Перевоплощение жестких топлив (угля, горючих сланцев) конкретно на месте их залегания в недрах земной коры в горючий газ, к-рый выводят на пов-сть через буровые скважины.

В пром. масштабе осуществлена подземная газификация угля (П. г. у.). Мысль ее была предложена Д. И. Менделеевым (1888), к-рый писал: «… настанет, возможно, с течением времени даже такая эра, что угля из земли вынимать не будут, а там в земле его смогут превращать в горючие газы…»; позже (1912) эту же идею высказал У. Рамзай. В. И. Ленин в статье «Одна из величавых побед техники» высоко оценил идею П. г.у. и ее достоинства перед шахтным способом добычи угля. СССР принадлежит ценность в разработке (с 1930) и внедрении техн. решений П. г. у.

Для размеренного получения горючего газа под землей нужно учесть особенности как самого пласта горючего, так и вмещающих его пород (напр., состав и степень метаморфизма угля, крепкость пород и т.д.). П.г.у. осуществляется под действием высочайшей т-ры (1000-2000 °С) и подаваемого под давлением дутья — разл. окислителей (обычно, воздуха, О2 и водяного пара, реже-СО2). Для подвода дутья и отвода газа газификацию проводят в скважинах, расположенных в определенном порядке и образующих т. наз. подземный генератор. В нем идут те же хим. р-ции, что и в обыденных газогенераторах (см. Газификация жестких топлив). Но условия подземной газификации специфичны. Вмещающие пласт горючего горные породы представляют собой типичные стены реактора и сразу материал, заполняющий выгазованное место. В газификации участвуют подземные воды, также влага угля и горных пород. В отличие от наземной газификации, где горючее по мере расходования поступает в газогенератор, в случае подземной газификации при выгазовывании 1-го участка пласта горючего требуется переход к другому. Появляется необходимость наряду с газификацией одних участков пласта подготавливать к газификации другие его участки.

Существует неск. способов П. г. у. Основой ее практич. реализации явился предложенный в СССР (1933-34) и потом развитый (1945-48) поточный способ газификации в целике пласта горючего. Способ состоит в газификации пласта в искусственно сделанном канале (т. наз. канале газификации) с регулируемым расходом дутья и газа. В эксплуатации могут находиться сходу неск. таких каналов.

При поточном способе газообразование происходит на пов-сти канала, в термически подготовл. участке пласта горючего и в самом канале, пов-сть к-рого делит газовую и твердую фазы. Р-ции на пов-сти канала гетерогенны; скорость их определяется гл. обр. диффузией дутья и размером этой пов-сти. В канале газификации, где движется осн. масса дутья, газа и паров, протекают гомог. р-ции, скорость к-рых зависит сначала от т-ры и концентрации реагирующих в-в. В жесткой фазе происходят термич. разложение и сушка орг. соед., входящих в состав угля и горных пород. При движении образующихся товаров по порам и трещинкам в направлении канала развиваются как гетерогенные, так и гомогенные окислит.-восстановит. р-ции. Скорость процесса в жесткой фазе в осн. определяется его т-рой.

В каждый канал газификации в соответственной последовательности через один конец подают дутье, а через другой отводят газ. Ширина полосы угля, при к-рой в данных горно-геол. критериях происходит газификация, определяет расстояние меж каналами.

Метод сотворения первонач. каналов газификации в пласте горючего почти во всем обусловливает конструктивную схему подземного газогенератора. Наиб. много удовлетворяют тр сбованиям П. г. у. бесшахтные методы подготовки каналов, когда все работы производят с пов-сти земли, связь к-рой с пластом горючего обеспечивается буровыми скважинами. В согласовании с горно-геол. критериями до встречи с пластом бурят вертикальные, наклонные и криволинейные скважины, обсаживаемые трубами, при этом затрубное место цементируют. Для соединения (сбойки) скважин меж собой употребляют след. методы: фильтрационный, электронный с применением гидравлич. разрыва пласта, также бурение скважин по угольному пласту (наклонных, горизонтальных и т. д.) с послед. расширением сделанных щелей гидроразрыва либо каналов средством выжигания угля.

При фильтрац. методе воздух, нагнетаемый через одну из скважин, распространяясь по пласту горючего и горным породам, отчасти проходит и в примыкающие скважины. Сделанный через одну из скважин очаг горения в пласте горючего поддерживается за счет воздуха (либо др. окислителя), притекающего из др. скважины, и перемещается навстречу сгустку дутья. При подходе очага горения к дутьевой скважине гидравлич. сопротивление прохождению дутья понижается; образовавшийся канал можно использовать для газификации. В пластах горючего, владеющих малой газопроницаемостью, употребляют дутье, сжатое до давления, к-рое превосходит давление горных пород на данной глубине залегания пласта. При всем этом значительно растет кол-во дутья, принимаемого скважиной.

Электрич. метод сотворения газопроницаемых каналов основан на понижении участка пласта горючего под воздействием термического пробоя при приложении через скважины элек-трич. тока высочайшего напряжения. Приобретенный электропроводящий канал меж скважинами употребляется в целях подвода тока маленького напряжения для коксования горючего под действием выделяемого тепла. Этот канал обладает достаточной газопроницаемостью и м. б. использован для сбойки скважин фильтрац. методом до образования своб. канала, к-рый потом употребляют для газификации по поточному способу.

По мере выгазовывания пласта горючего покрывающие его верх. породы под действием горного давления сдвигаются и заполняют выработанное место. Вследствие этого размеры и структура каналов газификации в течение продолжит. периода фактически не меняются, что вместе с квазистационарностью газификации обусловливает всепостоянство состава получаемого газа. Зависимо от кач-ва угля, черт и св-в пласта и вмещающих его пород газификация устойчива до заслуги хорошей для данной горно-геол. обстановки степени выгазованности участка пласта. Предстоящее повышение этого параметра приводит к дополнит. затратам тепла на нагревание горной породы, испарение воды, также к образованию обводненных потоков дутья, дожигающих горючие составляющие газа. Кач-во газа усугубляется, появляется необходимость ввода в эксплуатацию новых каналов газификации. Из-за отсутствия газонепроницаемых стен происходят утраты дутья и газа.

Кроме поточного способа П. г. у. известен способ, к-рый базируется на использовании прир. трещинок и пор угольного пласта. Для газификации этот пласт на определенном участке зажигают и нагнетают через скважину дутье. При постепенном нагревании угля число трещинок и пористость растут, что вызывает повышение газопроницаемости участка пласта. Газообразные продукты проходят через поры и трещинкы к газоотводящему коллектору (либо скважине). Данный способ не отыскал внедрения из-за малой и неравномерной проницаемости большинства пластов жестких топлив, повыш. расходов энергии и утрат дутья и газа, в особенности при обрушении кровли над выгазованным местом.

Состав и теплота сгорания газа (см. табл.) зависят как от кач-ва угля и состава дутья, так и от горно-геол. критерий (сначала от мощности и угла залегания пластов, св-в горных пород, притока подземных вод и т.п.).

Газ, производимый методом П. г. у., используют для энергетич. нужд (в осн. как котельное горючее). Себестоимость газа (в пересчете на условное горючее) ниже себестоимости угля, добываемого шахтным методом, и выше себестоимости угля открытой добычи. Технико-экономич. характеристики П. г. у. определяются масштабами произ-ва газа. При П. г. у. отпадает необходимость в труде людей под землей, улучшаются его условия и состояние воздушного бассейна, не нарушается злачный слой земли. Но газ, приобретенный на воздушном дутье, по теплотехн. св-вам значительно уступает природному.

Черта газа, приобретенного газификацией угля на воздушном дутье

Освоенность процесса на воздушном дутье и глуб. до 250-300 м открывает перспективу П. г. у. при повыш. давлении и на парокислородном дутье с получением газа, содержащего значимые кол-ва СН4 и др. горючих компонент.

Предстоящее развитие при определенных критериях (малая глубина залегания, наличие маленьких кол-в минер. примесей и т.д.) получат также исследования в области подземной газификации горючих сланцев.

Не считая СССР, работы по подземной газификации проводятся в США, ФРГ, Франции и др. странах. Объем производимого в СССР газа ок. 1,5 миллиардов. м3 (1980).

Перечень литературы

Менделеев Д. И., Соч., т. 11, Л.-М., 1949, с. 66; Скафа П. В., Подземная газификация углей, М., 1960;

Подземная газификация угольных пластов, М., 1982.

Для подготовки данной работы были применены материалы с веб-сайта http://www.xumuk.ru/