煤層上方巖層的加固方法

煤層上方巖層的加固方法
【專利摘要】本發明涉及一種煤層上方巖層的加固方法，其在待氣化煤層氣化前或氣化過程中，在所述待氣化煤層上方的巖層中建立通道；在所述待氣化煤層氣化過程中，包括如下步驟：步驟1，向所述通道的位于當前燃空區上方的部分注入制冷劑；步驟2，當所述當前燃空區擴展形成新當前燃空區時，向所述通道的位于所述新當前燃空區上方的部分注入制冷劑；步驟3，以所述新當前燃空區作為當前燃空區，返回所述步驟2循環，直至所述待氣化煤層氣化完畢。上述方法，能夠增加待氣化煤層上方的巖層的強度，降低巖層的坍塌概率，并且由于巖層中的含水結冰而降低滲水率，進而提高地下氣化爐的使用壽命。
【專利說明】煤層上方巖層的加固方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種煤層上方巖層的加固方法。

【背景技術】
[0002]地下氣化過程是一種全新的采煤方法，與傳統的物理采煤法有著根本的區別，地下氣化是一種化學采煤法，即將埋藏在地下的煤炭就地進行有控制的燃燒，通過對煤的熱作用與化學反應生產可燃氣體輸送出來。
[0003]然而在對待氣化煤層進行氣化的過程中，燃空區會沿著氣化通道的延伸方向逐漸擴展。煤層上方巖層(即煤層頂板)中包括弱含水層，隨著燃空區的逐漸擴展，煤層上方巖層承受的壓力不斷加大，一旦煤層上方巖層塌陷，其中的水就會進入到地下氣化爐中，使得氣化爐的溫度降低，甚至會熄滅火焰，造成地下氣化的失敗。
[0004]在現有的地下氣化技術中，很少有提到加強煤層頂板強度的專利，專利200910307130.9中提到一種煤層頂板支撐柱預留的方法，這個專利主要是向煤層的一段中注入水泥等混凝材料，然后再氣化，這種方法操作簡單，但預留在煤層中的水泥柱會影響氣化效果，使整個氣化爐在氣化過程中難以統一控制和調控；另外，現有技術的調控時間主要是在地下氣化爐建爐過程中，靈活性不高，如遇到工藝變更會造成資源的浪費。


【發明內容】

[0005]本發明的目的在于提供一種能夠增加待氣化煤層上方的巖層的強度的煤層上方巖層的加固方法。
[0006]為實現上述目的，本發明提供一種煤層上方巖層的加固方法，在待氣化煤層氣化前或氣化過程中，在待氣化煤層上方的巖層中建立通道；在待氣化煤層氣化過程中，包括如下步驟:步驟1，向通道的位于當前燃空區上方的部分注入制冷劑；步驟2，當當前燃空區擴展形成新當前燃空區時，向通道的位于新當前燃空區上方的部分注入制冷劑；步驟3，以新當前燃空區作為當前燃空區，返回步驟2循環，直至待氣化煤層氣化完畢。
[0007]根據本發明，步驟1執行為:在待氣化煤層上方的巖層中建立水平井，并且對應于當前燃空區由水平井的內壁向外延伸建立加固孔，向水平井中注入制冷劑；步驟2執行為:當當前燃空區擴展形成新當前燃空區時，對應于新當前燃空區中除去當前燃空區的區域由水平井的內壁向外延伸建立新加固孔，向水平井中注入制冷劑。
[0008]根據本發明，在步驟1中，在加固孔建立完畢后，在水平井中設置套管，加固孔相對于套管露出；在步驟2中，沿當前燃空區的擴展方向移動套管，并在移動后的套管的前方設置新加固孔。
[0009]根據本發明，在步驟2中，新加固孔設置在套管的前方50cm處。
[0010]根據本發明，在步驟1中，當地下氣化所產生的煤氣的帶水量大于第一預設值時，建立水平井。
[0011]根據本發明，在步驟1中建立至少兩個加固孔，至少兩個加固孔圍繞水平井均勻設置；在步驟2中建立至少兩個新加固孔，至少兩個新加固孔圍繞水平井均勻設置。
[0012]根據本發明，在步驟2中，當前燃空區擴展第三預設值后形成新當前燃空區，套管的移動距離大于或等于第三預設值。
[0013]根據本發明，通過射孔鉆由水平井的內壁向周圍巖層射孔，建立步驟I中的加固孔和步驟2中的新加固孔。
[0014]根據本發明，在步驟2中，在當前燃空區擴展的過程中，持續保持向通道的位于當前燃空區上方的部分注入制冷劑。
[0015]根據本發明，待氣化煤層氣化完畢后，持續進行步驟2中的制冷劑的注入；當新當前燃空區被填充物填充后，停止注入，并向通道中壓入水泥漿。
[0016]相比于現有技術，本發明的有益效果在于:
[0017]本發明的煤層上方巖層的加固方法，在待氣化煤層上方的巖層中建立通道，并且在待氣化煤層氣化過程中，通過向通道的位于當前燃空區上方的部分注入制冷劑、以及在當前燃空區擴展形成新當前燃空區時向通道的位于新當前燃空區上方的部分注入制冷劑并隨著燃空區的擴展而循環此步驟，使得待氣化煤層中燃燒形成的燃空區上方的巖層中的含水結冰，從而增強巖層的強度，降低煤層上方巖層的坍塌概率，并且由于含水結冰而降低了滲水率，進而提高地下氣化爐的使用壽命。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是具有地下氣化爐的地層的結果示意圖，針對該地下氣化爐的進行的地下氣化應用本發明的煤層上方巖層的加固方法的一個實施例；
[0019]圖2是圖1中示出的地層的局部俯視圖。

【具體實施方式】
[0020]如下參照附圖描述本發明的實施例。
[0021]參照圖1和圖2，本發明的煤層上方巖層的加固方法的一個實施例，其包括在待氣化煤層氣化前或氣化過程中在待氣化煤層上方的巖層中建立通道、以及在待氣化煤層氣化過程中執行的如下步驟。具體為:步驟1，向通道的位于當前燃空區上方的部分注入制冷劑；步驟2，當當前燃空區擴展形成新當前燃空區時，向通道的位于新當前燃空區上方的部分注入制冷劑；步驟3，以新當前燃空區作為當前燃空區，返回步驟2循環，直至待氣化煤層氣化完畢。
[0022]通過上述步驟，使得待氣化煤層當前在當前燃燒形成的燃空區的上方的巖層中的含水結冰，從而增強煤層上方的巖層的強度，降低巖層的坍塌概率，并由于巖層中的含水結冰而降低滲水率，進而提高地下氣化爐的使用壽命。
[0023]其中，在地層中構建本實施例的地下氣化爐,其中,地層由下至上至少包括待氣化煤層8、巖層7,其中，該巖層7中包含弱含水層6。其中,待氣化煤層8為煤層中將要進行氣化的區域，使得該區域的煤層燃燒形成煤氣。地下氣化爐的進氣井3和出氣井4由地面通入待氣化煤層8中。而該地下氣化爐的運行過程為:在靠近進氣井3處的待氣化煤層8燃燒形成當前燃空區5，之后待氣化煤層8的燃燒朝向出氣井4逐漸移動，使得當前燃空區5朝向出氣井4逐漸擴展，直至到達出氣井4后使待氣化煤層8停止燃燒。應理解，當前燃空區5的擴展方向為待氣化煤層8的燃燒的移動方向。在本實施例中，在實際進行地下氣化時，待氣化煤層的燃燒的移動方向沿著連接進氣井3和出氣井4的氣化通道(未示出)的延伸方向。故，氣化通道的延伸方向即為當前燃空區5的擴展方向。當然，在其他可選的實施例中，若不存在氣化通道，則在靠近進氣井為起始燃燒位置的情況下，待氣化煤層的燃燒的移動方向為由進氣井指向出氣井的方向，而在靠近進氣井為起始燃燒位置的情況下，待氣化煤層的燃燒的移動方向為由出氣井指向進氣井的方向。其中，由進氣井3向待氣化煤層8中送入含氧氣體，同時由出氣井4排出待氣化煤層8燃燒后形成的煤氣。
[0024]如下參照圖1和圖2，具體描述本實施例的執行過程。
[0025]首先，在靠近進氣井3處的待氣化煤層8點火，待氣化煤層8燃燒形成當前燃空區5，煤氣由出氣井4排出。此時，進入了待氣化煤層8的氣化過程。此時，在靠近進氣井3處形成燃空區，并且燃空區在之后會隨著待氣化煤層8的燃燒朝向出氣井4的方向移動而逐漸朝向出氣井4擴展。而在本發明中所提及的“當前燃空區”和“新當前燃空區”，均為執行該步驟操作時，待氣化煤層8燃燒后在地層中形成的整體燃空區。
[0026]之后，執行步驟1。具體如下:
[0027]步驟1.1，當當前燃空區5的寬度達到6m，高度達到5m，說明地下燃空區已經具備一定空間和規模。其中，當前燃空區5的寬度和高度可通過計算燃煤量、煤氣組分、氣化時間及氣化強度等獲得，或通過本領域技術人員公知的測量或計算方法獲得。
[0028]步驟1.2，持續監測煤氣的帶水量，當煤氣的帶水量大于第一預設值時，說明巖層7可能出現滲漏。此時，在弱含水層6中建立水平井1，并且對應于當前燃空區5由水平井1的內壁向外延伸建立加固孔a。其中，加固孔a為通過射孔鉆2(圖2中詳細示出)由水平井1的內壁向周圍弱含水層6射孔而形成的，可理解，為不影響隨后設置套管9和注入制冷齊[J，在建立完加固孔a后便將射孔鉆2從水平井1中取出。此外，在本實施例中，建立至少兩個加固孔a，至少兩個加固孔a圍繞水平井1均勻地布置。優選地，加固孔a至水平井1的位于弱含水層6中的端部的距離等于20米。當然，可理解，水平井1和加固孔a的位置依據建立時的當前燃空區的位置而定。
[0029]步驟1.3，在加固孔a建立完畢后，在水平井1中設置套管9以對水平井1進行支護，可防止水平井1坍塌，并且具有保溫的作用。其中，加固孔a相對于套管9露出，即套管9的位于水平井1中的端部位于加固孔a的指向出氣井4的一側，以使得隨后注入的制冷劑能夠流入加固孔a。其中,在本實施例中，套管9為可移動的后退式套管。套管9的相反于上述位于水平井1中的端部的一端連接有驅動裝置(例如，油井中本領域技術人員公知的絞盤)，該驅動裝置可驅動套管9沿著朝向出氣井4的方向移動，即驅動套管9沿著當前燃空區5的擴展的方向移動。在此，對于套管9，以沿著當前燃空區5的擴展方向的方向為向后的方向，以相反于當前燃空區5的擴展方向的方向為向前的方向。
[0030]步驟1.4，當加固孔a建立完畢且套管9設置完畢后，向水平井1中注入制冷劑。在設置套管9的情況下，套管9接觸水平井1的內壁以起到支護作用，故向水平井1中注入的制冷劑流經套管9，并由套管9的位于待氣化煤層8中的端部流出，以繼續向著套管9的前方流動，進而流入位于套管9的前方的加固孔a。
[0031]可理解，在本實施例中的步驟1中，水平井1的位于當前燃燒區5上方的部分和加固孔a即為上述通道的位于當前燃空區上方的部分，而通過由水平井1注入制冷劑，制冷劑流入水平井I的位于當前燃燒區5上方的部分、并繼續流入加固孔a中，即制冷劑流入通道的位于當前燃空區上方的部分。由此，制冷劑進入到加固孔a和水平井I的位于當前燃燒區5上方的部分后，使得周圍弱含水層6中的含水結冰。由此，當前燃空區5上方的弱含水層6的強度增大，進而提高了當前燃空區5上方的巖層7的強度，防止了該部分巖層7的坍塌。并且，由于弱含水層6中的含水結冰，也防止了該部分弱含水層6向煤層中的滲漏。
[0032]在本實施例中，上述向水平井I中注入制冷劑，直至制冷劑充滿加固孔a為止。通過計算通入的制冷劑的量來實現使得制冷劑充滿加固孔a，將在后敘詳細描述。
[0033]其中，第一預設值優選地為35%。優選地，水平井I的位于弱含水層6中的端部至進氣井3的距離為20-50米。
[0034]至此，步驟I執行完畢。
[0035]隨后，執行步驟2。具體如下:
[0036]步驟2.1，當當前燃空區5朝向出氣井4擴展第三預設值后形成新當前燃空區5’時，沿當前燃空區的擴展方向移動套管9，套管9的移動距離大于或等于第三預設值。由此，套管9將水平井I的內壁的對應于新當前燃空區5’中除去當前燃空區5的區域5”的部分露出。優選地，上述第三預設值等于30米。可理解，上述當前燃空區5旨在上述步驟I中監測到煤氣的帶水量大于第一預設值時的燃空區，以此燃空區為起點計算朝向出氣井4的方向擴展量。當然，可理解，由于地下氣化(即待氣化煤層氣化)的速度較慢，故在建立通道和執行步驟I中注入制冷劑的時間內，燃空區的擴展量并不大，所以可選地在其他的實施例中，以步驟I中任意時刻所對應的燃空區作為當前燃空區5均可。
[0037]步驟2.2，在停止移動套管9后，在移動后的套管9的前方50cm設置新加固孔b。其中，該新加固孔b對應于新當前燃空區5’中除去當前燃空區5的區域5”，并且由水平井I的內壁向外延伸形成。換言之，新加固孔b位于新當前燃空區5’中除去當前燃空區5的區域5”的上方。在本實施例中，新加固孔b同樣是通過射孔鉆2由水平井I的內壁向周圍弱含水層6射孔而形成的。可理解，為不影響隨后注入制冷劑，在建立完加固孔a后便將射孔鉆2從水平井I中取出。并且，在本實施例中，建立至少兩個新加固孔b，該至少兩個新加固孔b圍繞水平井I均勻地布置。
[0038]步驟2.3，向水平井I中注入制冷劑。可理解，在本實施例中的步驟2中，水平井I的位于新當前燃燒區5’上方的部分、加固孔a和新加固井b即為上述通道的位于新當前燃空區5’上方的部分，而通過由水平井I注入制冷劑，制冷劑流入水平井I的位于新當前燃燒區5’上方的部分、并繼續流入新加固孔b和加固孔a中，即制冷劑流入通道的位于新當前燃空區5’上方的部分。由此，制冷劑進入到水平井I的位于新當前燃空區5’上方的部分、加固孔a和新加固井b后，使得周圍弱含水層6中的含水結冰。由此，新當前燃空區5’上方的弱含水層6的強度增大，進而提高了新當前燃空區5’上方的巖層7的強度，防止了該部分巖層7的坍塌。并且，由于弱含水層6中的含水結冰，也防止了該部分弱含水層向待氣化煤層8中滲漏。
[0039]在本實施例中，向水平井I中注入制冷劑，直至制冷劑充滿新加固孔b為止。通過計算通入的制冷劑的量來實現使得制冷劑充滿新加固孔b，將在后敘詳細描述。
[0040]至此，步驟2執行完畢。
[0041]如下執行步驟3，將此時的新當前燃空區5’作為當前燃空區返回步驟2循環，直至待氣化煤層氣化完畢。由此，可理解，每當燃空區擴展30米后，就執行一次步驟2中的新加固孔的建立，即在對應新擴展的30米的燃空區的上方弱含水層中建立新的加固孔，以使得此部分弱含水層也能夠進行加固。如圖1和圖2中示出了接下來兩次執行步驟2所建立的新加固孔，分別以c、d示出。
[0042]優選地，所建立的所有加固孔a和新加固孔b可具有統一的長度和孔徑，長度為2米。加固孔a的數量和每一次執行步驟2所建立的新加固孔b的數量由弱含水層6的滲透系數決定。當滲透系數在4.06*l(T2m/d(米/天)至lm/d的范圍內的時候，建立6個加固孔a，以及在每一次執行步驟2中建立6個新加固孔b。當滲透系數在1.7m/d至4.3m/d的范圍內的時候，建立3個加固孔a，以及在每一次執行步驟2中建立3個新加固孔b。在本實施例中，弱含水層的滲透系數為0.054m/d，故建立6個加固孔a，以及在每一次執行步驟2中建立6個新加固孔b。該6個加固孔a和每一次執行步驟2所建立的6個新加固孔b均是圍繞水平井1的位于弱含水層中的水平段均勻設置的，即每相鄰的兩個加固孔a的軸線之間的夾角等于60°、且所有加固孔a的軸線位于同一平面(垂直于水平井的水平段的平面)中。針對每一次執行步驟b，在一次中所建立的6個新加固孔b中的每相鄰兩個的軸線之間的夾角為60°，并且6個新加固孔b的軸線均位于同一平面內，該平面垂直于水平井的水平段。
[0043]此外，上述通過控制通入的制冷劑的量來實現使制冷劑充滿加固孔a的方法具體描述如下。
[0044]在實際地下氣化過程中，當前燃空區5擴展30米需要的時間是大于1天的，故在本實施例中，以天為單位計算制冷劑的注入量，當然，在其他可選的實施例中，本領域技術人員可根據實際工況進行調整。
[0045]在本實施例中，制冷劑為液氮，加固孔a的長度為2m，凍土的發展速度(周圍含水層中的含水放熱結冰的區域的擴展速度)為15m/d(米/天)，即每天可以形成圍繞水平井1(即水平井1的水平段)的長度為15m的圓環形凍土區，圓環(即凍土區)的體積為188m3。其中，圓環的外直徑和內直徑差即為加固孔a的長度。
[0046]按照每立方米凍土需要1500kg液氮，每天冷凍需要液氮量為1500*188 =282000kg,套管9的直徑為0.lm,長度為150m,套管9的體積為1.18m3，液氮密度808.3kg/m3,套管9中的液氮量為1.18*808.3 = 954kg,則每天的注入水平井1的液氮量為282954kg。
[0047]在步驟1中注入上述液氮量的液氮后，當前燃空區5的擴展量并未達到30米，即未達到步驟2中的開始建立新加固孔的條件，故此時進入維護期間。在維護期間內，每天分為3班，分別向水平井中通入9000kg的液氮進行維護，維護期間的長短由當前燃空區的擴展量決定，即維護期間截止于當前燃空區5的擴展量達到30米。在維護期間注入相對較少的液氮，可以保證一直凍土。
[0048]換而言之，在步驟1執行完畢后，執行步驟2。在步驟2中未達到當前燃空區擴展形成新當前燃空區之前，即在當前燃空區擴展的過程中，持續保持向通道的位于當前燃空區5上方的部分注入制冷劑，直至當前燃空區擴展形成新當前燃空區5’時，停止注入制冷齊U。可理解，步驟1中的制冷劑的停止注入時間最晚是在當前燃空區擴展形成新當前燃空區時，當然，也可根據實際情況，在當前燃空區擴展形成新當前燃空區之前的任意時刻停止注入制冷劑。而在隨后向通道的位于新當前燃空區5’上方的部分注入制冷劑時，同樣應用上述方法進行計算，以實現使得制冷劑充滿新加固孔b。
[0049]此外，在本實施例中，待氣化煤層8氣化完畢后，即在停止循環執行步驟2后，仍繼續保持注入制冷劑，即對最后一次執行的步驟2中的新當前燃空區注入制冷劑，直至新當前燃空區被填充物填充后停止注入，并由水平井I的井口(即向通道中)壓入水泥漿以加固弱含水層。其中，水泥漿至少包括早強水泥漿、快干水泥漿、高強水泥漿或遇水膨脹性混合材料之一。即水泥漿可是早強水泥漿、快干水泥漿、高強水泥漿和遇水膨脹性混合材料中的一種，或者可是其中的任意多種的組合。其中，早強水泥漿為在水泥漿中加入早強劑(例如亞硝酸鹽、鉻酸鹽、三乙醇胺、甲酸鈣、尿素等)的水泥漿，快干水泥漿為在水泥漿中加入快干劑(例如硅酸鹽、硫鋁酸鹽等)的水泥漿，高強水泥漿為在水泥漿中加入高強劑的水泥衆。進一步優選地，水泥衆包括高級水泥、快硬娃酸鹽水泥、特快硬娃酸鹽水泥、高招水泥、澆筑水泥、硫鋁酸鹽超早強水泥、磷酸鋅膠凝材料。而優選地，遇水膨脹材料可為膨脹水泥，該膨脹水泥為在水化和硬化過程中產生體積膨脹的水泥。進一步優選地，上述膨脹水泥有明礬石膨脹水泥、硅酸鹽膨脹水泥和石膏礬土膨脹水泥。
[0050]在設置有套管9的情況下，在壓入水泥漿之前取出套管9。其中，在待氣化煤層燃燒完畢后，會對最后一次執行的步驟2中的新當前燃空區中進行填充，以防止煤層頂板塌陷。填充物為本領域技術人員公知的用于采空區填充的材料。例如，發泡劑、水泥漿混合物、粉煤灰泥漿混合物等。當然，在其他可選地實施例中，也可在待氣化煤層8氣化完畢時停止注入制冷劑。
[0051]根據上述描述可理解，在本實施例中，通道是在待氣化煤層8的氣化過程中逐漸建立形成的。當然，在其他可選的實施例中，可在待氣化煤層8氣化之前便將通道建立完畢。此外，通道的結構可為上述由水平井、加固孔、新加固孔組成，也可為其他結構，只要可以達到對在待氣化煤層形成的燃空區上方的弱含水層進行加固即可。
[0052]此外，可選地，在步驟I執行之前，在通過出氣井4獲得煤氣組分、煤氣的帶水量、氣化時間及氣化強度等數據參數并記錄的同時，監視在地下氣化爐周圍所設置的檢測井(未示出)中的水位。其中，如本領域技術人員公知的，檢測井為由地面通入弱含水層6中的井，該檢測井設置在待氣化煤層8的外側，不受待氣化煤層8的燃燒的影響。檢測井中的水位高低能夠反應出弱含水層6中的含水量。當弱含水層6中的含水量下降時，檢測井中的水位降低。故若發生弱含水層6向巖層7中滲水增多的情況，檢測井中的水位便會降低。隨后，在上述步驟1.2中，在持續監測煤氣的帶水量的同時持續監測檢測井中的水位，當煤氣的帶水量大于第一預設值并且檢測井的水位下降第二預設值時，進行之后建立水平井I的操作。相比較，煤氣的帶水量大于第一預設值時所體現出的滲漏為微滲漏，而同時滿足煤氣的帶水量大于第一預設值并且檢測井的水位下降第二預設值時所體現出的滲漏相對較嚴重。本領域技術人員可根據實際情況選擇開始建立水平井的依據。其中，第二設定值優選地為10%。
[0053]另外，在本實施例中，使用制冷劑為液氮，可將水平井I的井口封閉而僅允許套管穿入，由此可使得液氮由套管注入后氣化形成氮氣，氮氣保留在水平井中。或者可設置將氮氣以一定流量導出的裝置。換言之，根據實際的制冷需要，可選擇導出部分氮氣或將氮氣封閉在水平井中。
[0054]而當前燃空區和新當前燃空區的測量，可選地，在燃空區擴展路線上的豎直井和監測井中放入熱電偶，通過觀測熱電偶溫度變化來測量燃空區擴展速度并計算擴展面積，進而得到擴展量。或者，在燃空區上方地面上布置測氡裝置，定期監測地面氡值的變化情況，氡值會隨著地下溫度的升高而增大，由此預測燃空區的大小，進而得到擴展量。并且依據上述可采用的方法的需求可相應地通過出氣井4獲得煤氣組分、煤氣的帶水量、氣化時間及氣化強度等數據參數并記錄。當然，也可根據實際工況，采用本領域技術人員公知的其他測量方法測量擴展量。可理解，由于煤層燃燒的情況復雜，所測量出的、推算出的或模擬出的燃空區的大小可能是精確的或大致的，在現有技術水平的情況下，只要能夠獲得一個擴展量(精確的或大致的)以為執行步驟2提供時間點即可。
[0055]此外，上述所涉及到的第一預設值、第二預設值和第三預設值均不局限于本實施例。
[0056]另外，在本實施例中，巖層中的含水位于弱含水層中，故在弱含水層中建立通道。而在其他的實施例中，通道可建立在巖層中任何含水的位置。
[0057]綜上，本實施例的方法，依據待氣化煤層燃燒形成的燃空區的實際擴展，有針對性的加固位于已經形成的燃空區所對應的上方的弱含水層，在起到加固防止煤層頂板坍塌的情況下，節省了資源，降低了生產成本。
[0058]以上僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種煤層上方巖層的加固方法,其特征在于， 在待氣化煤層(8)氣化前或氣化過程中，在所述待氣化煤層(8)上方的巖層中建立通道； 在所述待氣化煤層(8)氣化過程中，包括如下步驟: 步驟1，向所述通道的位于當前燃空區(5)上方的部分注入制冷劑； 步驟2，當所述當前燃空區(5)擴展形成新當前燃空區(5，)時，向所述通道的位于所述新當前燃空區(5，)上方的部分注入制冷劑； 步驟3，以所述新當前燃空區(5’ )作為當前燃空區(5)，返回所述步驟2循環，直至所述待氣化煤層(8)氣化完畢。
2.根據權利要求1所述的煤層上方巖層的加固方法，其特征在于， 所述步驟I執行為:在所述待氣化煤層(8)上方的巖層中建立水平井(I)，并且對應于當前燃空區(5)由所述水平井⑴的內壁向外延伸建立加固孔(a)，向所述水平井⑴中注入所述制冷劑； 所述步驟2執行為:當所述當前燃空區(5)擴展形成新當前燃空區(5，)時，對應于所述新當前燃空區(5，)中除去所述當前燃空區(5)的區域(5”)由所述水平井⑴的內壁向外延伸建立新加固孔(b)，向所述水平井(I)中注入所述制冷劑。
3.根據權利要求2所述的煤層上方巖層的加固方法，其特征在于， 在所述步驟I中，在所述加固孔(a)建立完畢后，在所述水平井(I)中設置套管，所述加固孔(a)相對于所述套管露出； 在所述步驟2中，沿所述當前燃空區(5)的擴展方向移動所述套管，并在移動后的所述套管的前方設置所述新加固孔(b)。
4.根據權利要求3所述的煤層上方巖層的加固方法，其特征在于， 在所述步驟2中，所述新加固孔(b)設置在所述套管的前方50cm處。
5.根據權利要求2所述的煤層上方巖層的加固方法,其特征在于， 在所述步驟I中，當所述地下氣化所產生的煤氣的帶水量大于第一預設值時，建立所述水平井(I)。
6.根據權利要求2所述的煤層上方巖層的加固方法,其特征在于， 在所述步驟I中建立至少兩個所述加固孔(a)，所述至少兩個加固孔(a)圍繞所述水平井⑴均勻設置； 在所述步驟2中建立至少兩個所述新加固孔(b)，所述至少兩個新加固孔(b)圍繞所述水平井(I)均勻設置。
7.根據權利要求3所述的煤層上方巖層的加固方法，其特征在于， 在所述步驟2中，所述當前燃空區(5)擴展第三預設值后形成所述新當前燃空區(5’)，所述套管的移動距離大于或等于所述第三預設值。
8.根據權利要求2所述的煤層上方巖層的加固方法，其特征在于， 通過射孔鉆(2)由所述水平井(I)的內壁向周圍巖層射孔，建立所述步驟I中的所述加固孔(a)和所述步驟2中的所述新加固孔(b)。
9.根據權利要求1所述的煤層上方巖層的加固方法，其特征在于， 在所述步驟2中，在所述當前燃空區(5)擴展的過程中，持續保持向所述通道的位于所述當前燃空區(5)上方的部分注入所述制冷劑。
10.根據權利要求1所述的煤層上方巖層的加固方法，其特征在于， 所述待氣化煤層(8)氣化完畢后，持續進行所述步驟2中的制冷劑的注入； 當所述新當前燃空區(5’ )被填充物填充后，停止所述注入，并向所述通道中壓入水泥漿。
【文檔編號】E21C41/16GK104314568SQ201410497976
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年9月25日 優先權日:2014年9月25日
【發明者】趙娟, 王媛媛, 董玉新 申請人:新奧氣化采煤有限公司