Innovative aspects of underground coal gasification technology in mine conditions

Abstract

Purpose. Development of innovative approaches in technological and technical solutions improvement for coal seam gasification. Methods. Carrying-out of native and world experience in the coal reserves development by underground gasification technology analysis, analytical studies on the heat and mass balance gasification process parameters determining and determination of the rock massif stress-deformed state around the gas gasifiers, and its technical and economic indicators operation. Findings. The analytical calculations of the rocks stress-deformed state for the Western Donbas mines conditions have revealed that the maximum length of the gasification pillar should not be more than 580 m. The innovative technological schemes of gas gasifiers sites preparation work are proposed in two constructions: with roses and drill injected blast activators. The energy indicators of the gas gasifiers work, the period of release into the gasification mode during reverse operations and fuel gases discharge during different combustion face advance and the injected blast composition are determined. Introduction of gas gasifiers’ constructions with drill injected blast activators are recommended for the numerous advantages. Originality. The dependence of the gasification pillar length change on the technical and economic parameters of the gasification station operation was established; the dependence of the gasification operation on the gasification mode and exhaust gases discharge, depending on the injected blast composition and the rate of the combustion face advance. Practical implications. The rational parameters of bed preparation at mine gasification, as well as energy and technological parameters of this process are substantiated. New technological schemes for coal reserves working out with gasification have been developed, which will allow additionally to use non-commercial and abandoned mine reserves and extend the mining enterprises duration.

Мета. Розробка інноваційних підходів до удосконалення технологічних та технічних рішень при шахтній газифікації вугілля. Методика. Проведення аналізу вітчизняного та світового досвіду з розробки вугільних запасів технологією підземної газифікації, аналітичні дослідження з визначення параметрів матеріально-теплового балансу процесу газифікації, напружено-деформованого стану гірського масиву навколо шахтних газогенераторів та визначення техніко-економічних показників їх роботи. Результати. Аналітичними розрахунками напружено-деформованого стану порід для умов шахт Західного Донбасу встановлено, що максимальна довжина стовпа газифікації повинна складати не більше 580 м. Запропоновані інноваційні технологічні схеми підготовки ділянки пласта шахтних газогенераторів у двох конструкціях: з перфорованими насадками та з перфорованим активатором дуття. Визначені енергетичні показники роботи шахтних газогенераторів, термін виходу у режим газифікації при здійснені реверсних робіт та виходу паливних газів при різному посуванні вогневого вибою та складу дуття. Рекомендовано за численними перевагами впровадження конструкцій шахтних газогенераторів з перфорованим активатором. Наукова новизна. Встановлено залежність зміни довжини стовпа шахтного газогенератора від техніко-економічних показників роботи станції газифікації; залежності виходу шахтного газогенератора у режим газифікації та виходу генераторних газів залежно від складу дуття та швидкості посування вогневого вибою. Практична значимість. Обґрунтовано раціональні параметри підготовки вугільного пласта при шахтній газифікації, а також енергетичні та технологічні показники цього процесу. Розроблено нові технологічні схеми відпрацювання запасів вугілля шахтною газифікацією, що дозволить додатково залучити забалансові та залишені у межах шахтних полів запаси вугілля та подовжити термін існування гірничих підприємств.

Цель. Разработка инновационных подходов к совершенствованию технологических и технических решений при шахтной газификации угля. Методика. Проведение анализа отечественного и мирового опыта по разработке угольных запасов технологией подземной газификации, аналитические исследования по определению параметров материально-теплового баланса процесса газификации, напряженно-деформированного состояния горного массива вокруг шахтных газогенераторов и определение технико-экономических показателей их работы. Результаты. Аналитическими расчетами напряженно-деформированного состояния пород для условий шахт Западного Донбасса установлено, что максимальная длина столба газификации должна составлять не более 580 м. Предложенные инновационные технологические схемы подготовки участка пласта шахтных газогенераторов в двух конструкциях: с перфорированными насадками и с перфорированным активатором дутья. Определены энергетические показатели работы шахтных газогенераторов, срок выхода в режим газификации при осуществлении реверсных работ и выхода топливных газов при различном подвигании огневого забоя и состава дутья. Рекомендовано по многочисленным преимуществам внедрение конструкций шахтных газогенераторов с перфорированным активатором. Научная новизна. Установлена зависимость изменения длины столба шахтного газогенератора от технико-экономических показателей работы станции газификации; зависимости выхода шахтного газогенератора в режим газификации и выхода генераторных газов в зависимости от состава дутья и скорости подвигания огневого забоя. Практическая значимость. Обоснованы рациональные параметры подготовки угольного пласта при шахтной газификации, а также энергетические и технологические показатели данного процесса. Разработаны новые технологические схемы отработки запасов угля шахтной газификацией, что позволит дополнительно вовлечь забалансовые и оставленные в пределах шахтных полей запасы угля и продлить срок существования горных предприятий.