Brevet FR2271271A1 — publié le 19751212

DESCRIPTION La présente invention concerne, d'une part, divers perfectionnements destinés à obtenir que la combustion d'un minerai combustible (tel que, par exemple, le charbon, le lignite, les sables ou les schistes bitumineux) puisse s 1entretenir sous terre, malgré les venues d'eau (proches ou sources souterraines) et malgré les éboulements, qui se produisent inévitablement lorsque les parois des cavités produites par la combustion ne sont pas systématiquement soutenues. On sait, en effet, que ce sont la les gros écueils qui stopposent à l'extension de la gazeification souterraine du charbon dans ltétat actuel de la technique, tout au moins en Europe, où les couches de charbon sont malheureusement de faibles épaisseurs. la résultat cherché sera obtenu en posant, selon les techniques minières connues, une ou plusieurs canalisations, du type des canalisations d'égouts, au travers de la couche de minerai combustible, lesdites canalisations étant pourvues d'évents au travers desquels de l'air (ou de l'oxygène), insufflé dans ces canalisations, pourra s'échapper dans la région qu'on aura mise en combustion, cette combustion ayant pour effet de déboucher progressivement les évents qu'on aura obturés au préalable au moyen de morceaux de combustible (charbon par exemple). Une canalisation auxiliaire, fonctionnant sur le même principe, mais par laquelle on insufflera du gaz combustible, aura pour mission d'entretenir une flamme - veilleuse capable de ranimer une flam'te de charbon éteinte par éboulement ou par venue d'eau, a la condition, bien entendu que ces canalisations puissent résister à la flamme et à l'écrasement par éboulements. Une autre particularité de l'invention s'applique aux cas où lton cherchera non pas à obtenir, pour eux-mnes, les gaz ou les condensats provenant de la combustion incomplète du minerai (et qu'on appellera ci-après la première combustion" ou la pré-combustion") mais où l'on voudra utiliser leur pouvoir calorifique soit en tant que source de chaleur, soit en vue de la production de vapeurs ou de fluides chauds utilisables pour eux-mêmes, soit en vue de la production de vapeur (par exemple de vapeur d'eau) destinée à actionner des turbines ou des machines à vapeur. Eh effet, dans ltétat actuel de la technique, les gaz produits par gazeification souterraine sont conduits jusqutà la surface, où ils arrivent déjà refroidis, à cause des pertes de leur chaleur vers les parois des conduits tout le long du trajets alors que, selon la présente invention, on cherchera à récupérer au mieux la chaleur produite par la première combustion, en ins tallant une première chaudière de l'un des types connus, au besoin mobile aussi près que possible de la zone où l'on provoquera la combustion du minerai. On installera en outre, dans des galeries horizontales ou, de préférence, dans des puits d'accès sensiblement verticaux (qu'on appellera ci-après les "puits chauds") d'autres chaudières, ainsi que des surchauffeurs de vapeur et des economiseurs des types connus (par exemple, tubulaires). Ces chaudières seront chauffées au moyen de broyeurs qui injecteront de l'air (ou de l'oxygène) dans "l'atmosphère ambiante" du souterrain, composée des gaz combustibles produits par la combustion incomplète du minerai et par la décomposition partielle de l'eau par le feu. On conçoit que, de cette façon, on pourra récupérer au mieux les chaleurs produites aussi bien par la première que par la seconde combustion, car, d'une part, on fera brûler dans le seconde combustion des gaz qui auront encore conservé une partie de leur chaleur de pré-combustion et, d'autre part, la chaleur finale aura tout le temps de pénétrer ensuite au travers des parois des tubulures de la seconde chaudière et de eelles des surchauffeurs et économiseurs, vu que ces tubulures pourront être disposées sur une hauteur considérable dans le puits d'accès chaud (lequel sera surmonté d'une haute cheminée pour assurer le rejet des fumées en altitude. La présente invention vise plus particulièrement à valoriser des gisements, tels que les gisements de charbon européens, qui ne subsistent plus guère que sous la forme de couches de faibles épaisseurs de charbon de qualité médiocre et, parfois, grisouteux ou bien encore sous forme de couches enfouies très profondément : c'est évidement dans tous ces cas qu'on pourra tenter d'en tirer le meilleur parti, en en extrayant au mieux le pouvoir calorifique sous terre, sans avoir à supporter les peines et coûts d'une extraction du minerai, et à courir les risques et les dangers des mines profondes ou grisouteuses. REVEND I CATI ON S 1) Dispositif constitué par une ou plusieurs canalisations, faites de matériaux réfractaires à la chaleur, et destinées à servir de conduits d'amenée d'air ou de gaz comburants (tels que ltoxygène par exemple) ainsi que de conduits de gaz combustibles (tels que le gaz naturel ou l'oxyde de carbone par exemple) et aussi éventuellement, de conduits d'évacuation pour les gaz de combustion, obtenus par la combustion de couches de minerais combustibles souterraines ou affleurantes (constituées par exemple, de charbon, de schistes ou de sables bitumineux ou pétrolifères, etc...) dont la combustion, une fois provoquée et entretenue par l'apport des gaz comburants et combustibles, pourra se poursuivre grftce à l'existence de ces conduits résistants à la flamme et aux éboulements, conduites, qui sont posés au préalable à l'intérieur de la masse de minerais par le recours aux techniques minières ou pétrolières bien connues (telles que les galeries, les forages, le boisage, le bétonnage, le ferraillage, etc...) ce dispositif étant essentiellement caractérisé, par le fait que la combustion est entretenue par un apport constant de gaz combustible (tel que le gaz naturel, l'oxyde de carbone, l'hydrogène,) ou de combustibles liquides (tels que le pétrole, le gaz oil, le méthanol,). 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites canalisations sont percées d'évents de place en place, les sections de ces évents étant suffisamment petites pour qu'ils puissent être obturés, avant la mise à feu, au moyen de blocs de minerai combustible pris sur place ou apportés d'ailleurs. 3) Procédé destiné à provoquer et à entretenir la combustion du minerai en utilisant un dispositif selon les revendications 1 ou 2 et caractérisé par le fait que, une fois les canalisations posées et les évents obturés, on enfouira des canalisations sous une couche de minerai combustible qui recouvrira ces canalisations partout, sauf à l'endroit que l'on choisit pour y mettre le feu, où on débouchera les évents ; de la sorte, la flamme se propagera progressivement le long desdites canalisations à partir de ltendroit-mis à feu, en décuu- vrant successivement et progressivement les évents successifs par le fait de la combustion des blocs obturateurs. 4) Procédé selon l'une quelconque des revendications l à 3, caractérisé en ce que l'apport d'air ou de gaz comburant est réglé soit pour obtenir une combustion aussi complète que possible, afin de rechercher un maximum de chaleur, soit par n'obtenir qu'une combustion incomplète, en vue de favoriser la distillation des produits de distillation de la houille ou des autres minerais combustibles ainsi que le décomposition de l'eau par le feu (production de ngaz à l t eau") 5) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3 ou 4i caractérisé en ce que les produits de distillation s1 échappent par les galeries vers les puits dsaccès, la flamme se propageant dans les deux sens à partir de l'endroit de la mise à feu. 6) Procédé selon l'une quelconque des revendications l à 5, caractérisé en ce que les éléments desdites canalisations (ou "buses") peuvent ne pas comporter d'évents sur leur pourtour, mais sont alors posés avec un certain écartement les uns par rapport aux autres, l'écartement pouvant être réglé au moyen de cales ou au moyen de pitons, venus de fabrioation, ceci de façon à permettre à l'air et aux gaz de s'échapper de la canalisation lorsque ltobtura- tion par le minerai combustible est consumée. 7) Procédé selon l'une quelconque des revendications l à 6 caractérisé en ce que la tenue et la rigidité desdites canalisations est assurée par application des modes connus, par exemple au moyen de brides, de berceaux ou de perchefs, ces moyens pouvant être appliqués soit extérieurement soit intérieurement aux canalisations. 8) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les éléments de la ou des canalisations (buses) sont constitués d'un matériau combustible, tel que le charbon aggloméré ou le charbon de cornue, de telle sorte que la ou les canalisations disparattront en se consumant. 9) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisé par le fait que la galerie de mine est fermée vers l'une de ses extrémités (mais non pas les canalisations) par exemple au moyen d'une porte étanche à l'air, par exemple au-débouché de la galerie vers l'un des puits, que l'on appellera le "puits froid", de manière que la flamme ne puisse se propager que dans un seul sens, à savoir vers l'autre puits, non fermis, qu'on-appellera le "puits chaud". lO) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que lesdites canalisations sont munies intérieurement de boùchons ou de fourreaux évidés (cylindriques par exemple) que l'on peut déplacer dans ces canalisations en les manoeuvrant à distance au moyen de channes, de cibles ou de tringles, de manière à boucher lesdites canalisations aux endroits voulus, et, plus spécialement au voisinage de l'endroit où se situe la flamme au moment considéré, de manière à empêcher que l'air ou les gaz puissent se propager inutilement vers des éventsjsitués loin de la flamme, dans des zones déjà consumées. 11) Dispositif constitué d'une canalisation conforme à l'une quelconque des revendications 1, 2, ou 3, posée parallèlement aux dites canalisations et destinée à recueillir, au besoin par aspiration au moyen de pompes, les produits de la distillation du minerai, ceci par un trajet plus direct et plus libre que si ces produits avaient à traverser des zones d'éboulis. 12) Dispositif constitué de moyens connus, tels que des échangeurs de chaleur, des chaudières, des économiseurs etc, caractérisé en ce que, en association avec les dispositifs selon l'une des revendications 1 à 11, il permette d'effectuer la récupération de la chaleur contenue dans les produits de distillation du minerai, et la transmission de cette chaleur à tel fluide Ca- loporteur que l'on voudra (par exemple, de l'eau, de l'alcool, de l'ammoniaque, des hydrocarbures, etc), éventuellement en vue d'actionner des machines ou des turbines. 13) Procédé, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la galerie, ou les galeries, et, éventuellement, les puits d'accès, sont fermés au moyen de portes étanches suffisamment robustes pour qu'une pression élevée puisse y être maintenue du fait de la combustion, l'air et les gaz comburants ou combustibles étant alors insufflés dans le système à une pression supérieure à celle qui y règne, par le moyen de pompes, ceci dans le but d'activer les réactions chimiques et, en particulier, d'activer la combustion. 14) Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, carac térisé en ce que l'on recourt à des catalyseurs ou des adjuvants des réactions chimiques et, en particulier de la réaction de combustion. 15) Procédé selon ltune quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait que les éléments de canalisations, sont introduits dans un trou de forage, obtenu par les moyens connus en techniques minières ou pétrolières, trou qui pourra être plus ou moins incliné par rapport à la direction des couches combustibles, ou, autrement dit, qui'pourra être plus ou moins vertical par rapport à la surface du sol, ce trou pouvant ainsi traverser successivement les couches multiples qui caractérisent certains gisements, plus particulièrement les gisements de charbon de certaines régions. 16) Procédé selon la revendication qui précède, caractérisé en ce que les produits de distillation ou de combustion seront évacués soit au moyen de tubulures distinctes disposées dans le trou de forage, soit à travers ce tube de forage lui-même, soit à travers un ou plusieurs autres trous de forage distrincts creusés dans le voisinage, mais eoncourants à leurs extrêmités profondes, au besoin dans une cavité produite par une explosion chimique ou nucléaire. 17) Procédé selon l'une des revendications 15 ou 16~caractérisé en ce que llon intervertira, au besoin, les rôles remplis par ces divers trous de forage, ou par les tubulures qu'ils contiennement, de manière que si la flamme d'un front de combustion venait à s'éteindre au bas d'un trou d'insufflation d'air ou de gaz, par exemple à la suite d'un éboulement, on puisse rallumer la flamme en renversant les rôles des trous ou tubulures en présence.