№80-8
До питання раціонального планування гірничих робіт при підземній газифікації вугілля
П.Б. Саїк1, Д.В. Янкін1
1Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро Україна
Coll.res.pap.nat.min.univ. 2025, 80:81–92
Full text (PDF)
https://doi.org/10.33271/crpnmu/80.081
АНОТАЦІЯ
Мета. Обґрунтування параметрів просторового розташування підземних газогенераторів з урахуванням експлуатаційних втрат вугілля в шахтному полі.
Методика досліджень. Дослідження процесу підземної газифікації вугілля проводилося в лабораторних умовах шляхом фізичного моделювання вугільного пласта з використанням спеціалізованої стендової установки. Такий підхід дає змогу відтворити основні елементи та параметри процесу газифікації вугілля в контрольованому середовищі. Установка імітує параметри залягання вугільного пласта, в межах якого формуються експлуатаційні свердловини – одна для подачі дуттьової суміші (повітря, кисню або пари), інша – для відбору генераторного газу.
Результати дослідження. Досліджено параметри формування вигазованого простору підземного газогенератора на стадії затухання гірничих робіт при газифікації вугілля через вертикальні свердловини. Встановлено кількісні показники вугілля, що газифікується при газифікації тонких вугільних пластів. Проведено порівняльний аналіз рівня експлуатаційних втрат вугілля в межах шахтного поля за системи розробки вугільного пласта з паралельним розташуванням підземних газогенераторів і з формуванням зональності втрат у межах підземних газогенераторів.
Наукова новизна. Встановлено, що максимальна ширина підземного газогенератора (13,9–15,4 м) та довжина вогневого вибою (33,6–37,3 м) на завершальній стадії газифікації безпосередньо залежать від потужності вугільного пласта (0,7–1,2 м). Зокрема, виявлено, що ширина газогенератора підлягає експоненційному закону зростання, тоді як довжина вогневого вибою змінюється за логарифмічною залежністю. Ці залежності є ключовими під час прогнозування динаміки розвитку вигазованого простору підземного газогенератора для визначення раціональних місць закладення експлуатаційних свердловин.
Практичне значення. Запропоновано систему розробки вугільного пласта з формуванням зональності втрат у межах підземних газогенераторів залежно від параметрів формування вигазованого простору на стадії затухання гірничих робіт. Запропоновано алгоритм визначення експлуатаційних втрат вугілля в процесі його підземної газифікації.
Ключові слова: газифікація вугілля, підземний газогенератор, вигазований простір, свердловина, експлуатаційні втрати, система розробки.
Перелік посилань
1. Burton, E., Upadhye, R., & Friedmann, S. (2019). Best Practices in Underground Coal Gasification. Office of Scientific and Technical Information (OSTI). https://doi.org/10.2172/1580018
2. Saik, P., Petlovanyi, M., Lozynskyi, V., Sai, K., & Merzlikin, A. (2018). Innovative Approach to the Integrated Use of Energy Resources of Underground Coal Gasification. Solid State Phenomena, 277, 221–231. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/ssp.277.221
3. Kačur, J., Laciak, M., Durdán, M., & Flegner, P. (2023). Investigation of Underground Coal Gasification in Laboratory Conditions: A Review of Recent Research. Energies, 16(17), 6250. https://doi.org/10.3390/en16176250
4. Perkins, G. (2018). Underground coal gasification – Part I: Field demonstrations and process performance. Progress in Energy and Combustion Science, 67, 158–187. https://doi.org/10.1016/j.pecs.2018.02.004
5. Falshtynskyi, V., Saik, P., Lozynskyi, V., Dychkovskyi, R., & Petlovanyi, M. (2018). Innovative aspects of underground coal gasification technology in mine conditions. Mining of Mineral Deposits, 12(2), 68–75. https://doi.org/10.15407/mining12.02.068
6. Xin, L., Wang, Z., Wang, G., Nie, W., Zhou, G., Cheng, W., & Xie, J. (2017). Technological aspects for underground coal gasification in steeply inclined thin coal seams at Zhongliangshan coal mine in China. Fuel, 191, 486–494. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2016.11.102
7. Pivnyak, G., Falshtynskyi, V., Dychkovskyi, R., Saik, P., Lozynskyi, V., Cabana, E., & Koshka, O. (2020). Conditions of Suitability of Coal Seams for Underground Coal Gasification. Key Engineering Materials, 844, 38–48. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/kem.844.38
8. Дичковський, Р.О. (2013). Наукові засади синтезу технологій видобування вугілля із тонких та надтонких пластів у слабометаморфізованих породах. Дніпропетровськ, Україна: Національний гірничий університет, 262 c.
9. Marciniak-Kowalska, J., Niedoba, T., Surowiak, A., & Tumidajski, T. (2014). Multi-CriteriaEvaluation of Coal Properties in Terms of Gasification. Archives of Mining Sciences, 59(3), 677–690. https://doi.org/10.2478/amsc-2014-0047
10. Соцков, В.О., Загриценко, А.М., & Деревягіна, Н.І. (2019). Обґрунтування гірничо-геологічних параметрів застосування ресурсозберігаючої технології селективної відробки вугільних пластів для Західного Донбасу. Вчені записки Таврійського національного університету імені В.І. Вернадського. Серія: Технічні науки, 30(69), 17–23. https://tech.vernadskyjournals.in.ua/journals/2019/6_2019/part_2/6-2_2019.pdf
11. Саїк, П.Б., & Янкін, Д.В. (2024). Формування методики досліджень водневоорієнтованої технології підземної газифікації вугілля. Науковий вісник ДонНТУ, 1(12), 129–138. https://doi.org/10.31474/2415-7902-2024-1-12-129-138
12. Hamanaka, A., Su, F., Itakura, K., Takahashi, K., Kodama, J., & Deguchi, G. (2017). Effect of Injection Flow Rate on Product Gas Quality in Underground Coal Gasification (UCG) Based on Laboratory Scale Experiment: Development of Co-Axial UCG System. Energies, 10(2), 238. https://doi.org/10.3390/en10020238
13. Саїк, П.Б., Лозинський, В.Г., Фальштинський, В.С., Демидов, М.С., & Ганушевич, К.А. (2019). Дослідження матеріально- теплових показників процесу газифікації вугілля. Збірник наукових праць НГУ, (57), 32–44. https://doi.org/10.33271/crpnmu/57.032
14. Sakhno, I., Sakhno, S., & Vovna, O. (2025). Surface Subsidence Response to Safety Pillar Width Between Reactor Cavities in the Underground Gasification of Thin Coal Seams. Sustainability, 17(6), 2533. https://doi.org/10.3390/su17062533
