автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.02, диссертация на тему:Влияние проявлений горного дпвления на формирование дутьегазового канала при подземной газификации крутого угольного пласта

Российская академия наук Министерство топлива и энергетики Российской Федерации Институт горного дела им. A.A. Скочинского

На правах рукописи УДК 622.278

Евгения Владимировн ЕЕ

ВЛИЯНИЕ ПРОЯВЛЕНИИ ГОРНОГО ДАВЛ!

ФОРМИРОВАНИЕ ДУТЬЕГАЗОВОГО КАНАЛА ПРИ ПОДЗЕМНОЙ ГАЗИФИКАЦИИ КРУТОГО УГОЛЬНОГО ПЛАСТА

Специальность 05.15.02 - "Подземная разработка месторождений полезных ископаемых"

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1996

Работа выполнена в Институте горного дела им. А.А.Скочинского.

Научный руководитель:

канд.техн.наук В.Н. Казак .

Официальные оппоненты:

проф., докт.техн.наук М.И. Веское; проф., канд.техн.наук И.Л. Машкоецев .

Ведущее предприятие - Московский государственный горный уни-

нни диссертационного Совета К. 135.05.03 Института горного дела им. А.А.Скочинского.

С диссертацией можно ознакомиться в секретариате ученого совета института.

Отзывы в двух экземплярах просим направлять по адресу: 140004, г.Люберцы Московской обл., ИГД им. A.A. Скочинского

верситет

Автореферат разосл Защита состоится "

Ученый секретарь диссертационного совета проф., докт.техн.наук

И.Г. Нщук

Общая характеристика работы

Актуальность работы

Альтернативными шахтным разработкам являются комплексны«; методы отработки угольных пластов, базирующиеся на бесшахтнин выемке угля. Одним из таких методов является подземная газификация углей (ПГУ), с помощью которого можно осуществлять бесшахтную добычу угля с дальнейшим его энергетическим использованием, отработку защитных пластов с целью добычи метана и дегазации газоносных пластов при их подработке или надработке, газификацию или сжигание целиков угля tío еле прекращения шахтных разработок и т.д.

Одной из особенностей существующей технологии ПГУ является ее недостаточное диагностирование. Разработанная в ПГД им. А.А.Скочинского новая технология дает возможность контролировать протекание процесса, управлять им, создавать строгие математические модели отдельных элементов.

Одно из главенствующих мест занимает прогнозирование процесса газообразования в реакционном (дутьегазовом) канале (далее канал) подземного газогенератора - свободном пространстве, по которому движется дутьегазовый поток.

Многолетние исследования позволили выявить механизм поведения пород над выгазованныМ пространством, влияние различных горно-геологических факторов на степень деформации пород, заполнение и состояние выгаэованного пространства и т.д. Однако вопрос формирования и функционирования канала при крутом падении пласта практически не изучен.

Вместе с тем, этот вопрос является важным, так как процесс газообразования зависит в первую очередь от площади сечения канала, соотношения угольных и породных стенок канала н размеров поверхности угольной массы, контактирующей с дутьегазовым потоком.

Под проявлениями горного давления, влияющими на образование и функционирование дутьегазового канала, понимаются явления, возникающие в массиве горных пород под действием веса вышележащей толщи пород н изменений напряжений, окружающих выработки (дутьегазовые каналы). Примерами таких проявлений могут являться, например, обрушение кровли при определенной величине Пролета, отжим краевой части угольного пласта, опережение выга-зования верхней части угольного пласта по отношению к нижней и т.д.

Знание условий формирования и развития, формы и размеров канала на крутых пластах необходимо не только при ПГУ, по и при

подзгмшш сжигании угля (ПСУ), оставшегося в целиках после окончания работы шахт, а также при разработке мероприятий для безопасной отработки поело окончания процесса ИГУ угольных целиков, «ставленных для предотвращения провалов земной поверхности над вытоптанным пространством.

Цель диссертационной работы - определение влияния проявлений горного давления на динамику и механизм образования дутьегазо-вого канала, разработка метода предрасчета его параметров и выдача рекомендации для получения горнотехнических данных, необходимых для химико-технологических расчетов процесса газообразования в реакционном канале и прогнозирования показателей процесса ПГУ крутых пластов.

Научные положения, разработанные лично соискателем, и их новизна.:

- определение механизма формирования канала на основе теоретических и экспериментальных исследовании, новизна которых заключается в установлении факторов, влияющих на условия формирования канала, его форму н размеры;

- метод определения формы поперечного сечения канала, вытянутого по простиранию, разработанный с учетом закономерностей проявлении горного давления, II расчет его геометрических параметров;

- метод определения параметров канала при газификации по схеме с переносом точки подачи дутья, который разработан впервые и учитывает влияние степенн обрушаемости пород кровли и заполнение ими пыгапованного пространства на изменение параметров капала пдоль огневого забоя;

• методика определения предельного пролета кровли, новизна которой заключается в достаточно полном учете физико-механических и структурных свойств толщи пород на основе применения геофизического способа их определения в массиве и в возможности ее использования на стадии геолого-геофизической разведки;

- впервые разработаны: методика определения шага переноса точки подачи дутья, методика определения расстояния между ду-тьепой н газоотводящнми скважинами, размеров целиков у газоот-подящгй скважины длл условий новой технологии ПГУ с учетом закономерностей проявлений горного давления.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается удовлетворительной сходимостью расчетных данных с

результатами вскрытия подземного газогенератора и материалами шахтных наблюдений, корректным применением моделирования из эквивалентных материалов и электронно-вычислительной техники при проведении научных исследований.

Научное значение работы состоит в определении механизма образования и функционирования канала, влияния на его формирование проявлений горного давления при газификации крутых угольных пластов, установлении зависимости коэффициента разрыхления пород от расстояния до огневого забоя, уточнении зависимости отношения общей высоты зоны обрушения к мощности пласта от размеров выгазованного пространства по восстанию, обосновании расчетных методов определения параметров газогенератора для условий новой схемы газификации с учетом особенностей ПГУ.

Практическое значение работы состоит в разработке методов: определения формы и расчета геометрических параметров поперечного сечения канала, определения величины реакционной поверхности канала, определения предельных пролетов слоев толщи на стадии геологической разведки, определения рациональных параметров газогенератора при ПГУ по новой технологии и в использовании разработанных методов для определения исходных данных, необходимых для химико-технологических расчетов процесса газообразования в реакционном канале, а также в использовании метода расчета устойчивости кровли над выгаэованным пространством для оценки структурно-прочностной характеристики непосредственной и основной кровли На стадии геологической разведки.

Реализация выводов и рекомендаций работы. Разработанные механизм формирования канала и метод определения формы и размеров площади поперечного сечения канала использованы при оценке устойчивости кровли огневого забоя в ТЭО на дожигание оставленных запасов на закрывающейся шахте N4 НШУ АО " Шахтуголь" и АООТ " Киселевскуголь", при обосновании отработки запасов в охранных целиках под земную поверхность над газогенераторами Южно-Абинскои станции "Подземгаэ".

Разработана и утверждена к использованию в работах ИГД им. А.А.Скочинского в 1996 г. "Методика определения предельного пролета незакрепленной горной выработки на стадии геолого-геофизическон разведки". '

Апробация работы, основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на семинаре по подземной газификации углей в Институте угля СО РАН (г. Кемерово, 1992 г.), на научных семинарах и ученом совете ИГД им. А.А.Скочинского.

Публикации. Но результатам проведенных исследований опубли-копано 5 работ, содержащих основные положения диссертации. Разделы диссертационной работы выполнялись и соответствии с отраслевыми планами ИГД им. А.А.Скочинского по темам NN 019291*1000, 0124022000 (1991г.), 0124030000, 0192987000 (1992г.), 0192146000 (1993г.), 0124050000, 0192164000 (1994г.), х/д N 760-31-94-ГК "Росуголь", N 0124051000 - ИГД (1995г.).

Объем и структура диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 198 стр. машинописного текстами содсржит_32[рисунка^ 13 таблиц, список литературы из 76 наименовашш, 9 приложений.

Основное содержание работы

Вопросам деформации пород и структуры выгазованного пространства при газификации крутого угольного пласта посвящены работы чл.-корр. АН СССР И.НДУрчанинова, докт. техн. наук В.В.Жукова, кандидатов технических наук В.Н.Казака, В.К.Капра-лопа, Ф.Г.Тютина. Получены обширные экспериментальные и теоретические данные о структуре выгазованного пространства, влиянии проявлений горного давления на деформацию пород в районе подземного газогенератора, об изменениях в горных породах, происходящих под действием высоких температур.

Исследования, выполненные в природных и лабораторных условиях, показывают, что в поведении вмещающих пород при выемке крутого угольного пласта шахтным способом и способом подземном газификации много общего, и связано это явление в основном с проявлением горного давления.

Основные отличия в поведении пород при шахтных разработках и ИГУ связаны с количественными величинами деформации пород. Общие же закономерности проявления горного давления, определенные для шахтной'выемки угольного пласта, могут быть использованы при ИГУ.

Основные закономерности деформации пород и структуры выгазованного пространства при ПГУ установлены ранее При вскрытии

газогенераторов шахтными выработками и бурении скшькпн на вы-газованное пространство, а также при проведении лабораторных и натурных экспериментов.

Вопрос о формировании и функционировании канала газификации крутых пластов практически не исследовался. Для его выяснения были проанализированы фактические данные о состоянии ныга-зованного пространства, угольного пласта впереди огневого забоя, а также о состоянии вышележащей толщи пород, полученные при вскрытии подземных газогенераторов.

При существующей в настоящее время схеме газификации форма выгазования угольного пласта в общем виде приближается к прямоугольной с извилистыми сторонами. Причем верхняя сторона контура выгазования перемещается вверх по восстанию пласта по мере его выгазования, а канал вытянут по простиранию.

Проведенный анализ с учетом работ предыдущих лет позволил следующим образом охарактеризовать канал газификации на крутопадающем пласте:

- свободное'пространство, образующееся после обрушения и сползания пород по падению пласта, аккумулируется в верхней части выработки и является областью, в которой формируется канал газификации;-

- существует четкая граница между областью угольного пласта и областью обрушенных пород, в дальнейшем именуемая реакционной поверхностью;

- процесс газификации протекает в пределах коксовой зоны угольного пласта, реакционной поверхности пласта и в прилегающей к ней зоне обрушенных пород;

- происходит опережение выгазования верхней части угольного пласта по отношению к нижней.

Так как площадь поперечного сечения еще не характеризует форму и размеры канала газификации, которые необходимо знать для оценки показателей процесса ПГУ, для определения формы и относительных размеров поперечного сечения канала, расположенного по простиранию пласта, были проанализированы материалы исследований поведения пород кровли на плоских моделях из эквивалентных материалов, проведенные в предыдущие годы применительно к условиям ПГУ, а также изготовлены и отработаны две контрольные модели в процессе выполнения данной работы.

Анализ приведенных материалов показал, что размеры зоны обрушения по отношению к вынимаемой мощности пласта, полученные на моделях, соответствуют тем же показателям, полученным в природных условиях.

Но данным исследований результатов наблюдений за сдвижением и обрушением толщи пород п шахтных и лабораторных условиях У( гннол.'К'ИЫ параметры, характеризующие форму поперечного сечении канала.

I! результате анализа материалов вскрытия подземных газогенераторов, данных моделирования и параметров, характеризующих пчпщл.дь поперечного сечения канала, была определена величина И фг'рма поперечного сеченпи канала.

Максимальная площадь поперечного сечения канала, перпендикулярного забок), определяется по формуле

= 1,25,(0,81 - АГ!Ш) - (1 - , (1)

где - площадь поперечного сечения выгазованного угольного пласта, м2; - площадь поперечного сечения участка толщи пород, попадающих в зону обрушения, после их обрушения в выгазован-ноо пространство, м2; К£р - средний коэффициент разрыхления об-рупшшнпхея пород на всем участке выгазованного пространства; А' - зольность угля, %.

Но результатам проведенного анализа материалов вскрытия подземных газогенераторов установлена зависимость изменения величины коэффициента разрыхления Кр от расстояния до огневого забоя, которая имеет следующий вид:

Кр = 0,07пгс^[0,04(125 - Я')] + 1,21, (2)

где //' - расстояние от забоя, изменяющееся от 0 до II„.

Среднее значение коэффициента разрыхления определяется по фмрму.-т

Л7 = 1,21 + (0,07(125 - Н,)агс1д[0,04(125 - 1Ц\-

-0,96/гг{[(), 04(125 - Н,)}2 + 1} - 9,74]. (3)

При расчетах показателя для простоты вычислений К^ рекомендуется пользоваться не формулой (3), а следующей таблицей:

Определение среднего значения 1\р и зависимости от размеров выгаэованного Ефйстраиства по восстанию пласта

Не, м К? //„, м Кс>' г

<70 1,3 ШП 1,259 2С0 1,210

80 1,299 170 1,252 200 1,200

90 1,297 180 1,245 270 1,203

100 1,294 190 1,239 280 1,200

110 1,291 200 1,233 290 1,197

120 1,286 210 1,228 300 1,194

130 1,280 220 1,223 310 1,191

140 1,273 230 1,218 320 1,188

150 1,266 240 1,214 330 1,186

На основании материалов вскрытия подземных газогенераторов в свое время была получена зависимость отношения к/т (к - высота общей зойы обрушения, ш - мощность пласта) от размеров выгаэованного пространства Нв. Указанная зависимость была уточнена данными, полученными при моделировании выемки снизу вверх по восстанию крутого пласта на моделях из эквивалентных материалов, и описывается следующей формулой:

Ы/т = 6,3(1 -е-°'0ШЧ (4)

Площадь поперечного сечения обрушенных пород равна

Н.

= / МЯ, + Д51о, (5)

н« Я

где / Н(1Нв = 6, Зт / (1—е~°*ши%)(Шв - площадь поперечного сечения

1л

пород в интервале от первого обрушения кровли 1„ до Не, м2; Д5/0 = к1010 = 6, Зт(1 — е-0,012'0)/,, - площадь поперечного сечения пород на участке первого обрушения кровли, м2.

^ = б, Зт [Пв - 1а + ^ (е-0.«1»'. - е-».0"'-) +

-Но (1 — е~0,012'°)}. (6)

В связи с изменчивостью площади поперечного сечения по трассе канала при технологических расчетах следует пользоваться

средне» величиной поперечного ссчения канала, которая составляет половину от максимального, что подтверждается данными вскрытии газогенераторов.

На основе исходных данных, полученных в результате вскрытия газогенератора N1 Южно-Абинской станции "Подземгаз", выполнен расчет поперечного сечения канала для этих условий. Фактические и расчетные данные о среднем сечении канала практически совпали (22 м2 - по вскрытию, и 20.27 м2 - по расчету), поэтому можно сделать вывод о правомерности использования разработанного расчетного метода.

Формирование канала и его размеры связаны с устойчивостью обнажений кровли и степенью се обрушаемости.

Из рассмотренных различных истодов определения предельного пролета кровли 1а достаточно полно учитывает разнообразие влияния горно-гсологичсскнх факторов на величину 10 и вместе с тем является простым метод, разработанный в лаборатории ПГУ ИГД им. А.А.Скочинского.

Для определения предельного пролета кровли 10 необходимо знать подробно структурно-прочностную характеристику толщи пород над газифицируемым угольным пластом. Исследования, проводимые обычными методами, являются недостаточными, так как при их использовании практически невозможно определить физико-механические свойства и мощность каждого слоя, слагающего толщу.

Для определения структурно-прочностной характеристики толщи были использованы результаты комплексных геофизических исследований скважин на опытном участке, выполненных во ВНИИГИС. На основании результатов акустического каротажа проведено детальное лнтологическое расчленение разрезов скважин и установлены по слоям физико-механические и структурные свойства пород, изменение элементов залегания.

В результате проведенных исследовании вместо отдельных параметров, входящих в формулы расчета, изменение которых практически не влияет на величину /„, введены постоянные величины, < оотпетствующне их усредненным значениям (коэффициент трения м'-;кду слоями 1др=0,45 и плотность пригружающих слоеп толшн ")*"2,3 г/см3).

При расчете коэффициента пригрузки от вышележащих слоев и предельного пролета кровли в существующих формулах используется предел прочности на изгиб. Однако в связи с тем, что при геофизических исследованиях предельная прочность пород на изгиб йе определяется , расчет производится через предел прочности на сжа-

тне псж или предел прочности на растяжение (тр, с использованием переходных коэффициентов.

Обычно при расчетах прочность на изгиб принимают в 2 рала больше прочности на растяжение. Также при расчетах можно воспользоваться корреляционным уравнением

а<як = ЮсТр (т.е. <7СЖ/(7,И,=5).

При введении соответствующих коэффициентов расчетные формулы принимают вид:

- при расчете !„ через предел прочности на сжатие:

10 — 0,44Ка

' сж *о

(1 + ^)7.'

0,009(7*

1+

-(3,58 + ^)

1 +

hk-i

при расчете 1а через предел прочности на растяжение:

10г=1,41Ка

0,03сГр

\

■ ^ ■ (1 + ^)%'

1\к = т-:—-;—гт Н--

1 + ^(3,58 +

1 +

(7)

(8)

0). (10)

Ьк-1

где Ка = 2,2 • 1(Г4а2 - 50 • 10"4а + 1,05 при а > 15" - коэффициент, учитывающий изменение устойчивости пролета в зависимости от изменения угла падения пласта; А= 2 - коэффициент, учитывающий характер защемления пролета на опорах; Н„ - мощность несущего слоя, см; 70 - плотность несущего слоя, г/см3; а"сж и сг°р - прочность на сжатие п растяжение несущего слоя, кг/см2; ЛУ коэффициент при-грузки слол с индексом к со стороны вышележащих слоев (безразмерная величина); и <т* - прочность на сжатие и растяжение при-гружающего слоя мощностью Лц, кг/см2; Ьу - размерная постоянная, равная 0,001 кг/см3.

Величину 10 целесообразно брать как среднее из значений, определяемых Через гтсж и ор.

Предельные пролеты кровли, полученные при проведении горных экспериментов ВНИМП в природных условиях отличаются от предельных пролетов, полученных по вышеприведенным формулам в среднем, на С.2%, что указывает на правильность принятого метода расчета.

Новая технология ПГУ в длинных каналах с перемещением точки подачи дутья по восстанию пласта вдоль дутьевой скважины по мере выгазования угольного пласта устраняет затруднения в организации процесса ПГУ^ возникающие- при существующей техно-логин. В этих условиях выгазовацие будет происходить в первую очередь вдоль дутьевой скважины, пройденной по падению пласта, и канал будет располагаться как по простиранию, так и по падению пласта, что существенно будет влиять на контур выгазования угольного пласта и на формирование канала.

Форма и размеры выгаэованного пространства вокруг дутьевой скважины при новой технологической схеме определялись с помощью математического моделирования, разработанного и апробированного лабораторией ПГУ применительно к процессу газообразования на промышленных газогенераторах Южно-Абинской станции "Подземгаз". При математическом моделировании использовались характеристики пласта II Внутренний. Расчеты проводились для двух расходов дутья - 10000 нм3/ч и 5000 нм3/ч.

Контур выгаэованного пространства имеет грушевидную форму с широким концом в районе точки подачи дутья, постепенно снижаясь вниз по падению и стремясь к первоначальному сечению дутьевой скважины. Чтобы при обрушении скатывающиеся в сторону выгазованного пространства породы не зашламовывывали в нижней части канал и не перекрывали путь дутьегаэовому потоку, точку подачи дутья (ТПД) следует переносить на такое расстояние от ранее выгазованного участка пласта, чтобы площадь поперечного сечения выгазованного пространства в нижней части нового блока выгазования была такого размера, при котором обрушающнеся и скатывающиеся породы не могли бы его перекрыть.

Проведенные исследования показали, что перенос ТПД следует производить на величину, равную максимальной ширине выгазованного пространства перед, прекращением выгазования угля в районе точки подачи дутья. Величина эта устанавливается по данным математического моделирования контура выгазования.

Процесс выгазования пласта "будет проходить эффективно в случае, если целик между выгазопанными пространствами в районе дутьевых скважин (по простиранию) не будет раздавлен из-за малой ширины. Связано это с правильным выбором расстоянии между

скважинами, которое будет складываться из максимальных размеров выгазованного пространства II размеров устойчивого целика между пыгазовашшм пространством и газоотводящей скважиной (см. рисунок).

Максимальные размеры выгазованного пространства в районе ТПД определяются с помощью математического моделирования, размеры целика - по методике ВНИМН (с учетом специфики ПГУ, в зависимости от принятой схемы расчета) по формуле

2С = *,а|(2х0 + 4£1+2Д0), (11)

где Л".1=1,4 - коэффициент запаса, определенный для ПГУ; ор множитель, определяемый по методике ВНИМИ; 2х0 - общий пролет кровли над выгазованным пространством, разделенным целиком, кг; Ь\ — 0,32Ь - участок трещиноватой области пласта в краевой части зоны опорного давления, по которой фильтруется дутьегазовын поток и происходит газификация угля, м; Дц - опережение выгазования верхней части целика по отношению к нижней, и.

Минимальное расстояние между скважинами определяется по формулам:

между дутьевыми скважинам»:

Л/ = 2С + 51+52; (12)

между дутьевой и гаю отвод ящей скважинами:

М, = 2С, + 52 + 5,, (13)

где 25], 252 - максимальная ширина выгазованного пространства в районе ТПД, м; 25з - ширина выгазованного пространства у газо-отводящей скважины, м.

Поперечное сечение капала зависит от степени заполнения выгазованного пространства обрушаюшнмнея и сползающими по падению породами кролли. Об'ьем обрушающихся пород кровли определяется путем поп роения поперечных разрезов по падению л простиранию илиста на участках выгазованного н заполненного обрушившейся породой угольного пласта.

Поверхность угольного пласта, на которой возможен процесс газообразования, прогнозируется по данным вскрытия подземных газогенераторов.

Ориентировочно угольные стенки в канале располагаются по поверхности огневого забоя т\, почве угольного пласта до обрушившихся пород Я) и вдоль верхней части обрушившихся пород на

Прогпшный контур выгаэования по схеме с переносом ТПД: а - после переноса ТПД; б - после достижения максимального контура пыгазования я раяопс дутьевой екмжипы; в - промежуточное состояние при вмгаэовапип целика между скяАжпнамп; г - перед переносом ТПД

участке в пределах мощности пласта, где отжатыи и скатившийся вниз по падению уголь перемешан с породой.

Процесс газообразования по данным вскрытия газогенераторов также происходит в глубине целика угля, равной в среднем 0,32 величины зоны отжима угля (0,321,), в пределах участка угольного пласта с прококсованным углем, который представлен в виде отдельных брусков.

Общая суммарная реакционная поверхность Р (м2) на один погонный, метр поперечного сечения канала будет равна

Р = Рср + Я, + —^--, (14)

г со«(90 - а)

где Рср = 0Л2Йср - суммарная реакционная поверхность одного погонного метра канала в пределах коксовой зоны, м5; Пср—?>2Ьт\ -среднее количество брусков в одном погонном метре зоны отжима, где существует реакционная поверхность; 7711 = ¡п/5гп(180 — ф — а:)- поверхность огневого забоя, м; а - угол падения пласта, град; ф - угол наклона забоя к горизонту, град.

На основании проведенных исследований выполнен прогнозный расчет параметров газогенератора для пласта II Внутренний на ойытном участке Южно-Абинской станции "Подземгаз":

- шаг переноса ТПД - 24 м после выгазования 5000 т угля;

- размер целика - более 21 м;

- минимальное расстояние между дутьевой и газоотводящей сква-' жинами - 23 м;

- средняя площадь поперечного сечения канала в районе дутьевой скважины перед переносом ТПД: максимальная - 108 м2, минималь-

• нал - 3.5 м2.

Указанные параметры являются исходными для получения технологических параметров, связанных с управлением процессом, расчетом необходимого количества дутья для получения кондиционного газа и других физико-химических расчетов как на стадии проектирования, так п при эксплуатации газогенератора.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе дано решение актуальной задачи по определению влияния проявлений горного давления на динамику и механизм образования дутьегазового канала, предложена методика расчета его параметров, определения параметров газогенератора и выданы рекомендации для получения горно-технических данных, необходимых для химико-технологических расчетов газообразования

в реакционном канале и прогнозировании показателей процесса ПГУ крутых пластов по новой технологии.

Основные научные и практические результаты исследований заключаются в следующем:

1. На основе анализа материалов вскрытия газогенератора N1 Южно-Абннской станции "Подземгаз", ашишза результатов моделирования на моделях из эквив.иентных материалов определены механизм образования канала и влияние проявлений горного давления на формирование структуры канала:

- по мере подвнгання огневого забоя в верхней части выработки образуется свободное пространство (канал), которое перемещается вслед за огневым забоем вверх по восстанию пласта;

- существует четкая граница между областью угольного пласта и областью обрушенных пород, именуемая реакционной поверхностью;

- впереди огневого забоя под влиянием опорного горного давления происходит раздавливание краевой части угольного пласта и образуется трещиноватая зона (прококсованная зона, равная примерно 0,32 величины зоны отжима), в которой также происходит процесс газификации; процесс газификации протекает также на реакционной поверхности и в прилегающей к ней зоне обрушенных пород;

- после первого обрушения слоя кровли 10 над выгазованным пространством последующие обрушения происходят при размерах консоли, равной (1/3 — 1/4)(„;

- по мерс увеличения размеров выгазованного пространства по восстанию происходит увеличение зоны деформации толщи пород в районе канала;

- под влиянием опорного горного давления происходит опережение выгалования верхней части угольного пласта по отношению к нижней;

- под влиянием давления вышележащих пород происходит уплотнение сползающих обрушившихся пород, что влияет на изменение величины коэффициента разрыхления по восстанию пласта в зависимости от расстояния до огневого забоя.

2. Разработанные методы расчета рекомендуются:

- для определения поперечного сечения дутьегазового канала и его параметров;

- для установления параметров подземного газогенератора при ПГУ крутых пластов при применении новой технологической схемы с пергносом точки подачи дутья;

- л качестве исходных данных для химико-технологических расчетов Процесса ПГУ для конкретных горно-геологических условий;

- при разработке мероприятий по отработке охранных целиков под земную поверхность после окончания эксплуатации подземного газогенератора;

- при оценке положения основной и непосредственной кровли, их структурно-прочностной характеристики и степени обрушаемости на стадии геологической разведки;

- при оценке устойчивости кровли у огневого забоя при дожигании оставленных запасов методом ПСУ (подземного сжигания углей) на закрывающихся шахтах;

- при оценке устойчивости обнажений кровли каменноугольных пластов на стадии геологической разведки.

3. Разработанные методы расчета 10 и поперечного сечения канала подтверждены данными наблюдений в природных условиях. Расхождения между показателями наблюдений, проведенных в природных условиях, н расчетными не превышают 10%, составляя в среднем 6%.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Афанасьева Е.В., Казак В.Н.,Капралов В.К.. Деформация пород и структура выгазованного пространства при газификации крутого угольного пласта// Науч. сообщ./ Ин-т горн, дела им. А.А.Скочинского. - М., 1994 - Вып. 300.- с. 220-230.

2.Казак В.Н.,Капралов В.К., Афанасьева Е.В.. Современные представления о поведении вмещающих пород при подземной газификации крутопадающего угольного пласта.Сб. докл. семинара по подземной газификации углей. 26-27 мая 1992 г. - (Кемерово, Институт угля СО РАН,), С. 26-33.

3. Афанасьева Е.В., Казак В.Н.. Гкзодутьевой канал при подземной газификации углей (по материалам вскрытия подземных газогенераторов)// Науч. сообщ./ йн-т горн, дела им. А.А.Скочинского. -М.,1995. - Вып. 297., с.232-242.

4. Афанасьева Е.В.. Расчет площади поперечного сечения свободного газодутьевого канала при подземной газификации на крутых угольных пластах // Науч. сообщ./ Ин-т г ори. дела им. А.А.Скочинского. - М., 1996. - Вып. 304.

5. Афанасьева Е.В.. Определение предельного пролета кровли незакрепленной выработки // Науч. сообщ./ Ин-т горн, дела им. А.А.Скочинского. - М., 1996.- Вып. 304.