ГЕОМЕХАНІЧНИЙ АНАЛІЗ ВПЛИВУ ПІДЗЕМНОЇ ГАЗИФІКАЦІЇ ВУГІЛЛЯ НА ОСІДАННЯ ЗЕМНОЇ ПОВЕРХНІ І СТІЙКІСТЬ ПОКРИВНИХ ПОРІД ВУГЛЕПОРОДНОЇ ТОВЩІ

Анотація

Підземна газифікація вугілля (ПГВ) – це чиста безлюдна технологія видобутку вугілля з великим потенціалом. До основних екологічних небезпек, які стримують широке застосування цієї технології, віднесено високий ризик осідання поверхні, затоплення та забруднення води через тріщинуватість та зміщення порід розкриву над порожнинами реактора. Утворення порожнин внаслідок газифікації спричиняє перерозподіл напружень у навколишніх породах, провокує ріст існуючих тріщин та утворення нових, що призводить до руйнування покрівлі реакторів, непружних деформацій порід покрівлі та притоків підземних вод до реакторів. Для подолання цих проблем важливим є забезпечення стійкості порід над порожнинами реакторів ПГВ. Роботу присвячено аналізу впливу підземної газифікації вугілля на розкривні породи та земну поверхню. Для моделювання поведінки порід під час газифікації тонкого вугільного пласта застосовувався паралелний метод КПТД та метод скінченних елементів у середовищі ANSYS, що дозволило визначити напружено-деформований стан та температурний розподіл у навколишніх породах. Результати показали, що при збереженні несучої здатності запобіжних ціликів осідання поверхні та переміщення порід залишаються в межах допустимих значень, забезпечуючи мінімальний ризик негативного впливу газифікації на поверхню. Для газифікації пласта товщиною 1,05 м на глибині 392–465 м вертикальні осідання поверхні не перевищували 46 мм при ширині цілика 3,75 м та 27 мм при ширині 15,0 м, а висота зони зміни напружень над порожниною не перевищувала 70 м. Руйнування ціликів між порожнинами вигазовування призводить до істотного збільшення осідань – у 11,7 та 19,9 рази відповідно, що ставить під загрозу суцільність водоносних горизонтів та наземну інфраструктуру