№78-4
Утилізація діоксиду вуглецю при свердловинній підземній газифікації вугілля
П.Б. Саїк1, В.С. Фальштинський1
1Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна
Coll.res.pap.nat.min.univ. 2024, 78:39–50
Full text (PDF)
https://doi.org/10.33271/crpnmu/78.039
АНОТАЦІЯ
Мета. Формування інноваційного підходу щодо утилізації діоксиду вуглецю при свердловинній підземній газифікації вугілля в умовах ДП «Львіввугілля».
Методика досліджень. Визначення параметрів порожнини розшарування в гірському масиві при газифікації вугільного пласта ґрунтувалось на основі проведення аналітичних досліджень. Основою даних досліджень слугував метод розрахунку напружено-деформованого стану гірських порід, реалізований у програмному забезпечені “GeoDenamics Lite”. Застосування цього методу передбачає отримання геометричних і фізичних параметрів епюр навантажень для характерних породних шарів від вугільного пласта до земної поверхні. Вихідними даними для досліджень слугують гірничо-геологічні умови залягання вугільного пласта і технологічні параметри підземного газогенератора.
Результати дослідження. Аналіз геометричних і фізичних параметрів навантажень на породні шари підтверджує розширення зон аномального тиску в гірському масиві. Встановлено, що зміни цих параметрів відбуваються від самого пласта до денної поверхні як у напрямку до масиву, так і в бік вигазованого простору, у міру посування вогневого вибою. Такі динамічні зміни в структурі порід покрівлі сприяють формуванню порожнин розшарування, які можна використовувати як локалізації для ефективного захоронення вуглекислого газу.
Наукова новизна. Встановлено залежності зміни розмірів порожнин розшарування породної товщі у покрівлі підземного газогенератора від швидкості посування вогневого вибою. Врахування даної залежності дозволяє спрогнозувати ступінь утилізації вуглекислого газу у техногенно створених порожнинах.
Практичне значення. Для умов шахти «Червоноградська» визначено параметри порожнин розшарування у гірському масиві на рівні пластів n7н, n7і n7впри газифікації вугільного пласта n7н, що в подальшому дозволяє оцінити об’єми утилізації діоксиду вуглецю.
Ключові слова: підземна газифікація вугілля, діоксид вуглецю, гірський масив, вугільний пласт, порожнини розшарування.
Перелік посилань
1. Zhen, D. O. N. G., Yanpeng, C. H. E. N., Lingfeng, K. O. N. G., Feng, W. A. N. G., Hao, C. H. E. N., Junjie, X. U. E., ... & Xinggang, W. A. N. G. (2024). Underground coal gasification: Overview of field tests and suggestions for industrialization. Coal Geology & Exploration, 52(2), 180–196.
2. Saik, P., Lozynskyi, V., Anisimov, O., Akimov, O., Kozhantov, A., & Mamaykin, O. (2023). Managing the process of underground coal gasification. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, 6, 25–30. https://doi.org/10.33271/nvngu/2023-6/025
3. Abbasi, K. R., Zhang, Q., Alotaibi, B. S., Abuhussain, M. A., & Alvarado, R. (2024). Toward sustainable development goals 7 and 13: A comprehensive policy framework to combat climate change. Environmental Impact Assessment Review, 105, 107415. https://doi.org/10.1016/j.eiar.2024.107415
4. Aldy, J. E., & Halem, Z. (2022). The Evolving Role of Greenhouse Gas Emission Offsets in Combating Climate Change. SSRN Electronic Journal. https://doi.org/10.2139/ssrn.4203782
5. Viazovyk, V., Pochynok, V., & Shynkarenko, D. (2021). Classification of carbon dioxide utilization technologies in the conditions of a closed cycle economy. Вісник Черкаського Державного Технологічного Університету, 82–107. https://doi.org/10.24025/2306-4412.2.2021.227052
6. Chen, H., Qin, Y., Chen, Y., Dong, Z., Xue, J., Chen, S., Zhang, M., & Zhao, Y. (2023). Quantitative Evaluation of Underground Coal Gasification Based on a CO2 Gasification Agent. Energies, 16(19), 6993. https://doi.org/10.3390/en16196993
7. Duan, T.-H., Lu, C.-P., Xiong, S., Fu, Z.-B., & Chen, Y.-Z. (2016). Pyrolysis and gasification modelling of underground coal gasification and the optimisation of CO2 as a gasification agent. Fuel, 183, 557–567. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2016.06.118
8. Матківський, C.В. (2022). Узагальнення основних досліджень з уловлювання та зберігання діоксиду вуглецю в рамках декарбонізації енергетичного сектору України. Oil and Gas Power Engineering, 2(38), 35–50. https://doi.org/10.31471/1993-9868-2022-2(38)-35-50
9. Lozynskyi, V., Dychkovskyi, R., Saik, P., & Falshtynskyi, V. (2018). Coal Seam Gasification in Faulting Zones (Heat and Mass Balance Study). Solid State Phenomena, (277), 66–79. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/SSP.277.66
10. Dychkovskyi, R.O., Lozynskyi, V.H., Saik, P.B., Petlovanyi, M.V., Malanchuk, Ye.Z., & Malanchuk, Z.R. (2018). Modeling of the disjunctive geological fault influence on the exploitation wells stability during underground coal gasification. Archives of Civil and Mechanical Engineering, 18(4), 1183–1197. https://doi.org/10.1016/j.acme.2018.01.012
11. Lozynskyi, V.H. (2015). Metodyka vyznachennia dotsilnosti zastosuvannia tekhnolohii sverdlovynnoi pidzemnoi hazyfikatsii vuhillia na osnovi rozrakhunku koefitsiienta ekonomichnoi efektyvnosti. Zbirnyk naukovykh prats NHU, (48), 52–61.
12. Falshtynskyi, V., Saik, P., Dychkovskyi, R., Lozynskyi, V., & Demydov, M. (2022). Aspects for implementing the cumulative energy systems during underground coal gasification. Collection of Research Papers of the National Mining University, 69, 94–104. https://doi.org/10.33271/crpnmu/69.094
13. Su, F., Zhang, T., Wu, J., Deng, Q., Hamanaka, A., Yu, Y., Dai, M., He, X., & Yang, J. (2022). Energy recovery evaluation and temperature field research of underground coal gasification under different oxygen concentrations. Fuel, 329, 125389. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2022.125389
14. Qin, Y., Xu, N., Chen, W., & Wu, L. (2023). Experimental Study on the Effect of High Temperature on the Physical and Mechanical Properties of Sandstone with Different Bedding Angles. Applied Sciences, 13(24), 13199. https://doi.org/10.3390/app132413199
15. Guo, J., Lei, Y., Yang, Y., Cheng, P., Wang, Z., & Wu, S. (2023). Effects of High Temperature Treatments on Strength and Failure Behavior of Sandstone under Dynamic Impact Loads. Sustainability, 15(1), 794. https://doi.org/10.3390/su15010794
16. Дичковський, Р. О., Табаченко, М. М., & Фальштинський, В. С. (2015). Зміни гірського масиву при фізико-хімічних геотехнологіях газифікації вугілля. НГУ. https://ir.nmu.org.ua/handle/123456789/146927
17. Shavarskyi, I., Falshtynskyi, V., Dychkovskyi, R., Akimov, O., Sala, D., & Buketov, V. (2022). Management of the longwall face advance on the stress-strain state of rock mass. Mining of Mineral Deposits, 16(3), 78–85. https://doi.org/10.33271/mining16.03.078
18. Savostianov, O.V. (2016). Metody prohnozu heomekhanichnykh protsesiv dlia vyboru tekhnolohichnykh parametriv vidpratsiuvannia polohykh plastiv. Dnipro, Ukraina: NMU.
