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煤炭地下气化热-力耦合作用下条带开采数值模拟研究

2022-10-07黄温钢王作棠夏元平

煤炭科学技术 2022年8期
关键词:围岩变形

黄温钢,王作棠,夏元平,辛 林

(1.东华理工大学 江西省数字国土重点实验室,江西 南昌 330013;2.中国矿业大学 煤炭资源与安全开采国家重点实验室,江苏 徐州 221116; 3.东华理工大学 地球科学学院,江西 南昌 330013;4.东华理工大学 测绘工程学院,江西 南昌 330013; 5.山东科技大学 矿业与安全工程学院,山东 青岛 266590)

0 引 言

煤炭地下气化(Underground Coal Gasification,UCG)是煤炭资源绿色开采、流态化开采和精准开发等理论体系的重要组成部分,可作为常规采煤方法的有利补充[1-3],用于开发部分地质条件适宜的深部、关闭/废弃矿井煤炭资源[4],以提高资源利用率,促进煤炭工业转型升级。地下气化过程中,燃空区空间会产生横向和竖向扩展,使得悬露顶板面积不断扩大,导致上覆岩层裂隙逐渐发生移动和破坏,进而引发地下水溃入、地表沉陷、煤气泄漏和产气不稳定等事故,不仅会影响地下气化过程的稳定性,而且还可能污染地下水,破坏地表及其构筑物。因此,燃空区围岩稳定性控制被视为地下气化过程控制的关键技术之一。气化工作面无人员和大型设备,条带开采更适应矿井残留煤块段形状不规则的特点,且有助于深部采场围岩稳定性控制。基于内蒙古乌兰察布气化场的理论研究表明,合理的条带开采采宽和留宽能有效控制地下气化引起的导水裂隙发育高度[5]。近年来,条带开采工艺已被成功应用于国内外多个地下气化工业性试验,如甘肃华亭[6]、贵州山脚树[7]和澳大利亚Bloodwood Creek[8]等,具有良好的应用前景。……

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