№83-4

Обґрунтування параметрів вигазованого простору підземного газогенератора

П.Б. Саїк¹ https://orcid.org/0000-0001-7758-1083

¹Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна

Coll.res.pap.nat.min.univ. 2025, 83:45–54

Full text (PDF)

АНОТАЦІЯ

Мета роботиполягає у встановленні залежностей формування та зміни площі вигазованого простору підземного газогенератора в просторі й часі залежно від тривалості процесу газифікації та потужності вугільного пласта.

Методика досліджень полягала на лабораторному моделюванні процесу підземної газифікації вугілля з відтворенням посування фронту вогневого вибою та деформацій порід покрівлі підземного газогенератора. У процесі досліджень визначали швидкість переміщення вогневого вибою, параметри опускання порід покрівлі за допомогою реперних датчиків, а також склад і концентрацію генераторного газу. Геометричні параметри вигазованого простору встановлювали шляхом графічної візуалізації його контурів у різні моменти часу з подальшим розрахунком площі методом трапецій.

Результати дослідження. Встановлено залежності площі вигазованого простору підземного газогенератора в часі залежно від тривалості процесу газифікації та потужності вугільного пласта. Запропоновано методику розрахунку площі вигазованого простору підземного газогенератора. Показано, що динаміка росту вигазованого простору має нелінійний, переважно експоненціальний характер і визначається швидкістю посування вогневого вибою за зонами хімічних реакцій. Виявлено взаємозв’язок між розширенням вигазованого простору та тиском подачі дуттьової суміші на стабільність процесу газифікації.

Наукова новизнаотриманих результатів полягає у встановленні залежностей зміни площі вигазованого простору підземного газогенератора залежно від тривалості процесу газифікації та потужності вугільного пласта з урахуванням просторового розподілу зон хімічних реакцій. Вперше показано, що формування вигазованого простору має неоднорідний характер і визначається різною інтенсивністю зон хімічних реакцій, що змінюються вздовж реакційного каналу підземного газогенератора.

Практичне значення отриманих результатів полягає у можливості їх використання для прогнозування параметрів вигазованого простору підземного газогенератора для керування процесом підземної газифікації вугілля. Встановлені залежності можуть бути застосовані для обґрунтування режимів подачі дуттьових сумішей, підвищення стабільності роботи підземного газогенератора та зменшення ризиків неконтрольованого обвалення порід. Отримані результати доцільно використовувати при розробці технологічних схем і математичних моделей підземної газифікації в реальних гірничо-геологічних умовах.

Ключові слова: підземна газифікація, підземний газогенератор, вигазований простір, вугільний пласт.

Перелік посилань

1. 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

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. Bhutto, A. W., Bazmi, A. A., & Zahedi, G. (2013). Underground coal gasification: From fundamentals to applications. Progress in Energy and Combustion Science, 39(1), 189-214. https://doi.org/10.1016/j.pecs.2012.09.004

4. Zhao, Y., Dong, Z., Chen, Y., Chen, H., Chen, S., Zhang, M., Xue, J., Wang, X., & Jiao, L. (2023). Physical Simulation Test of Underground Coal Gasification Cavity Evolution in the Horizontal Segment of U-Shaped Well. Energies, 16(8), 3452. https://doi.org/10.3390/en16083452

5. Lozynskyi, V. (2023). Critical review of methods for intensifying the gas generation process in the reaction channel during underground coal gasification (UCG). Mining of Mineral Deposits, 17(3), 67–85. https://doi.org/10.33271/mining17.03.067

6. Fang, H., Liu, Y., Ge, T., Zheng, T., Yu, Y., Liu, D., Ding, J., & Li, L. (2022). A Review of Research on Cavity Growth in the Context of Underground Coal Gasification. Energies, 15(23), 9252. https://doi.org/10.3390/en15239252

7. Фальштинський, В.С., Дичковський, Р.О., Станьчик, К., Свядровскі, Є., & Лозинський, В.Г. (2011). Обґрунтування технологічних схем експериментального шахтного газогенератора. Науковий вісник Національного гірничого університету,(3), 34–38.

8. Khan, M., Mmbaga, J., Shirazi, A., Trivedi, J., Liu, Q., & Gupta, R. (2015). Modelling Underground Coal Gasification– A Review. Energies, 8(11), 12603-12668. https://doi.org/10.3390/en81112331

9. Dychkovskyi, R., Falshtynskyi, V., Saik, P., Lozynskyi, V., Sala, D., Hankus, Ł., Magdziarczyk, M., & Smoliński, A. (2025). Control of contour evolution, burn rate variation, and reaction channel formation in coal gasification. Scientific Reports, 15(1). https://doi.org/10.1038/s41598-025-93611-3

10. Falshtynskyi, V., Lozynskyi, V., Saik, P., Dychkovskyi, R., & Tabachenko, M. (2016). Substantiating parameters of stratification cavities formation in the roof rocks during underground coal gasification. Mining of Mineral Deposits, 10(1), 16–24.https://doi.org/10.15407/mining10.01.016

11. Саїк, П.Б., & Янкін, Д.В. (2025).До питання раціонального планування гірничих робіт при підземній газифікації вугілля. Збірник наукових праць НГУ, (80), 81–92. https://doi.org/10.33271/crpnmu/80.081

12. Laciak, M., Kačur, J., & Durdán, M. (2022). Modeling and Control of Energy Conversion during Underground Coal Gasification Process. Energies, 15(7), 2494. https://doi.org/10.3390/en15072494

13. Kadirov, V.R., Nurboboev, Y.T., Umirzoqov, A.A., & Muhammadiyev Elbek (2022). Rock displacement at underground coal gasification. International Journal on Human Computing Studies, 1(4), 72–82.

14. Дичковський, Р.О. (2015). Встановлення кроку посадки порід при свердловинній підземній газифікації вугілля. Науковий вісник НГУ, (6), 30–36.

дата першого надходження статті до видання – 01.10.2025
дата прийняття до друку статті після рецензування – 03.11.2025
дата публікації (оприлюднення) – 29.12.2025