автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.02, диссертация на тему:Разработка технологии подземного сжигания угля при доработке оставленных запасов в условиях До То КНР

РГ6 од

г-1'" V" -!'

Государственный комитет Российской Федерации по высшему образованию

Московский государственный горный университет

На правах рукописи

ФЭН ЮЕМИН

УДК 622.278

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОДЗЕМНОГО СЖИГАНИЯ УГЛЯ ПРИ ДОРАБОТКЕ ОСТАВЛЕННЫХ ЗАПАСОВ В УСЛОВИЯХ ДО ТОН КНР

Специальность 05.15.02 — «Подземная разработка месторождений полезных ископаемых»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1993

4 Работа выполнена в Московском ордена Трудового Красного Знамени государственном горном университете.

Научный руководитель . докт. техн. наук, проф. СЕЛИВАНОВ Г. И.

■ ' Официальные оппоненты:

докт. техн. наук, проф. АЙРУНИ А. Т., канд. техн. наук КУРДИН В'. М.

Ведущая организация — институт Центрогипрошахт. Защита диссертации состоится « . » . . 1993 г.

/Я 1

в /V. час. на заседании специализированного совета К-053.12.02 Московского государственного гор-ного университета по адресу: 117935, Москва, Ленинский проспект, 6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан < » Си1т 1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета '

канд. техн. наук, с. и. с, КОРОЛЕВА В. Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В настоящее время существенное внимание уделяется освоении новых нетрадиционных способов разработка угольных месторождений, т.к. растущие потребности народного хозяйства в топливе нецелесообразно покрывать за счет наращивания добычи угля существующей технологией подземной разработки месторождений, особенно с переходом на больши» глубины, в сложных гсрно-геологических условиях, а также при отработке выеокозолышх, низкокалорийных, некондиционных запасов угля и т.п. с обязательным транспортированием, складированием и сжиганием угля на поверхности у потребителя, особенно в условиях резкого увеличения расходов на охрану окружающей среды.

С другой стороны, традиционная технология добычи угля в конечном итоге обеспечивает пг-езнув передачу в народное хозяйство не более 15 % заключенной в угле янергии, не позволяет рационально использовать энергоресурсы, ухудшает социальные условия труда.

Другим источником якологической опасности являются выдаваемые из шахт массы пустой породы, отходы горнообогатительных фабрик, а также образующиеся при сжигании угля на поверхности огромные количества золы.

Широко известно направление нетрадиционной отработки угольных месторождений - подземная газификация углей (ПГУ), которое предусматривает получение горючего газа, используемого для преобразования его в другие виды энергии у потребителя. Процесс ПГУ имеет ряд недостатков, одним из которых являются потери (40 % и выше) угля в

недрах.

Предложенная в МГИ нетрадиционная технология - г. дземное сжигание угля (ПСУ) предусматривает доработку оставленных в недрах после традиционной выемки запасов угля с получением на поверхности раз- I - •

личных энергоносителей: горячей воды, пара, а на их основе и ялектро-анергии, химического сырья при всасывающем и нагнетательно-всасыва-щем способе поступления воздуха в очаг горения. Объектами сжигания, могут явиться запасы угля в технологических целиках, на выходах пластов под наносы, в зонах геологических нарушений, на выбросо-, удяро- и пожароопасных пластах, в забалансовых по качеству и мощности, а также запасы месторождений, отработка которых технически не- | целесообразна или якономически невыгодна. Особый интерес представляют закрытые шахтн.

Аналогичная картина с оставленными в недрах после традиционной выемки запасов угля слоаилась и на месторождениях Китая. Практическая реализация технологии ПСУ со временем может положить начало интенсивного развития малой внергетики на базе значительного количества закрытых и закрывающихся шахт, имещих перечисленные категории запасов. Поятому разработка и совершенствование технологии ПСУ в условиях КНР являются актуальной задачей.

Целью работы является установление зависимостей размеров канал горения,, температуры продуктов сгорания, тепловой мощности от массс вой скорости сгорания угля с использованием скважинной и комбинированной подготовки в специфических условиях шахт месторождения До"®« КНР для обоснования взаимоувязанных параметров техн?л®гки ПСУ.

Идея работы заключается в применении всасывающего (нагнетател:-' но-всасываюгцего) способа подачи воздуха в очаг горения при скважин "ной. и коь^даированной подготовке участков и скважин. • ,

Научные положения, разработанные лично соискателем и их новиз-1 на: \

- ©ставленные в недрах запасы угля при отработке мощных полого-падаюцих пластов в специфических условиях месторождения До Тон КНР

могут быть эффективно отработаны путем их подземного сжигания;

- зависимости изменения размеров канала горения, температуры продуктов сжигания, тепловой мощности от массовой скорости сгорания угля отличающиеся учетом характера расположения продуктивных сквалин по отношению к огневому забою;

- обоснованы технологические репенил, направленные на повышение эффективности получения тепловой яноргии, отличающиеся использованием скваяинной и комбинированной подготовки.

Обоснованность и достоверность научны* положений подтверждаются:

- "довлетворительной сходимостью результатов аналитических расчетов с уровнем параметров процесса горения на предприятиях СНГ при доработке оставленных запасов (10-15 %); • - корректным использованием современного математического аппарата термодинамики.

Научное значение работы заключается в установлении зависимостей изменения размеров канала горения, температуры, тепловой мощности от массовой скорости сгорания угля для обоснования технологии сжигания оставшихся отработанных запасов угля в специфических условиях месторождения До Тон КНР с учетом комплексной оценки воздействия сил горного давления и высокотемпературного поля.

Практическое значение работы заключается в разрМотке методики выбора параметров технологии сжигания угля при доработке оставленных отработанных запасов угля с получением в виде конечного продукта горячей воды для бытовых и производственных нуяд в специфических условиях шахты Щиао Иу КНР.

Реализация выводов и рекомендаций. Отдельные результаты работы использованы в техническом задании сооружения участка подземного

сжигания оставленных высокогаэоносныт антрацитовых пластов для условий ПО "Шахтуголь" (1993г.),которые приняты в качестве проектных, а также в разделе курса "Процессы подземных горных работ" в качестве методических указаний.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались в составе научно-технических отчетов на секции ученого совета ИГД им. А.А.Скочинского (Люберцы, 1992-1993 гг.), гарного отдела Минтопэнерго РФ (1992-1993 гг.), НТС ПО"Шахтуголь" (1992 г.).

Публикации. По результатам выполненных исследований имеется одна публикация.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, глав, заключения, изложена на страницах машинописного текста и содержит /$ рисунков, таблиц, список использованной литературы из наименований.

Автор выражает глубокую признательность доцентам, канд.техн. наук Давиденко Б.Ю., Закоршменному И.М., Янченко Г.А. за методическую помощь в ходе выполнения работ.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В бывшем СССР имеется 60-летний опыт применения Г)|У в различ-•> ных угольных регионах, Эксперименты, преимущественно повторяющие о этот опь!7,- проводились в США, Франции, Бельгии, Германии, Великобритании и ряде других стран. Значительный вклад в разработку способа внесли ученые: З.Ф.Чуханов, И.В.Скафа, Е.В.Крейнин, Б.Ж.Аренс, А.Т.Айруни, К.Н.Звягинцев, В.Н.Казак, Г.В.Орлов и др. Однако технология [{ГУ'в силу присущих ей особенностей, таких,как дорогостоящий поверхностный комплекс, бурение на нетронутых участках месторождений

- 4 -

через сравнительно небольшие расстояния (15-25 м) ряда вертикальных

и наклонных скважин, низкая калорийность газа (до 1000 ккал/м3) и

невысокая управляемость процессом ставят новые задачи по ее совер-и

шенствованию. В дальнейшем при реализации только нагнетательной схе -мы подачи воздуха с переходом на парокислородное дутье и бурение вертикально-наклонных скважин так же,как и ранее часть запасов оста нется иегазифицированной и будет безвозвратно потеряна.

Основной отличительной особенностью технологии ПСУ является использование всасывающего и наг(?етательно-всасывавщего способов поступления воздуха в очаг горения при шахтной, скважинной и комбинированной подготовке. ПСУ - технология, предусматривающая доработку оставленных в недрах после традиционной технологии запасов угля и получение на поверхности различных ввдов энергоносителей: газа, горячей воды, пара, а на их основе и электроэнергии, химического сырья при всасьгвакцем или нагнг ательно-всасываюцем способах поступления воздуха в очаг горения. Последние исключают утечку подаваемого воздуха в горше выработки, вмещаете породы и на поверхность за счет развиваемой депрессии вытяяньк вентиляторов или дымососов, которые обеспечивают направленность и теш движения газоотводящих потоков в подземный теплогазогенервтор (ПИТ).

Наибольший вклад в станоатение и разработку нового направления нетрадиционной отработки угля внесли ученые В.В.Ржевский, А.С.Бурча-коп, Ю.Ф.Васючков, И.М.Закорпменный, А.Б.Ковальчук, А.С.Малкин, Г.И.Селиванов, В.А.Серов, К.З.Ушаков, В.Л.Шкуратник, В.С.Ящиков, Г.А.Янченко, С.А.Ярунии и др.

В 1985-1991 гг. были проведены первые промышленные испытания технологии. Сжиганию подверглись оставленные после подземной разработки запасы в целиках мовдого пласта бурого угля в районе недействующего околоствольного двора б.шахты "Киреевская" ПСТулауголь" а

- & -

Подмосковном бассейне и краевая часть отработанного тонкого пласта каменного угля между наклонными выработками на ш. Острый № I ПО "Селидовуголь" в Донецком бассейне. В результате была подтверждена принципиальная возможность вовлечения о ставленный по экономическим и технологическим причинам запасов в сферу производства для »увд местной теплофикации. Объем выгоревшего угля в Донецком бассейне составил 4,2 тыс.т при средней скорости выгорания 8-10 т/сут., в Подмосковном - 6,5 тыс.т при средней скорости выгорания 5-7 т/сут.

Тепловая энергия продуктов горения использовалась для нагрева воды в г -¡темах местного теплоснабжения.

В настоящее время в КНР появилось много отработанных шахт после традиционной выемки, где осталось почти 50 % геологических (разведанный запасов. Поптому учитывая важность темы для КНР, для достижения поставленной цели и реализаттии идеи работы автором решаются следующие задачи:

выбор объекта исследования - закрытой пихты, где условия залегания пластов являются типичными для КНР;

получение тепловой онергии на поверхности путем дожигания ос-тавлек"ътх в недрах запасов угля при всасывающем и нагнетательно-всасывапцем способе поступления воздуха в очаг горенш фи скважинкой и комбинированной схеме подготовки на отработанных запасах угля в специфических условиях шахты Щиао Иу месторожден! До Тон КНР; установление возможности получения требуемых тепловой мощности ° и длины канала горения, разработка методики расчета параметров канала горения и длины зоны горения;

установление зависимости длины канала горения и температуры продук • )в сгорания на выходе из угольного канала и газоотводящей се- :

I

_ б -

ти от массовой скорости сгорания угля на отработанной шахте Щиао Иу;

определение зависимости тепловой мощности по физическому теплу на выходе из газоотводящей сети от массовой скорости сгорания угля на сахтз Щиао Иу;

разработка технологической схемы, обеспечивающей эффективную утилизацию тепловой янергии, а также рекомендации по применению технологии ПСУ;

обоснования комплексной Лденкм влияния сил горного давления и высокотемпературного поля на процесс горения в подземных условиях.

В качестве объекта исследования выбрана вахта Щиао Иу месторождения До Тон, Шахта Циао Иу имее свиту мощных наклонных пластов и сложна горно—геологические условия, позтому затраты на традиционнуп добычу большие при высоких потерях угля. В 1989 г. она закрылась,причем с оставленными в недрах 50 % разведанных запасов угля.

При выборе аксперимс тального участка учитывались соображения его типичности дяя региона, изученности геологического строения, территориально-ядыинистративнои связи с действующим предприятием, наличие потребителей тепловой энергии и др. Подлежащие сжиганию запасы являются списанными или забалансовыми. В качестве базового пласта принят Пласт номер 4, мощность которого 3,19 и, угол падения 8°. Пласт характеризуется повышенной склонностью к самовозгорании, слоеным строением, что также послуяило основанием для прекращения его добычи.

Пласт номер 4 является самка верхним. Качество угля характеризуется следующими данными:

Пласт !__Состав рабочей массы. % массовые_I„п_/„.,

! С" I Н/Т 0{ Г А" !

38,30 9 0,12 21,70 0,5 24 7 19300 - 7 -

Запасы угля на шахте, тыс.т: геологические 601,12

балансовые 529,98

промышленные 361,12

извлекаемые 295,89

оставшиеся 305,23

Физической основой подземного сжигания является получение на выходе из блока сжигания газа, содержащего только продукты полного сгорания угля в воздухе. Это в Основном достигается требуемыми количеством подаваемого воздуха и длиной канала горения. Длина канала горения и его поперечные размеры определяются массовой скоростью сгорания угля и размерами дополнительных реакционных каналов (скважин).

Проведенные в работе аналитические исследования процесса получения тепловой анергии при отработке угольных запасов после традиционной выемки путем их подземного сжигания позволили выявить ряд особенностей и закономерностей данного процесса и наметить наиболее аффективные пути его реализации.

*

На основании анализа процессов горения-установлено, что процесс необходимо вести так, чтобы выполнялось условие, при котором длина канала горения была бы равна длине кислородной зоны (зоны горения), т.е. , ^ » где > I -Длина соответственно угольного канала и зоны горения в нем. В атом случае процесс сгорания угля в канале осуществляется при сЗ - 1,0, о* » коэффициент избытка воздуха, и вся тепловая энергия на выходе из угольного канала представлена в виде физического тепла продуктов сгорания. При атом тепловая мощность на выходе из угольного канала Л^ • длина зоны

горения, обеспечивающая получение этой мощности , и температура на выходе из гаэоотводящей сети ~Т„'.С ыогут быть определены из следующих выражений: 4

у. С*. Р > (£

4 сл.суЧьс * Чу/

где

Гас;

«■ кВт •

Ш-1] - '

{с, - опьггкыз коэффициенты, учитывающие наличие слоя разрыхленного горящего угля на дне каналов к, < 1,0;

Р - абсолютное давление в угольном канале, кгсДг; бЩ - низшая теплота сгорания I кг рабочей кассы угля,

кДд/кг;

Л? - мощность СЕИгаекых угольных запасов, ы; Уп<г объем продуктов,получаемого при полном сгорании I кг рабочей иассы угля, км3/кг;

Тфе.- температура продуктов сгорания на выходе из угольного канала, к;

- массовая скорость сгорания угля, кг/с; 1» Ь - ширина, высота канала, м;

+•/))- эквивалентный диаметр канала горения; - кинематическая вязкость продуктов сгорания, ы^/с; кг - коэффициент нестационарного теплообмена ,' кВт/м^ К;

эквивалентный средний диаметр и длина выработок гаэо-отводящей сети, м;

г' - усредненная в .Диапазоне температур 273,15 "Г/,

'/«'С

объемная теплоемкость продуктов сгорания, кДж/м3 К.

Из этих уравнений следует, что величины /1* , ¡¿г , очень сильно зависит от величин ¿»у и ш , то есть массовой ск. '>ости сгорания угля и мощности сжигаемых угольных запасов (зависимости степенные, причем показатели степени значительно больше единицы). Величина /VI также очень сильно зависит от величины^ . При этом основная часть тепловой мощности (до 50 %) выделяется на последних 25»-10 % длины канала горения. Значительно влияет на величину Л* и наличие горящих кусков угля на дне угольного канала, резко увеличивающих площадь соприкосновения горящего угля с движущимся в угольном канале воздухом. Другие показатели, такие,' как Р, $ Тп-и ' Бли*ют на величину /х/щ. значительно меньше.

Также значительно зависит от величины коэффициента ¡С, длина зоны горения. При осуществлении процесса сгорания углВ в канале с

(с <11,0 длина зоны горения ¿г изменяется (увеличивается) крайне незначительно, а мбщность //ц довольно резко возрастает. Однако надо иметь в виду, что эту дополнительно выделяемую в угольном кана-а ле тепловую мощность можно извлекать из продуктов сгораиия только в случае дожигания находящихся в них горючих газов, т.е. после осуществления соответствующих конструктивных изменений в оборудовании поверхностного теплоэнергетического комплекса.

П/и известной величине Та. с расчет /V* / £г и осуществляется по фор?/улам (I), (2), (3) > -1с. - эквивалентный средний диаметр

- 10 -

и длина выработок газоотводжий сети. Если газоотводящая сеть состоит из выработок или каналов различных диаметров и длин, то и можно определить как

А

1-1

(4)

(5)

где (1\ > Диаметр и длина 1.-й выработки гаэоотводяиой сети;

кс - коэффициент нестационарного теплообмена между продуктами сгорания и стенками выработок газоотводлщей сети,

^эп^ ап--ъ'/с£ (б)

где ¿¡г-у - время функционирования газоотводящей сети на рассматриваемый момент. *

Ранее проведенные исследования процесса сжигания угля на стендовых моделях и эксперименты в натурных условиях показывают, что продукты сгорания на выходе из угольного канала горения обычно содержат небольшое количество горючих газов. В сухих продуктах сгорания в среднем содержится СО - 1%, - 0,5*3?, СН4 - 0,55?. Такое небольшое содержание горючих газов в продуктах сгорания практически

- II -

не изменяет теплофизические свойства продуктов сгорания и величину , однако довольно сильно сказывается на расходной статье теплового баланса процесса.

Расчет /VI , и 7л-с проведен для двух способов подготовки участка сжигания - скважинного и комбинированного в специфических условиях шахты Щиао Иу месторождения Да Тон КНР (рис. I). Блоками сжигания первого типа будет производиться отработка угольных запасов, расположенных в отдаленных от наклонных стволов участках шахтного поля, блок -и второго типа будут отработаны угольные запасы, находящиеся в предохранительных угольных целиках наклонных стволов. Дня блоков скважинного типа имеем т^ 0,5 ^ 200 м,

а для блоков комбинированного типа ¿^3,16 м, 'И'1С 350 и. Конструкция блока комбинированного типа П-образной формы характерна тем, что продукты сгорания после Выхода иэ.угольного канала горения движутся до газоотводящей скважины по каналам, образованный путем сбойки скважин, пройденных с поверхности земли, и расширенных далее * путем огневой проработки (технология прикокязтея при строительстве газогенераторов станций подземной газификации). Продукты сгорания, двигаясь по каналам сбойки, в принципе будут сдлавдаться,нагревая угольный пласт. Однако эта как бы потерянная энергия будет возвращаться в продукты сгорания, когда угольный канал горения подойдет к нагретым участкам угольного пласта. Поэтому в блоке сжигания скважинного типа потерями тепла из проектов сгорания в процессе их движения от выхода из канала горения до входа в газоотводящую скважину по сбоечным каналам, расположенным в сжигаемых угольных запасах, можно пренебречь. Следовательно^^ будет длиной газоотводящей скважины, с/с - ее диаметром. При расчете 'Х».^ взята порядка

50 % от длины наклонного шахтного ствола, площадь сечения которого составляет порядка 10 м^.

Рис, I. Схема подготовки скважинного и комбинированного

типа участка: ^_скважинная подкотовка.

с, д._комбинированная подкотовка. °

,_и. направление потупления воздуха в очаг горения.

з .. отвод продуктов горения.

дымосос.

направление отработки блока сжигания

Результаты расчета величин Тл'.с • приведены на рис. 2, 3, 4. Анализ показывает, что в диапазоне исследованных ^ * » 0,078 ... 0,390 кг/с большая эффективность теплогазогенератора скБажипного типа неоспорима.

Результаты расчета величин для различные ¿¡у представлены на рис. 5. Полученные гряфические зависимости позволяют определить необходимые величины ' ^ , обеспечивающие получение на выходе из газоотводящей сети, т.е. на входе в теплоэнергетический комплекс, мощностей по физическому теплу Л/г-с « 1160 и 3480 кВт. На оси абсцисс графика —^С^) »то точки - В • С • £) , соответственно получаем, что для получения л/г.с " П60 кВт в блоке сжигания скважинного типа необходимо сжигать уголь с С^ - 0,21 кг/с, а в блоке сжигания комбинированного типа С^ ■ 0,35 кг/с. Для получения 3480 кВт необходимы соответственно следующие : С^ ^ 0,40 кг/с и ¿,59 кг/с.

Геомеханические условия успешной реализации любой технологии горных работ призваны обеспечить надежное и безопасное функционирование выработок производственного и вспомогательного назначения и течение требуемого срока их эксплуатации. В связи с этим необходимо ( обосновать геоыаханические условия, обеспечивающие стабильное функ- ; ционирование канала горения (огневого забоя) за весь период отработки блока сжигания.

Геомеханические условия эксплуатации "холодных" воздухоподаю-щих выработок определяются технологией их проходки и крепления, составом, свойствами и состоянием породного массива. Геомехаиические условия эксплуатации огневых забоев формируются в результате воздействия на породный массив сил горнего давления и осложняются наличием термических напряжений и деформаций при одновременном изменении структуры и физико-механических свойств горных пород в кровле и поч-

- 14 -

1400 1 л-с к

1200

1000

800

600

0,078 0,156 . 0,234 0,312 0,390

кг/с

Рис. 2.Зависимость температуры продуктов сгорания на выходе

из угольного канала от массовой скорости сгорания угля

т„:1 к

1200

1000

800 а)

600 б)___- — — """ """

400

.200 ,,

о

0,078 0,156 0,234 0,312 0,390 *Г/С

Рис. 3.Зависимость температуры продуктов сгорания на выходе из газоотводяшей сети от массовой скорости сгорания угля а блоках сжигания скважинного а) и комбинированного б) типов

Рис. 4 . Зависимость длины зоны горения от массовой скорости сгорания угля

Рис. 5 . Зависимость тепловой мощности по физическому теплу на выгоде из газоотводящей сети у блоков сжигания скважинного а) и комбинированного б) типов

ве пласта, а также состояния физических характеристик угля в приза-бойной зоне вследствие продолжительного воздействия высоких температур при малых скоростях подвигания забоя.

В газоотводящих выработках, подвергающихся воздействию высоких температур,геомеханические условия их эксплуатации должны учи™гаать влияние термических напряжений и деформаций в крепи выработок и окружающем массиве при возможном изменении физико-механических свойств и состояния вмещающих пород.

Основной задачей исследования геомеханических условий эксплуатации огневых забоев является анализ и прогноз поведения кровли выработок, т.к. из-за обрушения вмещающих пород около очагов горения угля возможно нарушение стабильности протекания процесса ПСУ и отдельные участки угольного пласта могут оказаться неиспользованными. При этом очевидно, что математическое описание (как впрочем и физическое воспроизводство) поведения массива горных пород, требу-пцее комплексной оценки напряжений, деформаций, физических констант, температуры и временных факторов, становится крайне сложным, а решение конкретных задач обычными аналитическими методами практически невозможным из-за непреодолимых математических трудностей.

Это обстоятельство вынуждает при разработке геомеханической модели изыскивать идеализированное отображение реального массива горных пород с определенной степенью приближения,учитывающее его физико-механические свойства и закономерности их изменения в пространстве и во времени в процессе ПСУ.

Нами выполнены исследования величины шага обрушения основной кровлд, который может быть определен по следующей зависимости: I ^Л<г

(т-

где О - величина сжатия основной кровли от вертикальной состав-лятацей тензора напряжений над призабойной зоной пласта;

^ - нагрузка на основную кровлю позади забоя, определяемая ее собственным весом;

/7, - мощность слоя основной кровли; С«* _ продел прочности породы кровли при изгибе; - параметр, определяемый опытным путем.

Выполненный выше анализ свидетельствует о том, что дали при вводимых ограничениях (сведение задачи к плоской, отказ от учета фактора времени) точное математическое описание механических процессов в кровле пластов в зоне влияния огневых забоев с учетом ее- . тествекного напряжеянй-дефор:л1роваиного состояния (НДС) массива и технического НДС по факторам горного давления и температуры (тормо-напряжекноз состояние) представляет почти непреодолимые трудности. В анализ одновреиеш-ю попадают области массива, в которых породы кровли проходят все стадии разрушения,вплоть до их хаотического обрушения и возмопюго расплавления. На одной части естественных границ (поверхность массива, контур выработки) граничные условия могут быть представлены только в напряжениях, й па другой части этих границ (область полностью разрушенных пород) можно задать только смещения или их производные.

При этом необходимо учитывать, что механические свойства пород в различных частях массива не одинаковы, они подвержены изменениям в процессе их деформирования и воздействия высоких температур при горении угля. В качество первого приближения к решению задачи об устойчивости кровли огневых забоев в процессе ПСУ представляется возможным пойти по пути учета динамики физико-механических свойств породного массива при температурном воздействии в ранее разработан-

нмх расчетных схемах устойчивости кровли очистных выработок угольных шахт. Расчет на ЭВМ такой задачи позволил установить, что в результате повышения температуры с 20°С до 800-900°С шаг обрушения кровли увеличивается в 7-15 раз в зависимости от свойств вмещащих пород, что обеспечивает сохранение канала горения в течение вгрго срока ¡эксплуатации блока.

ЗАКЛЮЧЬНИЬ

В диссертации дано новое решение актуальной для угольной промышленности КНР научной задачи разработки технологии подземного сжигания угля, оставленного после традиционной выемки с получением на месте залегания трпловой анергии в виде горячей воды для бытовых и производственных нужд.

Основные результаты, положения и выводы, полученные в работе: I, Доказано, что оставленные в недрах запасы угля в условиях месторождения До Тон КНР при отработке мощных пологопадающих пластов могут быть аффективно отработаны путем их подземного сжигания с утилизацией .тепловой энергии.

2, 1\ дновлены зависимости длины канала горения, температуры продуктов сгорания на выходе из газоотводящей сети и тепловой мощности по физическому теплу на выходе из газоотводящей сети от массовой скорости сгорания угля на отработанной шахте ¡Циао Иу КНР. Для получения ■ I 60 кВт необходимо обеспечить следующие усло-

вия: г блоке сжигания комбинированного типа » 0,35 кг/с, ш 620 К , £г ± В8 м, в блоке сжигания скважинного типа <% ш 0,21 кг/с, %'с. ш 830 К, - 83 м.

3. Установлено, что надежность и эффективность процесса ПСУ обеспечиваются комплексной оценкой Воздействия сил горного давления и высокотемпературного поля. При «том доказано , что в результате воздействия температур сечение огневого забоя сохраняется практически постоянно в течение всего периода отработки блока. .

4. Установлено, что зфф гтивность извлечения -"епловой энергии при скважинкой подготовке повышается на 30-40 % по отношению к шахтной. Разработана методика расчете параметров технологии ПСУ.

5. Разработаны технологические схемы сжигания оставленных запасов в недрах на отработанной шахте Щиао Иу КНР с получением тепловой мощности в диапазоне 1-3 Гкал/ч при комбинированной и сква-жинной подготовке.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

I. Технологические схемы подземного сжигания высокогазоносных антрацитовых пластов.(Под ред. Г.И.Селиванова ). М.: МГИ, 1993. с. 19-23.

Подписано в печать 16.09.93 Формат 60x90/16

Объем I п.л. Тираж 100 экз. . Заказ £ V33

Типография Московского государственного горного университета, Ленинский проспект, д. б