Фальштинський Володимир Сергійович. Обґрунтовування параметрів ін'єкційної закладки при свердловинній підземній газифікації вугілля (СПГВ)

Краткое описание

Фальштинський Володимир Сергійович. Обґрунтовування параметрів ін'єкційної закладки при свердловинній підземній газифікації вугілля (СПГВ) : Дис... канд. наук: 05.15.02 2007

Фальштинський В.С. «Обґрунтовування параметрів ін'єкційної закладки при свердловинній підземній газифікації вугілля (СПГВ)». Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.15.02 - «Підземна розробка родовищ корисних копалин». Національний гірничий університет, Дніпропетровськ, 2006.
Захищаються параметри технології ін'єкційної закладки порідних шарів покрівлі і виробленого простору підземного газогенератора для оптимізації якісних і кількісних показників процесу підземної газифікації вугільних пластів.
Ґрунтуючись на теорії зсуву гірського масиву у вигляді пошарового вигину порідних шарів, що розглядаються у вигляді балки-смуги з нежорстким затисканням, розроблена математична модель напружено-деформованого стану порідного масиву при газифікації вугільного пласта.
На основі аналізу НДС порідної товщі при газифікації вугільних пластів встановлені раціональні параметри закладки закладальних свердловин в породах покрівлі підземного газогенератора.
На основі стендових, лабораторних і аналітичних досліджень встановлені параметри прогріву порід над газогенератором, що дозволяють визначити безпечне місце закладки закладальних свердловин.
За результатами досліджень розроблені конструкції підземних газогенераторів з ін'єкційною закладкою порідної товщі.
Визначені параметри області ін'єкції глинистими розчинами порідного масиву, що вміщує газогенератор з урахуванням часу і простору.
Надана оцінка витокам конденсату і газів в порідний масив при газифікації вугільного пласта.
Результати стендових і лабораторних досліджень підтверджують результати аналітичних розрахунків з достовірністю 24,7%.
При обґрунтуванні техніко-економічних витрат газифікації на підземних газогенераторах з ін'єкційною закладкою встановлено, що збільшення площі газифікації вугілля, підвищення ступеня газифікації вугільного пласта і теплотворної здатності генераторного газу, забезпечують зниження собівартості отриманого газу.
Результати виконаних досліджень враховані при техніко-економічному обґрунтуванні доцільності будівництва станції «Підземгаз» ТЕО 3858-П3, розробці робочого проекту експериментальної ділянки станції «Підземгаз» об'єднання «Павлоградвугілля» і методичної документації до визначення раціональних параметрів закладки закладальних свердловин при свердловинній підземній газифікації вугілля (СПГВ).
Основний зміст роботи відображений в 4 авторських свідоцтвах на винахід (патентах) і 7 статтях.

Дисертація є закінченою науково-дослідною роботою, у якій вирішена актуальна науково-практична задача щодо обґрунтування параметрів технології ін'єкційної закладки при свердловинній підземній газифікації вугілля.
1. На підставі вивчення напружено-деформованого стану гірського масиву навколо підземного газогенератора установлені закономірності розшарування порід покрівлі в умовах Західно-Донбаського вугільного басейну для ділянок вугільних родовищ, придатних до газифікації. Встановлено, що:
розшарування порід покрівлі відбувається над вигазованим простором підземного газогенератора на відстані 9,6-14 м від вугільного пласта, що вигазовувається;
параметри й динаміка утворення порожнин розшарування змінюються зі збільшенням глибин залягання 210-340 м газифікованого пласта на 6-9 %, при цьому об’єм порожнини змінюється в межах 610-924 м3з максимальною висотою відповідно 181-325 мм;
наявність зольного залишку у вигазованому просторі і схильності порід до спучування при високих температурах зменшують зрушення масиву навколо підземного газогенератора на 7-20%.
2. Встановлено параметри температурного поля з урахуванням зрушення порід, що вміщують підземний газогенератор і технологічних параметрів вигазовування вугільного пласта, а саме:
верхня межа температурного поля порід покрівлі становить 8,4-9,5 м по нормалі від вигазованого пласта і перебуває в місці переходу окисної зони у відновлену в перерізі над вогневим вибоєм;
прогрів порід покрівлі по нашаруванню в 1,2 рази менший ніж по нормалі;
теплообмін між продуктами СПГВ і породами у зрушеному масиві відбувається за рахунок конвекції (56,7 %) та кондукції (43,3 %).
3. Обґрунтовано технологічні схеми ін'єкційної закладки породної товщі в місцях її розшарування над підземним газогенератором при різних схемах розкриття й вигазовування вугільного пласта, що дозволило:
зменшити втрати дуттьової суміші, газів і конденсату в підземній частині від 4,5 до 12,8%, зменшити опускання земної поверхні над вигазованим простором на 70-76 % від потужності вугільного пласта;
забезпечити керованість процесом газифікації при високому тиску, від 1 до 6 МПа на малих та середніх глибинах залягання вугільних пластів (70-350 м);
знизити собівартість отриманого газу на 45,8% за рахунок збільшення площі газифікованого вугілля у 2,2 рази, ступеня вигазовування вугілля на 7% і підвищення теплотворної здатності одержуваних газів на 61%.