Теплофизические процессы при подземной газификации бурого угля в фильтрационном канале тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.20, кандидат наук Фридлендер Григорий Владимирович

• Фридлендер Григорий Владимирович
• кандидат наук
• 2021

Оглавление диссертации кандидат наук Фридлендер Григорий Владимирович

Ведение

Глава 1 аналитический обзор и постановка задач исследований

1.1 Общая характеристика и область применения систем разработки, приемлемых для шахт Подмосковного бассейна

1.2 Развитие технологии подземной газификации угля

1.3 Физико-химические основы и технологические принципы подземного сжигания углей для получения горючих газов и тепловой энергии

1.4 Проект малой энергетики на базе угольных месторождений Подмосковного угольного бассейна

Выводы

Цель и идея работы. Постановка задач исследований

Глава 2 практический опыт ПГУ и технологии «Углегаз». Перспективные технологические схемы для горно-геологических условий Подмосковного бассейна

2.1 Физико-химические основы подземной газификации углей

2.2 Технологические схемы подземной газификации углей

2.3 Горно-геологические условия залегания забалансовых запасов экспериментального участка «Углегаз» и результаты их технического анализа

2.4 Результаты физического моделирования различных схем отработки пласта по технологии «Углегаз» и натурного эксперимента

2.5 Факторы, определяющие устойчивость работы газотеплогенератора

Выводы

Глава 3 теоретическое обоснование математических моделей подземной газификации угля

3.1 Физическая модель и математическое описание подземного горения угольного пласта

3.2 Оптимальное расположение скважин при огневой отработке уголь-

ного пласта

3.3 Математическая модель динамики теплообмена при подземной газификации оконтуренных целиков угля

3.4 Математическое моделирование пылегазовых выбросов в атмосферу

при подземной газификации угля

Выводы

Глава 4 математические модели теплофизических процессов, возникающих при подземной газификации угля

4.1 Фильтрационная сушка угольного пласта перед подземной газификацией

4.2 Расчет фильтрационного потока воздуха в блоке газифицируемого угольного пласта

4.3 Температурный режим угольного пласта при подземной газификации угля в фильтрационном канале

4.4 Теплообмен угольного пласта с вмещающими породами при подземной газификации угля

Выводы

Глава 5 Практические рекомендации по развитию технологии подземной газификации угля

5.1 Новые способы подземной газификации пластов бурого угля

5.2 Комплекс по сжижению энергетического газа подземной газификации бурого угля в тульской области

5.3 Календарный план отработки участка №1 Грызловского месторождения бурого угля по технологии ПГУ

Выводы

Заключение

Список использованной литературы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Теплофизические процессы при подземной газификации бурого угля в фильтрационном канале»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность. Минерально-сырьевые ресурсы России являются частью ее национального богатства и той природной базой, опираясь на которую, развивается экономика России. А научные исследования, связанные с новыми технологиями, позволят реформировать экономику страны во всех промышленных отраслях на собственной природно-ресурсной базе. В России подземным способом добываются многие виды минерального сырья. Большинство предприятий успешно решают задачи, связанные с воспроизводством и развитием минерально-сырьевой базы. В России доля природного газа как топлива на электростанциях будет снижаться вследствие падения добычи. Мировая электроэнергетика в среднем на 43 % основана на угле: в Европе - более 50 %, в США - на 56 %, в Китае - на 70 % . В России его доля на тепловых станциях составляет 27 %, а с учетом атомных и гидростанций - 18 % . Разведанных запасов газа хватит на 80 лет, тогда как угля на 300 лет. Цена газа вырастет в 5-6 раз. Настолько же подорожает электроэнергия. Целесообразно прогнозировать те социальные, экономические и политические риски, которыми подвергнется наша страна через 50 лет, если ситуация в данной области останется без изменений. Особую остроту приобретает эта проблема для европейской части Российской Федерации, где есть один единственный источник угля - Подмосковный угольный бассейн. Однако процессы реструктуризации и диверсификации угольной промышленности поставили эту угленосную территорию в разряд бесперспективных угольных бассейнов.

Особенностью российской минерально-сырьевой базы угольной промышленности является концентрация основной доли запасов в восточных регионах, а основные потребители угольной продукции расположены в европейской части России. Географическое положение Подмосковного бассейна уникально. Он расположен на территории Новгородской, Калининской, Смоленской, Калужской, Тульской и Рязанской областей. Общие геологические ресурсы угля составляют 11 млрд т Балансовые запасы более 3,5 млрд т.

Месторождения угля в Подмосковном бассейне весьма привлекательны для локальной энергетики, которая основывается на подземной газификации угля. Эта технология известна давно и в Тульской области станции подземной газификации работали еще с 1940 года. Современные технические средства позволяют повысить эффективность подземной газификации и на порядок снизить себестоимость электроэнергии.

Таким образом, исследования, посвященные изучению теплофизических процессов при подземной газификации бурого угля в фильтрационном канале, и позволяющие научно обосновать геотехнологические принципы комплексного использования недр Подмосковного бассейна на основе развития геотехнологий огневой отработки угольных пластов, являются актуальной научной задачей.

Диссертационная работа выполнялась в соответствии со стратегической программой Инжинирингового центра ТулГУ «Машины и оборудование для горнодобывающей отрасли», а также тематическими планами НИР Института горного дела и строительства ТулГУ.

Целью работы являлось установление новых и уточнение существующих закономерностей, характеризующих теплофизические процессы, возникающие при подземной газификации бурых углей в фильтрационном канале, для прогнозирования рациональных параметров тепломассообмена и физико-химических реакций, обеспечивающих эффективность и дальнейшее развитие технологии подземной газификации угля.

Идея работы заключается в том, что прогнозирование рациональных параметров тепломассообмена и физико-химических реакций, обеспечивающих эффективность и дальнейшее развитие технологии подземной газификации угля, основываются на комплексном использовании математического моделирования теплофизических процессов, позволяющем оценивать термодинамические и геотехнологические характеристики подземного сжигания угля в фильтрационном канале.

Основные научные положения, сформулированы в диссертации следующим образом:

1. Важнейшим теплофизическим процессом при ПГУ является формирование непрерывного контакта дутья с горящим угольным пластом на определенной длине канала газификации подземного газогенератора для обеспечения устойчивого горения угольного пласта за счет стабильного подвода кислорода к огневому забою путем фильтрационного движения воздуха через термически подготовленный уголь, поэтому реакция кислорода с углем происходит в диффузионной области с, практически, постоянной скоростью.

2. Параметрами оптимизации подземного газотеплогенератора являются расстояния между скважинами и рядами скважин, количество воздуха, подаваемого в нагнетательные скважины, и перепад давления, развиваемый источниками тяги, которые зависят от физических, химических и горно-геологических факторов, определяющих интенсивность физико-химических процессов сопровождающих горение угольного пласта.

3. Физико-химическими факторами, определяющими интенсивность теп-лофизических процессов горения угля в фильтрационном канале являются проницаемость, трещиноватость и влажность угля и вмещающих пород, коэффициент диффузии кислорода, энергия активации, константа скорости окисления угля и тепловой эффект реакции кислорода с углем.

4. Происходит интенсивный теплообмен газифицируемого угольного пласта с вмещающими породами, а также тепломассообмен, обусловленный испарением влаги, и теплопотери за счет этих процессов могут достигать 25 %, поэтому при прогнозировании режимов работы теплогазогенераторов следует учитывать данный вид теплопотерь и снижать их путем предварительного осушения газифицируемого угольного пласта.

5. Подземная газификация угля в фильтрационном канале является хорошо управляемым процессом, а ограниченное применение такой технологии обусловлено низкой газовой проницаемостью углей многих месторождений, поэтому наиболее рациональным воздействием, повышающим газовую прони-

цаемость газифицируемого угля, является использование камуфлетных взрывов удлиненных зарядов.

Новизна теоретических положений:

1. Обоснованы физическая модель и математическое описание тепломассообмена при подземном горении угольного пласта в фильтрационном канале, отличающиеся тем, что на их основе разработана математическая модель динамики теплообмена при подземной газификации оконтуренных целиков угля и определено оптимальное расположение скважин при огневой отработке угольного пласта.

2. Разработаны математические модели формирования пылегазовых выбросов в атмосферу при подземной газификации угля, фильтрационного потока воздуха в блоке газифицируемого угольного пласта и фильтрационной сушки пласта перед началом подземной газификации, а также температурного режима угольного пласта и его теплообмена с вмещающими породами, учитывающие влияние теплофизических процессов на кинетические параметры массоперено-са.

3. Доказано, что процесс подземного горения угольного пласта моделируется системой уравнений тепломассообмена с учетом закономерности Аррени-уса для константы скорости хемосорбции кислорода в огневом забое.

4. Доказано, что повышение газовой проницаемости газифицируемого угольного пласта с использованием камуфлетных взрывов удлиненных зарядов приводит к снижению энергоемкости фильтрационных процессов и расширяет область применение подземной газификации угля в фильтрационном канале.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается: корректной постановкой задач исследований, обоснованным использованием классических методов физической химии, математической физики, математической статистики и современных достижений вычислительной техники; достаточно большим объемом лабораторных и вычислительных экспериментов, результаты которых свидетельствуют об адекватности разработанных моделей и обоснованности выводов и рекомендаций; положительными

результатами промышленной апробации разработанных технических средств и предлагаемых геотехнологических схем.

Практическая значимость работы заключается в том, что предложены новые направления комплексного освоения недр Подмосковного бассейна для решения перспективных задач развития конкретных технологии ПГУ. Сформулирован геоэкологический императив в развитии геотехнологической базы на основе месторождений бурого угля за счет создания региональных научно -производственных структур, в которых концентрируются для этого усилия институтов и факультетов горного профиля и Российской академии наук. Разработаны новые и усовершенствованы существующие технологии ПГУ. Реализация сформулированных концептуальных положений идеологии межотраслевой и межрегиональной интеграции науки и производства в сфере экологически рациональных геотехнологий будет способствовать устойчивому функционированию энерго-сырьевых предприятий Подмосковного угольного бассейна.

Реализация работы. Теоретические результаты и технические решения включены в базовые учебные курсы по проектированию современных геотехнологий для студентов, обучающихся по специальности «Горное дело», а также использованы при выполнении договорных и госбюджетных НИР в Тульском государственном университете.

Апробация работы. Научные положения и практические разработки диссертационной работы, и отдельные ее разделы докладывались и обсуждались на научных семинарах кафедры геотехнологий и строительства подземных сооружений ТулГУ (г. Тула, 2016 - 2020 гг.); на научных семинарах и конференциях МГУ НИТУ МИСиС (г. Москва, 2015 - 2019 гг.); Международной научно-практической конференции «Горное дело в XXI веке: технологии, наука, образование» (г. Санкт-Петербург 2015 г.); Международных конференциях «Социально-экономические и экологические проблемы горной промышленности, строительства и энергетики» (г. Тула, 2018 - 2019 гг.).

Личный вклад заключается: в математической обработке результатов лабораторных исследований, натурных наблюдений и вычислительных экспе-

риментов; в разработке математических моделей теплофизических процессов для различных горно-геологических условий; в разработке алгоритмов для инженерных расчетов и прогнозных оценок.

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 6 статей в изданиях, входящих в Перечень ВАК Минобрнауки РФ.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения 5 глав, и заключения, изложенных на 1 86 страницах машинописного текста, содержит 55 иллюстраций, 9 таблиц и список литературы из 104 наименований.

ГЛАВА 1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 Общая характеристика и область применения систем разработки, приемлемых для шахт Подмосковного бассейна

Системы разработки короткими очистными забоями. К группам систем разработки короткими забоями относятся системы, длина очистных забоев которых не превышает, как правило, 25...30 м. В настоящее время известно четыре основных варианта выемки, отличающиеся между собой видом очистного забоя, который характеризуется как камера, заходка, короткая лава или комбинированный забой (камера и заходка).

Камера представляет собой узкую и длинную очистную выемку шириной 4.15 м и длиной в среднем 100.150 м (иногда до 300 м), охраняемую от повышенного давления целиками угля. Заходки могут быть открытого или закрытого типов. В общем случае это такие же камеры, но меньшей длины (не более 25 м) и ширины (до 6 м). Различие между типами заходок заключается в ограждении их целиками угля от выемочного пространства: для закрытых - с трех сторон, для открытых - с двух. Взамен одного целика угля в процессе выемки устанавливается крепь.

Область применения системы - пологие пласты с устойчивыми боковыми породами, небольшой глубиной залегания, средней мощности и газоносности не более 10 м3/т. При наличии в кровле менее устойчивых пород камеры закрепляют анкерами или индивидуальной стоечной крепью. Наибольшая эффективность применения камерной системы разработки достигается при отработке пластов полезного ископаемого, расположенных под природоохранными и промышленными объектами. Самой сильной отличительной особенностью рассматриваемой системы являются высокие потери полезного ископаемого, доходящие в ряде случаев до 40.50 %, что существенно ограничивает область ее использования с точки зрения экономического аспекта. В то же время внедре-

ние непрерывной поточной технологии выемки в камерах на основе использования высокопроизводительных комбайнов с удлиняющимися ленточными конвейерами позволяет достигнуть высоких технико-экономических показателей, что отражает опыт применения подобных технологий при отработке угольных пластов в США, Канаде или Австралии. На территории стран СНГ камерная система разработки применяется, в основном, при добыче нерудных полезных ископаемых - каменных солей, горючих сланцев, строительных материалов.

Камерно-столбовая система. Камерно-столбовая система разработки представляет собой комбинацию камерной и столбовой систем. При этом добыча полезного ископаемого осуществляется двухстадийно: первоначально выемка производится в протяженных камерах, между которыми формируются целики, представляющие длинные столбы; затем - при помощи коротких заходок в обратном порядке отрабатываются междукамерные столбы. Между заходками также оставляются небольшие целики угля, которые воспринимают давление вышележащих пород. В результате практически полностью исключается необходимость в применении специальной крепи для управления горным давлением. Дополнительное крепление используется только для поддержания кровли в протяженных камерах. Ширина камер и междукамерных столбов определяется из условия горного давления и составляет соответственно 4.. .12 и 6.. .15 м.

Выемка полезного ископаемого в камерах и заходках осуществляется как буровзрывным так и комбайновым способом. Доставка основывается на использовании различной комбинации транспортного и погрузочного оборудования, представляемого конвейерами, погрузочными машинами и самоходными вагонетками.

Камерно-столбовая система разработки применима в различных горногеологических условиях на пологих и наклонных пластах средней мощности при кровлях различной устойчивости, на пластах не свыше второй категории по метану. Относительно глубины разработки камерно-столбовая система имеет большее распространение по сравнению с камерной, достигая горизонта в 500

м. Кроме того, существенно снижаются потери полезного ископаемого в недрах, которые редко превышают 25.35 %. В пределах Российской Федерации камерно-столбовая система разработки применялась в ограниченном объеме на пологих мощных (до 7.8 м) и средней мощности пластах при добыче угля на Артемовском, Норильском и Черемховском месторождениях. Наибольшее распространение она, также, как и камерная, получила в Канаде, Австралии и США. В Соединенных Штатах на камерно-столбовые системы разработки приходится до 30 % подземной добычи угля. Широко используется данная система и в Южно-Африканской Республике.

Длиннокамерная система разработки как самостоятельная технологическая единица получила очень слабое распространение, и рекомендуется чаще всего при использовании для отработки запасов под некоторыми видами наземных охранных объектов. Опытное применение она прошла в комбинации с традиционными столбовыми и сплошными системами разработки, которые получили название систем разработки "парными штреками". Однако с увеличением длины лав, отрабатываемых по принципу сплошной системы, в целях сокращения общего числа подготовительных выработок и трудоемкости размещения в выработанном пространстве породы с экономической точки зрения от коротких лав решено было отказаться.

В угольной промышленности США, Австралии и Канады широко используется система разработки короткими столбами, при которой длинный столб разбивается дополнительно выработками на столбы квадратной или близкой к ней формы со сторонами 10.30 м. Выработки закрепляются, а отработка столбов производится открытыми или закрытыми заходками без крепления выработанного пространства. Для проведения выработок и нарезки столбов применяются комплексы оборудования, состоящие из комбайнов проходческого типа, погрузочной машины, самоходных вагонеток, телескопических конвейеров, станков для установки анкерной крепи. Область применения системы - горизонтальные и пологие пласты средней мощности с трудно обрушающимися породами основной кровли и неустойчивой непосредственной.

Достоинством системы является высокая производительность труда, низкая трудоемкость по управлению кровлей, постоянный и высокий уровень добычи угля. К недостаткам можно отнести большой объем нарезных работ, потери угля в недрах, доходящие до 40 %, трудности проветривания глухих забоев в сети нарезных выработок. Как вариант безлюдной выемки полезного ископаемого в настоящей работе рассматривается система разработки короткими забоями-скважинами, которая получила название бурошнековая выемка. Основой для появления технологии стала разработка в ряде стран (Россия, США, Германия) шнекобуровых машин, позволяющих вести добычу полезного ископаемого без присутствия люде в очистном забое. Область применения бу-рошнековой выемки - пласты мощностью от 0,55 до 0,8 м с углами падения 015 град. при любых кровлях. При этом она может использоваться при отработке сильно нарушенных участков и погашении охранных целиков. Массового применения бурошнековая выемка не нашла, так как сопровождается большими потерями угля в недрах (до 50.70 %) и сложностью обеспечения безопасности работ при значительной газоносности пластов. Другой причиной является недостаточная глубина бурения (45.50 м), что предполагает, как минимум, сохранение общего объема подготовительных работ. К настоящему времени известны и применяются еще некоторые виды отработки пластов полезного ископаемого короткими забоями. Например, с гидравлической выемкой, отработка полосами, системы на мощных пластах или рудных залежах и т.д. Нет необходимости останавливаться на них, так как в рамках решаемой задачи, поставленной для условий Подмосковного бассейна, область их применения ограничена либо мощными пластами, либо наклонным или крутым падением, либо высокими технико-экономическими затратами (закладка выемочного пространства). Ввиду наличия специфических физических особенностей пород (высокая обводненность, водопроницаемость, набухаемость и размокаемость, ползучесть и т.д.) системы разработки с гидравлической отбойкой и доставкой угля также являются неприемлемыми. Поэтому в целях возможности адаптации систем разработки короткими забоями к условиям выемки целиков угля под природо-

охранными и промышленными объектами в Подмосковном бассейне более подробно проанализируем разновидности и параметры только тех технологических схем, которые были кратко охарактеризованы выше.

Камерная система разработки. Как уже отмечалось выше, применение на угольных месторождениях камерной системы разработки является весьма редким, а для отработки пологих пластов практически вообще не используется. Законодателем технологии в этом отношении является горнодобывающая промышленность США, где накоплен богатейший опыт разработки камерными системами, что объясняется адекватными горно-геологическими условиями.

Одной из наиболее распространенных является схема отработки, при которой выемка угля осуществляется одиночными камерами, расположенными с каждой стороны штреков. Длина камер составляет 150.300 м (в зависимости от размеров подготавливаемой панели). Через каждые 20 м для целей вентиляции камеры соединяются сбойками. Отработку панели начинают от ее границ. Данная системы нашла широкое применение при разработке угольных пластов на севере Аппалачского каменноугольного бассейна в штате Огайо [1-14]. При отработке пласта мощностью 1,8 м, залегающего горизонтально на глубине 40 м, с кровлей, представленной глинистыми сланцами средней мощности, были установлены следующие параметры камерной системы: длина камер 150 м; ширина 5,2 м; ширина междукамерных целиков 4 м. После отработки шести камер оставлялся барьерный целик, что характеризовало расположение целиков как периодическое.

Другим вариантом камерной системы разработки является двухстадийная выемка угля из камеры. Сущность ее заключается в выемке широких камер (8,6 м) в два приема - прямым ходом комбайна на ширину 4,9 м и обратным - на 3,7 м. При этом условии работа комбайна в забое значительно облегчается. Между камерами оставляют невынимаемые целики угля размером 3,4 м. Как при прямом, так и при обратном ходе комбайн грузит уголь непосредственно на конвейер, установленный посредине камеры.

Основным достоинством камерной системы разработки является высокий коэффициент использования времени на выемку полезного ископаемого, что достигается за счет существенного сокращения работ по креплению. Кроме того, если, с одной стороны, наличие опорных целиков предполагает большие потери угля в недрах, то, с другой стороны, значительно снижается деформация подрабатываемой толщи породного массива, что предопределяет сохранение природного ландшафта земной поверхности и возможность извлечения запасов из охранных целиков.

Сам опыт применения камерных систем как у нас в стране, так и за рубежом показывает, что при незначительной трансформации данные технологические схемы могут быть успешно адаптированы к разработке пластов в условиях Подмосковного бассейна, а достижение высоких технико-экономических показателей представляется возможным за счет рационального использования современной техники и организации труда по выемке и креплению.

Камерно-столбовая система разработки. К настоящему времени известно достаточно большое количество разновидностей камерно-столбовой системы разработки [5, 6, 15, 20 - 22], параметры которой изменяются в зависимости от свойств полезного ископаемого и вмещающих пород, мощности и угла падения пласта, глубины разработки и применяемых средств механизации. Так, например, камеры могут располагаться под прямым или острым углом к штреку, по одной или по обе стороны от него. Как правило, очистная выемка полезного ископаемого производится первоначально в камерах, после чего междукамерные столбы извлекают, а обратном направлении, причем погашение их осуществляется либо по непрерывной схеме, что напоминает технологии с обратным расширением при камерной системе, либо с использованием прямых или косых заходок. Кроме того, междукамерные столбы могут нарезаться как парными, так и одиночными камерами.

Необходимо отметить, что в отличие от камерных систем ширина междукамерных столбов при данной технологии значительно больше, что не отражается на полноценности извлечения. Наоборот, при оставлении узких столбов

потери бывают существенно выше, так как они сильнее подвержены давлению вышележащей толщи, что приводит к их разрушению и затрудняет их погашение. Опыт разработки с применением камерно-столбовой системы уже в то время выявил значительные преимущества в технико-экономических показателях по сравнению с длинными лавами. Однако, выбранное в горной промышленности нашей страны направление на максимальное извлечение полезного ископаемого с применением механизированных комплексов в длинных очистных забоях практически полностью вытеснило дальнейшее использование камерно-столбовых систем разработки.

На это повлияло также и вовлечение в отработку запасов с высокой степенью загазованности пластов и большой глубиной их залегания. Наибольшее распространение эта технология получила за рубежом: США, Канада, Австралия, ЮАР, Индия. Прототипом основных разновидностей камерно-столбовых систем стала разработанная в середине 60-х годов в США схеме, сущность которой заключается в проведении двух пар узких камер и последующем частичном погашении обратным ходом широкого целика между ними. Камеры шириной 3,7 м проводят по одну сторону штреков на длину 150.180 м. Ширина целика между двумя камерами, проводимыми вместе, 1,8 м. Ширина погашаемого обратным ходом угольного целика между соседними парами камер 21. 24 м. Широкий целик извлекают закрытыми косыми заходками (под углом 45 град. к камере), отделяемыми друг от друга "ножками" шириной 1,5 м. После выемки заходки комбайн прорезает "ножку" в нескольких местах в целях увеличения извлечения угля. При работе по такой схеме извлекается до 85 % полезного ископаемого. При увеличении ширины "ножки" извлечение значительно снижается.

Транспортирование угля по камере производится раздвижным ленточным конвейеров, на который уголь грузится комбайном или из самоходных вагонеток. Добыча на один комбайн в среднем составляет около 625 т, а производительность труда рабочего на выход - 90 т. Выемка начинается с проведения камеры шириной 3,6.3,8 м от конвейерного до вентиляционного штрека. При

движении комбайна от конвейерного штрека до отметки 20 м транспортировка осуществляется самоходными вагонетками, после чего монтируется ленточный телескопический конвейер. По окончании проведения камеры начинают выемку угля в заходках. Крепь в заходках не устанавливают. Камеры поддерживают анкерной крепью. Управление кровлей не производится. Кровля постепенно опускается на оставленные между заходками целики угля. Потери в целиках составляют около 20 %. Приведенные схемы разработки камерно-столбовой системой также отличаются высокими технико-экономическими показателями, но относительно камерных характеризуются меньшими потерями полезного ископаемого. Существенным недостатком является усложнение технологии очистных работ, что при полном отсутствии опыта применения систем с короткими забоями в Подмосковном бассейне имеет решающее значение при выборе той или иной технологии. Кроме того, наличие легкообрушающихся весьма неустойчивых пород непосредственной кровли приведет к дополнительным затратам труда и материалов на крепление заходок при отработке междукамерных столбов, в результате чего сведутся к нулю основные достоинства камерно-столбовой системы разработки.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Фридлендер Григорий Владимирович, 2021 год

Список литературы

1. Сагинов А.С., Ермеков Т.Е., Бейкенжин А.Е. Выемка целиков угля машиной фронтально-избирательного действия ВМФ-2 в комплексе с КМ-87Э // Уголь. 1990, N 3. С. 27-29.

2. Правила охраны сооружений и природных объектов от вредного влияния подземных горных разработок на угольных месторождениях /Министерство угольной промышленности СССР. М. : Недра, 1981. 288 с.

3. Маркевич А.Г. Бурошнековая выемка угля. - Киев: Киевтехника, 1993.225 с.

4. Бурошнековая выемка угля / П.Е.Левчиков, В.И.Медников, Г.В. Дьяченко и др. Киев, Техника, 1982.

5. Бурчаков А.С., Гринько Н.К., Ковальчук А.Б. Технология подземной разработки пластовых месторождений полезных ископаемых. М.: Недра. 1978.

6. Бурчаков А.С., Гринько Н.К., Черняк И.Л. Процессы подземных горных работ. Учебник для вузов. М.: Недра, 1982. - 423 с.

7. Горное дело. Энциклопедический справочник. Т.5. М.: Углетехиздат, 1958. - 448 с.

8. Каретников В.Н., Клейменов В.Б., Нуждихин А.Г. Крепление капитальных и подготовительных горных выработок. Справочник. - М.: Недра, 1989.-571 с.

9. Комплексная механизация и автоматизация очистных работ в угольных шахтах. Под общ. ред. Б.Ф.Братченко. М.: Недра, 1977.

10. Краткий справочник горного инженера угольной шахты. Под. общ. ред. А.С.Бурчакова и Ф.Ф.Кузюкова. М.: Недра, 1982. - 454 с.

11. Крашкин И.С. Разработка пологих угольных пластов в неустойчивых породах. М.: Недра, 1986.- 207 с.

12. Методы и средства решения задач горной геомеханики/ Г.Н. Кузнецов, К.А.Ардашев, Н.А.Филатов и др. - М.: Недра, 1987.248 с.

13. Разработка методики расчета неупругих деформаций слоистых массивов горных пород и оценки устойчивости инженерных и природных объектов в зонах влияния горных работ: Отчет о НИР / Тул. госуд. техн. университет (ТулГТУ); Руководитель Каретников В.Н. - N 34309. - Тула, 1994. - 205 с.

14. Разработка угольных месторождений короткими очистными забоями / А.П.Судаплатов, В.Ф.Парусимов, Л.Н.Гапанович, А.В.Стариков, А.П.Сахаров. - М., Углетехиздат, 1962. - 304 с.

15. Сапицкий К.Ф., Дорохов Д.В., Якушевский А.Ю. Технология, механизация и автоматизация производственных процессов при подземной разработке пологих месторождений. М.: Недра, 1974.

16. Сарычев В.И. Геомеханическое обоснование парметров систем разработки короткими забоями пологих угольных пластов средней мощности в слабых вмещающих породах. - Дисс... канд.техн.наук.Тула, 1995.- 215 с.

17. Слесарев В.Д. Механика горных пород. М.: Углетехиздат, 1948. 303с.

18. Слесарев В.Д. Определение оптимальных размеров целиков различного назначения. М.: Углетехиздат, 1948.

19. Технология безлюдной выемки угля /П.Е.Левкович, Н.Е. Галевко, В.Л.Дроздов и др. - Киев, Техника, 1980.

20. Технология разработки пластовых месторождений. Под общей ред. проф. А.А.Борисова. М.: Недра, 1977.

21. Типовые паспорта рационального расположения, охраны и крепления горных выработок, поддерживаемых в слабых глинистых поро-дах/ВНИМИ, ПНИУИ.- Тула, 1982. - 50 с.

22. Шевяков Л.Д. Разработка месторождений полезных ископаемых. М.: Углетехиздат, 1956.

23. Прогрессивные технологические схемы разработки пластов на угольных шахтах. М.: изд. ИГД им. А.А.Скочинского, 1979.

24. Навитний А.М., Иофис М.А., Айруни А.Т. Опыт разработки угольных пластов под инженерными и природными объектами: Обзор/ ЦНИЭИ-уголь.- М., 1987.- 37 с.

25. Б.В. Канторович. Вопросы гидродинамики процесса горения и газификации слоя топлива. Доклады АН СССР, XXIII, N 3, 1940.

26. М.К. Письмен. Влияние скорости дутья на состав генераторного газа (Диссертация МХТИ им. Менделеева, 1941).

27. К.Б. Трифонова. Приближенное моделирование перемещения очага горения (Диссертация ИГИ АН СССР, 1953).

28. А.С. Предводителев, Л.Н. Хитрин и др., Горение углерода. 1950.

29. Г.О. Нусинов. Отчет лаборатории N 1 ВНИИПодземгаза за 1952 г. (тема N 3, этап 1).

30. Э.М. Соколов, Н.М. Качурин, Л.А. Белая, И.В. Агеева. Концептуальные положения повышения эффективности геоэкологического мониторинга промышленных регионов. - Безопасность жизнедеятельности / 2010. - №5. - С. 28 - 32.

31. Н.М. Качурин, В.И. Ефимов, И.В. Агеева. Оценка эффективности реструктуризации и диверсификации региональных систем управления минеральными энергоресурсами. - Проблемы создания экологически рациональных и ресурсосберегающих технологий добычи и переработки отходов горного производства / 3-я Международная конференция по проблемам рационального природопользования // Тула. - ТулГУ. - 2010. - С. !79 - 186.

32. Н.М. Качурин, Л.А. Белая, И.В. Агеева. Экологические последствия воздействий угольной промышленности на окружающую среду промышленно развитого региона. - Менеджмент качества в экономике, бизнесе, управлении и образовании / Международная научно-практическая конференция // Москва -Тула. - 2010. - С. 26 - 36.

33. N.M. Kachurin, M.S. Komissarov, I.V. Ageeva. Foundation and results of the monitoring environmental parameters. - Energy Mining, New Technologies, Sustainable Development / 3-rd International Symposium ENERGY MINING // Serbia. - Apatin City. - 2010. P. 39 - 45.

34. N.M. Kachurin, M.S. Komissarov, I.V. Ageeva. Using energetic indexes for evaluating anthropogenic influence upon environment. - Energy Mining, New

Technologies, Sustainable Development / 3-rd International Symposium ENERGY MINING // Serbia. - Apatin City. - 2010. P. 46 - 52.

34. Агроскин А.А. Физика угля. М.«Недра», 1965. - 352 с.

35. Алексеев Б.В., Гришин А.М. Физическая газодинамика реагирующих сред. М.: «Высшая школа», 1985. - 464 с.

36. Айруни А.Т. Теория и практика борьбы с рудничными газами на больших глубинах. М.: «Недра», 1981. - 335 с.

37. Боровиков В.П., Боровиков И.П. STATISTICA - статистический анализ и обработка данных в среде Windows. М.: Информационно-издательский дом «Филинъ», 1998, - 608 с.

38. Быков Л.Н., Захаров Е.И., Соколов Э.М. Оценка и прогноз пожарной опасности шахт Подмосковного бассейна // Известия вузов. Горный журнал.-1968-№ 8.-С. 62-64.

39. Быков Л.Н., Захаров Е.И., Соколов Э.М. Определение газопроницаемости угольных целиков // Известия вузов. Горный журнал.-1966.-№ 11.-С.48-51.

40. Быков Л.Н., Климанов А.Д., Соколов Э.М., Сулла М.Б. Методика подсчета количества воздуха для шахт //ТулПИ. - Тула, 1965.-С.35-43.

41. Захаров Е.И. Эндогенная пожароопасность угольных шахт и контроль за тепломассообменными процессами при низкотемпературном окислении с целью предупреждения самовозгорания углей. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. - Тула, 1988. - 558 с.

42. Качурин Н.М. Прогноз газовыделений и газовых ситуаций в угольных шахтах./Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. Тула. - 1991. - 43 с.

43. Качурин Н.М. Исследования аварийности на предприятиях угольной промышленности и разработка теоретических основ прогноза вероятности возникновения аварий в угольной промышленности //Отчет по теме 12.24.I. ТулПИ.-Тула.-1992.-183с.

44. Качурин Н.М., Ковалев Р.А. Физическая модель и математическое описание поглощения кислорода из шахтного воздуха //Подземная разработка тонких и средней мощности пластов. Сборник научных трудов/ ТулГТУ.-Тула,1993.-С.83-86.

45. Качурин Н.М., Ковалев Р.А. Прогноз поглощения кислорода в угольных шахтах Подмосковного бассейна//У1 Всероссийская научно-методическая конференция "Безопасность жизнедеятельности человека": Сб. ст./МАНЭБ.-С.-П..,1994.-С.53-54.

46. Качурин Н.М., Котлеревская Л.В., Прокофьев Л.В. Анализ аварийности шахт Подмосковного бассейна по фактору обескислороживания рудничной атмосферы //Доклады и тезисы докладов 2-й международной конференции по проблемам экологии и безопасности жизнедеятельности «Поиск, оценка и рациональное использование природных ресурсов. Наука, практика и перспекти-вы»/Тула, 1998. С 73-74.

47. Ковалев Р.А. Исследование процессов поглощения кислорода угольными пластами в шахтах Подмосковного бассейна и совершенствование методики расчета количества воздуха. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. - Тула, 1995. - 182 с.

48. Коновалов А.Н. Задачи фильтрации многофазной несжимаемой жидкости. - Новосибирск: Наука. Сибирское отделение, 1988. - 166 с.

49. Кригман Р.Н. Определение газопроницаемости призабойной зоны угольного пласта // Техника безопасности, охрана труда и горноспасательное дело. ЦНИЭИуголь.-М.-1976.-С.8-9.

50. Кузнецов А.А. Оценка газовой ситуации и повышение эффективности проветривания протяженных подготовительных выработок шахт Подмосковного бассейна. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. - Тула, 1983. - 216 с.

51. Кузнецов С.В., Кригман Р.Н. Природная проницаемость угольных пластов и методы ее определения. М.: Наука 1978. - 122 с.

52. Лейбензон Л.С. Собрание трудов, т.2. Подземная гидрогазодинамика. - М.: Изд-во А.Н.СССР, 1953. - 544 с.

53. Моделирование сорбции кислорода углем в адсорбере закрытого типа / Соколов Э.М., Качурин Н.М., Бакланов К.В., Ковалев Р.А. // Подземная разработка тонких и средней мощности угольных пластов. Сборник научных тру-дов/ТГТУ. - Тула, 1994 -С.53-58.

54. Моделирование процесса теплопереноса в угольном пласте при подземной газификации угля / Д. Р. Каплунов, Г. В. Фридлендер, В. А. Фатуев, Е. А. Машинцов // Известия Тульского государственного университета. Науки о земле. Выпуск 3. 2018. С. 123 - 131.

55. Фильтрационная сушка угольного пласта перед подземной газификацией / Н. М. Качурин, М. В. Ганин, Г. В. Фридлендер, Е. К. Мосина // Известия Тульского государственного университета. Науки о земле. Выпуск 1. 2018. С. 289 - 295.

56. Комплексное освоение угольных и техногенных месторождений Подмосковного угольногобассейна / Д. Р. Каплунов, Н. М. Качурин, Г. В. Фридлендер, М.П. Ганин// Известия Тульского государственного университета. Науки о земле. Выпуск 4. 2019. С. 113 - 123.

57. Математическое описание процесса подземного сжигания угольного пласта при отработке месторождений по технологии "Углегаз" / Соколов Э.М., Качурин Н.М., Гогов С.Г., Саламатин А.П. // Известия Тульского государственного технического университета. Серия "Экология и безопасность жизнедея-тельности".Тула. 1994. С. 221-225.

58. Оптимальное расположение скважин при отработке запасов угля по технологии "Углегаз" / Соколов Э.М., Качурин Н.М., Гогов С.Г., Саламатин А.П. // Известия Тульского государственного технического университета. Серия "Экология и безопасность жизнедеятельности".Тула. 1994. С. 225-232.

59. Математическая модель динамики теплообмена при комбинированной технологической схеме "Углегаз" / Соколов Э.М., Качурин Н.М., Гогов С.Г., Саламатин А.П. // Известия Тульского государственного технического универ-

ситета. Серия "Экология и безопасность жизнедеятельности".Тула. 1994. С. 232-238.

60. Соколов Э.М., Качурин Н.М. Создание экологически чистой технологии эксплуатации недр Подмосковного угольного бассейна. Горный вестник. 1996. № 3. С. 52 - 56.

62. Каплунов Д.Р. Теоретические основы проектирования освоения недр: становление и развитие // Горный журнал. 2014. №7. С. 49-53.

63. Griazev M.V., Kachurin N.M., Spirin V.I. Energy-efficient technologies of integrated coal and mining waste development in the Moscow Coal Basin in the context of secure and sustainable supply of row materials in Central Russia // Eurasian Mining. 2016. № 2. P. 15-19.

64. Математическая модель динамики теплообмена и экологической безопасности при подземном сжигании оконтуренных целиков угля / В.П. Сафро-нов, А.Б. Жабин, Н.М. Качурин, И.Н.Зубаков // Тульского государственного университета. Естественные науки. 2007. Вып. 2. С. 83-88.

65. Качурин Н.М., Зубаков И.Н. Математическая модель подземной газификации угля в фильтрационном канале // Материалы Всероссийской конференции «Проблемы геологии, планетологии, геоэкологии и регионального природопользования» / ЮРГТУ(НПИ), 26-28 октября 2011 г. Новочеркасск. 2011. С. 299-302.

66. Способ подземной газификации тонких и средней мощности пластов бурого угля / Н.М. Качурин, И.Е. Зоркин, А.Н. Качурин, А.П. Саломатин // Патент РФ №2522785. Опубликовано: 20.07.2014. Бюл. №20.

67. Способ комплексного освоения месторождения бурого угля / Н.М. Качурин, И.Е. Зоркин, А.Н. Качурин, Е.К. Мосина // Патент РФ №2526953 // Опубликовано: 27.08.2014. Бюл. №24.

68. Перспективы восстановления и комплексного развития Подмосковного угольного буроугольного бассейна / Н.М. Качурин, С.М. Богданов, С.А. Богданов, П.В. Васильев // Горный журнал. 2016. №2. С. 30-35.

69. Воробьев С.А., Качурин Н.М. Зарубежный опыт исследования проблем комплексного освоения угольных месторождений подземным способом // Горный журнал. 2016. №5. С. 78-85.

70. Грязев М.В., Качурин Н.М., Захаров Е.И. Горнодобвающая отрасль в экономике Тульской области. Состояние и перспективы // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2015. Вып. 2. С. 57-66.

71. Качурин Н.М., Зоркин И.Е., Мосина Е.К. Геотехнология комплексного освоения месторождений бурого угля // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2013. Вып. 1. С. 119-130.

72. Ganesh R. Kale, Bhaskar D. Kulkarni, Ranjit N. Chavan. Combined gasification of lignite coal: Thermodynamic and application study // Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers. Issue 45. 2014. P.163-173.

73. V. Prabu, S. Jayanti. Underground coal-air gasification based solid oxide fuel cell system // Applied Energy. Issue 94. 2012. P. 406-414.

74. Semi-technical underground coal gasification (UCG) using the shaft method in Experimental Mine "Barbara" / M. Wiatowski, K. Stanczyk, J. Swiadrowski, K. Kapusta, K. Cybulski, E. Krause, J. Grabowski, J. Rogut, N. Howaniec, A. Smo-linski // Fuel. Issue 99. 2012. P. 170-179.

75. Sankar Bhattacharya, Kazi Bayzid Kabir, Klaus Hein. Dimethyl ether synthesis from Victorian brown coal through gasification e Current status, and research and development needs / Progress in Energy and Combustion Science. Issue 39.

2013. P. 577-605.

76. Krzysztof Kapusta, Krzysztof Stanczyk. Pollution of water during underground coal gasification of hard coal and lignite // Fuel. 2011. No 90. P. 1927-1934.

77. Barbara Bielowicz, Jacek R. Kasinski. The possibility of underground gasification of lignite from Polish deposits // International Journal of Coal Geology.

2014. No 131. P. 304-318.

78. Combined gasification of lignite coal: Thermodynamic and application study / Ganesh R. Kale, Bhaskar D. Kulkarni, Ranjit N. Chavan // Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers. 2014. No 45. P. 163-173.

79. Martin Grabner, Bernd Meyer. Performance and exergy analysis of the current developments in coal gasification technology // Fuel. 2014. No 116. P. 910-920.

80. Качурин Н.М., Калаева С.З., Воробьев С.А. Получение магнитных жидкостей из отходов // Обогащение руд. 2015. №2. С.47-52.

81. 10. Каплунов Д.Р. Теоретические основы проектирования освоения недр: становление и развитие // Горный журнал. 2014. №7. С. 49-53.

82. Способ комплексного освоения месторождения бурого угля / Н.М. Качурин, И.Е. Зоркин, А.Н. Качурин, Е.К. Мосина // Патент РФ №2526953 // Опубликовано: 27.08.2014. Бюл. №24.

83. Методические принципы и системный подход к обращению с отходами производства и потребления на территориях угледобывающих регионов/ Н.М. Качурин, В.В. Факторович, Е.К. Мосина, Л.Л. Рыбак// В сборнике: Проблемы безопасности и эффективности освоения георесурсов в современных условиях. Материалы научно-практической конференции, посвященной 25-летию Горного института Уро РАН и 75-летию основателя и первого директора института члена-корреспондента РАН Аркадия Евгеньевича Красноштейна. Горный институт УрО РАН . 2014. С. 123-127.

84. Экологически безопасная геотехнология комплексного освоения месторождений бурого угля/ Н.М. Качурин, В.И. Ефимов, В.В. Факторович, Е.К. Мосина// Безопасность труда в промышленности. 2014. № 10. С. 65-70.

85. Перспективы экологически безопасного использования отходов производства на территориях горнодобывающих регионов/ Н.М. Качурин, В.И. Ефимов, Е.К. Мосина, В.В. Факторович // Безопасность труда в промышленности. 2014. № 9. С. 81-84.

86. Перспективы восстановления и комплексного развития Подмосковного буроугольного бассейна / Н.М. Качурин, С.А. Воробьев, П.В. Васильев, С.М. Богданов // Горный журнал. 2016. №2. С. 30-35.

87. Лыков А.В. Теория тепло- и массопереноса. М.-Л. Госэнергоиздат. 1968. 535 с.

88. Лыков А.В. Теория теплопроводности. М. Энергия. 1952. 392 с.

89. Лыков А.В. Теория сушки. М. Энергия. 1968. 471 с.

90. Martin Grebner, Bernd Meyer. Performance and exergy analysis of the current developments in coal gasification technology / Fuel. No 116 . 2014. P. 910-920.

91. Грязев М.В., Качурин Н.М., Захаров Е.И. Тульский государственный университет: 85 лет на службе отечеству // Горный журнал. 2016. №2. С. 25-29.

92. Моделирование процесса теплопереноса в угольном пласте при подземной газификации угля / Д. Р. Каплунов, Г. В. Фридлендер, В. А. Фатуев, Е. А. Машинцов // Известия Тульского государственного университета. Науки о земле. Выпуск 3. 2018. С. 123 - 131.

93. Фильтрационная сушка угольного пласта перед подземной газификацией / Н. М. Качурин, М. В. Ганин, Г. В. Фридлендер, Е. К. Мосина // Известия Тульского государственного университета. Науки о земле. Выпуск 1. 2018. С. 289 - 295.

94. Комплексное освоение угольных и техногенных месторождений Подмосковного угольногобассейна / Д. Р. Каплунов, Н. М. Качурин, Г. В. Фридлендер, М. П. Ганин // Известия Тульского государственного университета. Науки о земле. Выпуск 4. 2019. С. 113 - 123.

95. Теплообмен угольного пласта с вмещающими породами при подземной газификации угля / Н. М. КАчурин, Е. И. Захаров, Г. В. Фридлендер, М. П. Ганин // Известия Тульского государственного университета. Науки о земле. Выпуск 1. 2020.

96. Расчет фильтрационного потока воздуха в блоке газифицируемого угольного пласта / Д. Р. Каплунов, А. Н. Качурин, Г. В. Фридлендер, М. П. Га-нин // Известия Тульского государственного университета. Науки о земле. Выпуск 1. 2020.

97. Температурный режим угольного пласта при подземной газификации угля в фильтрационном канале / А. Н. Качурин, А. Б. Копылов, Г. В. Фридлен-дер, М. П. Ганин // Известия Тульского государственного университета. Науки о земле. Выпуск 1. 2020.

98. Определение местоположения очага самовозгорания в угольном массиве / Н.М. Качурин, А.Ю. Ермаков, В.И. Ефимов, А.В. Волберг // Безопасность труда в промышленности. 2016. №3. С.44-46.

99. Склонность углей к низкотемпературному окислению и оценка опасности возникновения эндогенных пожаров / Н.М. Качурин, А.Ю. Ермаков, В.И. Ефимов, А.В. Волберг // Безопасность труда в промышленности. 2016. №4. С. 36-38.

100. Риск самовозгорания угля и опасность эндогенных пожаров на шахтах Кузбасса / Г.В. Стась, А.В. Волберг, Е.В. Смирнова, М.П. Ганин // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2017. Вып. 3. С. 93103.

101. Склонность углей к низкотемпературному окислению и мониторинг эндогенной пожароопасности шахт / М.В. Грязев, Н.М. Качурин, Е.И. Захаров, А.В. Волберг // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2017. Вып. 4. С. 109-120.

102. Волберг А.В., Ермаков А.Ю. Разработка способа и устройства для определения константы скорости низкотемпературного окисления угля // Горный информационно-аналитический бюллетень (ГИАБ): сб. науч.-техн. работ сотрудников ООО «Сибнииуглеобогащение». Юбилейный XXV Международный симпозиум «Неделя горняка-2017». М. Горная книга. 2017. № 4. С. 347355.

103. Волберг А.В., Ермаков А.Ю. Физико-химическое обоснование определения константы скорости низкотемпературного окисления углей // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал) (ГИ-АБ): сб. науч.-техн. работ сотрудников ООО «Сибнииуглеобогащение». Юбилейный XXV Международный симпозиум «Неделя горняка-2017». М. Горная книга. 2017. № 4. С. 361-366.

104. Ефимов В.И., Вибе Ю.В., Волберг А.В. Локализация подземных пожаров путем инертизации выработанных пространств на шахтах Кузбасса // 4-я Международная конференция по проблемам рационального природопользова-

ния. «Проблемы создания экологически рациональных и ресурсосберегающих технологий добычи полезных ископаемых и переработки отходов горного производства». Тула. ТулГУ. 2018. С.