Revisiting the underground gasification of coal reserves from contiguous seams

Abstract

Purpose. Substantiating of contiguous coal seams coefficient during application of borehole underground coal gasification technology based on dependences of interstratial rocks subsidence on gasification duration. Methodology. Using stand experimental research and methods of computer modeling we obtained the dependences of interstratial rocks subsidence in terms of their thickness change, alternating thickness of coal seams and duration of the gasification process. To reflect the geomechanical situation of rock mass around underground gasifier, license software Flac 5.00 was used. For data processing and building of synthesis dependences, the method of multiple regression using generally accepted data processing systems – Excel-2013 was used. Findings. The obtained inequality allows setting the coefficient of contiguous coal seams during the application of underground gasification technology. Setting this factor makes it possible to assess mining and geoogical conditions of coal seams occurrence with further rational order of their gasification. For values of contiguous coefficient 5.5–5.7, gasification of coal seams can be carried out both in ascending and descending sequence. In this case, there is no need to preserve the allowable distance between combustion faces on adjacent seams. Originality. To determine the contiguous of coal seams, a mathematical mechanism was developed, whose effectiveness is confirmed by computer simulation of rock massif that contains an underground gasifier and by research on a special test bench installation. The difference between the results was less than 24 %. Practical value. Dependence of interstratial rocks subsidence at changing duration of the gasification process describing the development of possible formation of gas-permeable cracks in interstratial rocks ensuring technological process was established. The obtained conditions of contiguous coal seams allow providing rational order of mine workings.

Мета. Обґрунтування коефіцієнта зближення вугільних пластів при застосуванні технології свердловинної підземної газифікації, виходячи зі встановлених залежностей опускань міжпластових порід від тривалості газифікації. Методика. Стендовими експериментальними дослідженнями та методами комп’ютерного моделювання встановлені залежності опускання міжпластових порід при змінній їх потужності та потужності вугільних пластів від тривалості процесу газифікації. Для відображення геомеханічної ситуації гірського масиву навколо підземного газогенератора застосовано пакет ліцензійної прикладної програми Flac 5.00. Для обробки даних та побудови узагальнюючих залежностей використано метод множинної регресії із застосуванням загальновизнаної системи обробки даних Excel-2013. Результати. Отримана нерівність, що дає можливість встановлювати коефіцієнт зближення вугільних пластів при застосуванні технології підземної газифікації. Встановлення даного коефіцієнта дозволяє проводити оцінку гірничо-геологічних умов залягання вугільних пластів з подальшим раціональним порядком їх газифікації. При значеннях коефіцієнта зближення більших 5,5–5,7 газифікацію вугільних пластів можна проводити як у висхідному, так і низхідному порядках. При цьому не потрібно витримувати допустиму відстань між вогневими вибоями, що працюють на зближених пластах. Наукова новизна. Запропоновано математичний механізм для визначення коефіцієнта зближення вугільних пластів, ефективність якого підтверджена комп’ютерним моделюванням стану гірського масиву, що вміщує підземний газогенератор, та дослідженнями на спеціальній стендовій установці. Практична значимість. Встановлено залежності опускань міжпластових порід від тривалості газифікації, що характеризують утворення газопровідних каналів у породах міжпластя для забезпечення технологічності процесу. Отримана умова зближення вугільних пластів дозволяє проводити раціональний вибір порядку відпрацювання запасів вугілля.

Цель. Обоснование коэффициента сближения угольных пластов при применении технологии скважинной подземной газификации, исходя из установленных зависимостей опусканий межпластовых пород от продолжительности газификации. Методика. Стендовыми экспериментальными исследованиями и методами компьютерного моделирования установлены зависимости опускания межпластовых пород при изменении их мощности мощности и мощности угольных пластов от продолжительности процесса газификации. Для отображения геомеханической ситуации горного массива вокруг подземного газогенератора применен пакет лицензионного приложения Flac 5.00. Для обработки данных и построения обобщающих зависимостей использован метод множественной регрессии с применением общепризнанной системы обработки данных Excel-2013. Результаты. Полученное неравенство дает возможность устанавливать коэффициент сближения угольных пластов при применении технологии подземной газификации. Определение данного коэффициента позволяет проводить оценку горно-геологических условий залегания угольных пластов с последующим рациональным порядком их газификации. При значениях коэффициента сближения больше 5,5–5,7 газификацию угольных пластов можно проводить как в восходящем, так и нисходящем порядках. При этом не нужно выдерживать допустимое расстояние между огневыми забоями, которые работают на сближенных пластах. Научная новизна. Предложен математический механизм для определения коэффициента сближения угольных пластов, эффективность которого подтверждена компьютерным моделированием состояния горного массива, вмещающего подземный газогенератор, и исследованиями на специальной стендовой установке. Практическая значимость. Установлены зависимости опусканий межпластовых пород от продолжительности газификации, характеризующие образования газопроводных каналов в породах междупластья для обеспечения технологичности процесса. Полученное условие сближения угольных пластов позволяет проводить рациональный выбор порядка отработки запасов угля.