если шахты газовые Для того, чтобы в последнем случае при взрыве метана не получились сильные удары и разрушения, необходимо перед зажиганием тщательно проветрить выработки.Когда зажигание произведено и на.чался процесс горения под землею, о чем можно узнать по усилившейся тяге воздуха и начавшемуся выходу продуктов горения по шахте Е, то можно спускаться людям по шахте,О на штрек Ш Так как очаг горения отделен от шахты и штрека Ь 12 солидными каменными стенами и так как по этим выработкам будет проходить сильная струя свежего воздуха, то пребывание людей в этих выработках будет совершенно безойасно,Когда горение в очистном пространстве дошло до динамитных зарядов и последние начали взрываться, можно начать подачу воды в газогенератор и регулирование подвода воздуха. С этого момента начинается собственно процесс газификации угля.Управление лодземным газогенера-тором заключается в регулировании ко-,личеств подводимых воды (водяногопара) и воздуха. О составе получающегося газа судят по анализу проб, взятых ,или на исходящей по шахте Е струеили же в верхнем штреке Шпри по- ,мощи специальной отсасывающей труб-ки ч (фиг, 1, 4 и 4 а). Последняя пропу-скается через буровую скважину, выбу-ренную в породе почвы пласта, из верх-него штрека на нижний. В верхнемштреке конец трубки вводится примернона середине штрека, как . указано на,фиг, 4; в нижнем штреке на конец труо-ки (фиг. 4 а) надеваются пыле- и смоло-,отделительные насадки. Проба газа бе-рется из ответвлетвления о, снабженногокраном,В другой скважине, прооуренной рядом с первой, прокладыв.ются проводатермопары 1. Последняя устанавливаетсяв верхнем штреке и служит для измерения температуры газа, идущего по верх-нему штреку. Этими двумя показателями ,(анализ газа и его температура) поль-зуются при суждении о ходе газогенера-тора и его регулировании.Так как при газификации угля, со-провождающейся регулярными взрыва-ми, будет получаться значительное ко-личество пыли, которая будет уноситьсяструею газа, то необходимо производитьулавливание этой пыли, Для этого в диа-гональных проходах печах, оставляемыхв закладке между очистным простран-ством и верхним штреком (фиг. 1, 4 и 4 а),устраиваются специальные пылеулови-тели, состоящие из перегородок у и кар-манов и, и игПри процессе газификации угля вместе,с газом будут уноситься пары различныхжидкостей, которые при дальнейшемдвижении газа будут конденсироватьсяи осаждаться на станках выработокв виде смол, Для улавливания и отводаэтих смол верхний штрек Ш, проходитсяс уклоном в сторону шахты О. Почваштрека млеет уклон в канавке с, устроен-ной вдоль одной из стенок штрека. Почваштрека и канавка бетонируются. Смола,пройдя по штреку Шнаправляется в наклонную выработку у,из которой, черезспециальный гидравлический затвор а(фиг. 2), попадает в сборник Ь, а оттуда в специальных вагонетках, или посредством специального насоса, извлекается на поверхность. Герметический затвор устраивается для того, чтобы газ из штрека и, не мог проникнуть в сборник Ь и шахту ХЙТак как конденсация смол будет происходить и в шахте Е, то и в ней имеются аналогичные устройства. Дно шахты бетонируется, в нижнеи ее части устраивается гидравлический затвор г (фиг. 1 и 3). Пройдя через этот затвор, смола собирается в резервуаре п, откуда в вагонетках подается на поверхность, Из резервуара и смолу можно отводить также по специальным трубам, приложенным по штреку Мг в особый резервуар, устроенный у шахты Й, а отсюда при помощи насоса выкачивать ва поверхность.Чтобы газ не мог попадать из выработок, по которым он будет отводиться на поверхность, в выработки, где будут находиться люди, в соответствующих ме. стах устраиваются герметические перемычки Р. Газ, пройдя по шахте Е, попадает в канал о, по которому ок подводится к газгольдеру, а оттуда к месту потребления, В то время, когда происходит газификация в верхнем этаже (например Ж,) производится подготовка следующего (Жг) Когда газифицируется верхний этаж, то газ отводится по штреку Шво время газификации второго этажа отводящим штреком является штрек Шг, а подводящим - Ш, и т. д. до тех пор, пока будет достигнут предел глубины разработки, Для того, чтобы гидравлический затвор я (фиг. 1), устроенный для верхнего этажа, не мешал проходу газа по шахте при газификации нижнего, - затвор этот в конце газификации верхнего этажа взрывается, а вместо него, ниже, над следующим нижним штреком, устраивается новый затвор и т. д. По мере подвигания огненного забоя печи г (фиг. 1), за которые предвичулся забой, заделываются из штрека Шг плотными перемычками (из кирпича или иного материала) для того, чтобы воздух через них не попадал в очаг горения, аналогичным образом закрыты печи, находящиеся впереди забоя. Воздух в очаг горения должен подводигься только по трубам, идущим отвентилятора и проложенным в штреке и печах, находящихся непосредственно против очага горения, чтобы можно было управлять процессом горения, Помере продвигания забоя, трубы пере-; носятся.Предмет изобретеиия.1, Способ газификации ископаемыхуглей непосредственно в недрах земли, посредством подвода туда необходимых дяя газификации сред (воздуха и пера), отличающийся тем, что подлежащий газификации уголь шахтного поля дробят отдельными порциями по мере протекания процесса газификацин посред. ством взрывов взрывных патронов, закладываемых в буровые скважины, прой-денные в газифицируемом шахтном поле.2. Видоизменение способа означенного в и, 1, отличающееся тем, что вместо пара к раскаленным нижним слоям газифицируемого угля подводят воду в жидком состоянии, в целях использования для парообразования теплоты указанных слоев угля и породы,3. Устройство для осуществления спо- " соба, означенного в п.п, 1 и.2, состоящее из двух шахт, соединенных штреками, предназначенными для отвода продуктов газификации и подвода сред необходимых для газификации, из которых вторые штреки снабжены приспособлениями для регулировки количества под-, водимых сред, отличающееся тем, чтодля закладки взрывных патронов, служащих для дробления угля и шурования газогенератора, шахтное поле между шахтами и штреквми рассечено наклонными буровыми скважинами 5, расположенными на определенном расстоянии друг .от друга (фиг. 1),4. форма выполнения устройства означенного в и, 3, отличающаяся тем, что в целях отвода жидких продуктов газификации верхний штрек Ш(фиг, 1, 2 и 4) снабжен канавкой с, имеющей наклон в сторону одной из шахт и сообщающейся с наклонной выработкой д (фиг. 2) с гидравлическими затворами:-, ведущей в сборник Ь.5. Форма выполнения устройства означенного в п.п. 3-4, отличающаяся тем, что в целях улавливания пыли, образующейся при взрывах, в ходах х, ведущих в штрек Ш, устроены пылеуловители, состоящие из перегородок у и карманов и.б Форма выполнения устройства, означенного в и. и. 3-5, отличающаяся тем, что над трубами, подводящими воздух и воду к газифицируемому полю, установленны колосниковые решетки Р 1 ф (фиг. б).7, Применение при устройстве, означенном в и. и. 3-6, помещаемых в штреке Ш служащем для отвода продуктов газификации, термопар 1, провода от которых проложены в скважине, пробуренной в породе почвы ниже пласта.