3.2.2. Термічний вплив на пласт
При нагреве угля без доступа воздуха до 800—900° в нем происходят процессы термического разложения, сопровождающиеся выделением летучих веществ и образованием коксового остатка.
Эти изменения с углем приводят к увеличению проницаемости твердого остатка (рис. 3.1).
Рис. 3.1. Изменение коэффициента проницаемости образцов угля в зависимости от температуры их предварительного нагрева: а-подмосковный уголь;б - каменный уголь,пласт К8, Донбасс.
Несмотря на то, что в качественном отношении рис. 3.1а,б схожи, т. е. они оба подтверждают рост проницаемости угля в результате нагрева, количественные изменения проницаемости от нагрева резко отличаются для образцов бурого и каменного угля.
При нагреве образцов подмосковного бурого угля от 100 до 300° их проницаемость возрастает примерно в 10 раз, а при нагреве от 100 до 500° — в 30 раз (рис. 3.1а).
Для образцов каменного угля проницаемость в результате такого же нагрева возрастает соответственно в 100 и 1000 раз (рис. 3.1б).
Следовательно, если сушка дает более резкое повышение проницаемости для бурого угля по сравнению с каменным, то нагрев образцов угля до температуры, вызывающей значительное термическое разложение, показывает более резкий рост проницаемости образцов каменного угля по сравнению с бурым, а в общем итоге в результате нагрева образцов этих углей до 300° и выше значения их коэффициентов проницаемости становятся близкими друг к другу.
При нагреве угля можно выделить три характерные области изменения его газопроницаемости.
I область — охватывает изменение газопроницаемости угля в процессе удаления его физической влаги.
II область — охватывает изменение газопроницаемости угля в процессе его нагрева до температур, обеспечивающих заметное термическое разложение.
III область — охватывает изменение газопроницаемости угля в период термического разложения и превращения в кокс.
Характер изменения проницаемости угля по трем названным областям различен в зависимости от свойств угля, но общие закономерности развития этого процесса для всех углей одинаковы.
Термическое воздействие на призабойную зону угольного пласта с целью увеличения ее проницаемости может быть организовано путем нагрева забоя скважины истока от источника тепла или путем применения нагретого сбоечного дутья.
3.2.3. Розрив вугільного пласта дуттям
В подземной газификации углей с явлением разрыва пласта дутьем столкнулись впервые в июне 1954 г. на Лисичанской станции Подземгаз при нагнетании в угольный пласт через скважины дутья с целью прожига канала газификации воздушной сбойкой (рис. 3.2).
|
|
Рис. 3.2. Принципиальный график изменения приема дутья скважиной (Q) от давления (Р) при гидроразрыве пласта дутьем:Ркн— начальное критическое давление; Ркк- конечное критическое давление; QKH — прием дутья забоем скважины при начальном критическом давлении дутья;Qкк—то же при конечном критическом давлении дутья.
|
На графике приема скважиной дутья с увеличением его давления можно выделить три характерных участка:
- первый, на котором прием дутья с ростом его давления увеличивается по прямой;
- второй, на котором прием дутья с ростом его давления увеличивается по кривой, восходящая ветвь которой поднимается все круче и круче по мере роста давления;
- третий, на котором прием дутья с ростом его давления снова увеличивается примерно по прямой, крутизна которой во много раз превосходит крутизну прямой на первом участке графика.
Это позволяет сделать следующие выводы:
а) в пределах первого участка графика дутье входит в угольный пласт по его природным порам и трещинам, структура которых при этом не изменяется;
б) в пределах второго участка графика дутье, входя в пласт, изменяет структуру природных пор и трещин угольного пласта, а в результате этого изменяется закономерность роста приема дутья от закономерности, которая существует на первом участке графика до закономерности, которая существует на третьем участке графика;
в) в пределах третьего участка графика движение дутья и пласте происходит уже как по его природным порам и трещинам, так и в основном по новым путям, принципиальная структура которых сформировалась в пределах давления дутья, характерного для второго участка графика.
Но в пределах давлений дутья третьего участка графика увеличение расхода дутья с ростом его давления происходит значительно более интенсивно, чем на предыдущих участках графика, вследствие того, что образованные щели обладают значительно меньшим удельным гидравлическим сопротивлением, а также и потому, что при этих давлениях дутья может происходить дальнейшее увеличение сечения искусственных трещин-щелей в угольном пласте.
Таким образом, процесс формирования путей прохода дутья по угольному пласту с новой структурой под действием дутья протекает не мгновенно по достижении какого-то так называемого критического давления дутья, а постепенно н некотором интервале давления дутья, начального (Ркн) и конечного критического (Ркк).