Анотація до роботи:

Фальштинський В.С. «Обґрунтовування параметрів ін'єкційної закладки при свердловинній підземній газифікації вугілля (СПГВ)». – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.15.02 - «Підземна розробка родовищ корисних копалин». Національний гірничий університет, Дніпропетровськ, 2006.

Захищаються параметри технології ін'єкційної закладки порідних шарів покрівлі і виробленого простору підземного газогенератора для оптимізації якісних і кількісних показників процесу підземної газифікації вугільних пластів.

Ґрунтуючись на теорії зсуву гірського масиву у вигляді пошарового вигину порідних шарів, що розглядаються у вигляді балки-смуги з нежорстким затисканням, розроблена математична модель напружено-деформованого стану порідного масиву при газифікації вугільного пласта.

На основі аналізу НДС порідної товщі при газифікації вугільних пластів встановлені раціональні параметри закладки закладальних свердловин в породах покрівлі підземного газогенератора.

На основі стендових, лабораторних і аналітичних досліджень встановлені параметри прогріву порід над газогенератором, що дозволяють визначити безпечне місце закладки закладальних свердловин.

За результатами досліджень розроблені конструкції підземних газогенераторів з ін'єкційною закладкою порідної товщі.

Визначені параметри області ін'єкції глинистими розчинами порідного масиву, що вміщує газогенератор з урахуванням часу і простору.

Надана оцінка витокам конденсату і газів в порідний масив при газифікації вугільного пласта.

Результати стендових і лабораторних досліджень підтверджують результати аналітичних розрахунків з достовірністю 24,7%.

При обґрунтуванні техніко-економічних витрат газифікації на підземних газогенераторах з ін'єкційною закладкою встановлено, що збільшення площі газифікації вугілля, підвищення ступеня газифікації вугільного пласта і теплотворної здатності генераторного газу, забезпечують зниження собівартості отриманого газу.

Результати виконаних досліджень враховані при техніко-економічному обґрунтуванні доцільності будівництва станції «Підземгаз» ТЕО 3858-П3, розробці робочого проекту експериментальної ділянки станції «Підземгаз» об'єднання «Павлоградвугілля» і методичної документації до визначення раціональних параметрів закладки закладальних свердловин при свердловинній підземній газифікації вугілля (СПГВ).

Основний зміст роботи відображений в 4 авторських свідоцтвах на винахід (патентах) і 7 статтях.

Дисертація є закінченою науково-дослідною роботою, у якій вирішена актуальна науково-практична задача щодо обґрунтування параметрів технології ін'єкційної закладки при свердловинній підземній газифікації вугілля.

1. На підставі вивчення напружено-деформованого стану гірського масиву навколо підземного газогенератора установлені закономірності розшарування порід покрівлі в умовах Західно-Донбаського вугільного басейну для ділянок вугільних родовищ, придатних до газифікації. Встановлено, що:

– розшарування порід покрівлі відбувається над вигазованим простором підземного газогенератора на відстані 9,6-14 м від вугільного пласта, що вигазовувається;

– параметри й динаміка утворення порожнин розшарування змінюються зі збільшенням глибин залягання 210-340 м газифікованого пласта на 6-9 %, при цьому об’єм порожнини змінюється в межах 610-924 м³ з максимальною висотою відповідно 181-325 мм;

– наявність зольного залишку у вигазованому просторі і схильності порід до спучування при високих температурах зменшують зрушення масиву навколо підземного газогенератора на 7-20%.

2. Встановлено параметри температурного поля з урахуванням зрушення порід, що вміщують підземний газогенератор і технологічних параметрів вигазовування вугільного пласта, а саме:

– верхня межа температурного поля порід покрівлі становить 8,4-9,5 м по нормалі від вигазованого пласта і перебуває в місці переходу окисної зони у відновлену в перерізі над вогневим вибоєм;

– прогрів порід покрівлі по нашаруванню в 1,2 рази менший ніж по нормалі;

– теплообмін між продуктами СПГВ і породами у зрушеному масиві відбувається за рахунок конвекції (56,7 %) та кондукції (43,3 %).

3. Обґрунтовано технологічні схеми ін'єкційної закладки породної товщі в місцях її розшарування над підземним газогенератором при різних схемах розкриття й вигазовування вугільного пласта, що дозволило:

– зменшити втрати дуттьової суміші, газів і конденсату в підземній частині від 4,5 до 12,8%, зменшити опускання земної поверхні над вигазованим простором на 70-76 % від потужності вугільного пласта;

– забезпечити керованість процесом газифікації при високому тиску, від 1 до 6 МПа на малих та середніх глибинах залягання вугільних пластів (70-350 м);

– знизити собівартість отриманого газу на 45,8% за рахунок збільшення площі газифікованого вугілля у 2,2 рази, ступеня вигазовування вугілля на 7% і підвищення теплотворної здатності одержуваних газів на 61%.

Основні положення й результати дисертації опубліковані в наступних роботах:

1. Савостьянов А.В., Фальштынский В.С., Табаченко Н.М. Обоснование параметров закладки при скважинной подземной газификации угля (СПГУ)// Науковий вісник НГА України., –2002.– №3 – С.49-53.

2. Закладка выработанного пространства при скважинной подземной газификации угольных пластов (СПГУ) В.С. Фальштынский, О.В. Колоколов, Н.М. Табаченко, Ю.В. Котов// Науковий вісник. НГАУкраїни, –2001.– №2. – С. 18-20.

3. Фальштынский В.С. Применение многокомпонентного состава дутья в процессе скважиной подземной газификации углей.// Науковий вісник НГА України, –2000.– №6. – С. 36-38

4. Котов Ю.В., Сулаев В.И., Фальштынский В.С. О целесообразности применения комбинированной системы разработки в условиях шахт ГХК «Павлоградуголь»// Науковий вісник НГА України, –1998.– №3. – С. 11-13

5. Патент RU 2065038 C1 E 21B43/295. Способ повышения устойчивости пород кровли О.В. Колоколов, Н.М. Табаченко, В.И. Сулаев, В.С. Фальштынский. Роспатент. – Бюл. № 22. – 1996.

6. Патент UA 20117 E21B43/295 Спосіб підземної газифікації твердого палива О.В. Колоколов, І.О. Садовенко, М.М. Табаченко, В.С.Фальштинський// Держпатент України. – Бюл № 4. – 2000.

7. Патент UA 21863A E21B43/295 Спосіб підземної газифікації твердого палива О.В. Колоколов, І.О. Садовенко, М.М. Табаченко, В.І.Сулаев, В.С. Фальштинський// Держпатент України. – Бюл. № 2. – 1998.

8. Патент UA 17722А E21B43/295 Спосіб підземної газифікації твердих горючих копалень О.В. Колоколов, М.М. Табаченко, В.В. Челишкіна, А.І. Кабанов, В.С. Фальштинський// Держпатент України .– Бюл № 12. – 1997.

9. Табаченко Н.М., Фальштынский В.С., Тишков В.В. Экологические и экономические аспекты использования закладки при скважинной подземной газификации углей// Труды доклада Межвуз. научн. конф. “Эколого-экономические проблемы разведки, разработки и обогащения полезных ископаемых Украины”. Днепропетровск: Наука и образование, 1997.– С. 26-27.

10. Kolokolov O.V., Falshtinsky V.S., Tabatchenko N.M.. Progressive Schemes of Undergraund Gasproduker Encapsulation.-Geotehnological Issues of Undergraund Space Use for Environmentally Protested World 2001: NMUU / Dnipropetrovsk / 2001.–P. 83-86.

11. Садовенко И.А., Медяник В.Ю., Фальштынский В.С. Состояние и перспективы использования угля для производства газообразных и жидких энергоносителей// Материалы международной инвестиционной научн.-практич. конф. «Производство синтетического моторного топлива из угля донецкого бассейна, как составляющая энергетической безопасности Европы». – Украина, Луганск, 11–14 октября 2005. – С. 24-25.

Особистий внесок автора в роботи, опубліковані в співавторстві, полягає в наступному: [1, 5, 7, 11] – участь у проведенні досліджень, обробці та систематизації отриманих результатів; [2, 3, 4, 9] – аналіз літературних джерел, обробка й систематизація даних по визначенню пріоритетних факторів у формуванні порожнин розшарування з урахуванням зміни динаміки напружено-деформованого стану породного масиву при вигазовуванні вугільного пласта; [6, 8, 10] – визначення динаміки розвитку температурного поля в породовугільному масиві, що вміщує підземний газогенератор, з урахуванням порушень порід покрівлі й технологічних параметрів процесу газифікації.