Реакция газообразования в канале (часть 6)

После выгазовывания угольного пласта на определенную ширину начинается (под влиянием горного давления) прогиб, а затем и обрушение пород кровли. При этом чем больше глубина залегания выгазоваемого угольного пласта и его мощность, тем при меньшем шаге выгазования начинается обрушение кровли. Кроме того, под влиянием горного давления раздавливается верхняя часть термически подготовленного, а следовательно, и механически непрочного угольного пласта.
Согласно такой последовательности формирования канала установившаяся стадия газификации II характеризуется процессом газообразования не только на реакционной поверхности внешнего огневого забоя и внутренних разветвленных трещин, но и частично в слое отвалившихся кусков угля и кокса. Периметр такого канала образован активной углеродной поверхностью. Инертные стенки на канале вскрываются только при мощности угольного пласта менее 1м.
С учетом приведенного механизма поведения канала газификации изменение концентрации кислорода по его длине удовлетворительно описывается уравнением

где С0 - начальная концентрация кислорода, Сl - концентрация кислорода в сечении, удаленном на расстояние l от начала канала, d - эквивалент диаметра канала, Re - критерий Рейнольдса в канале. Длина кислородной зоны, в конце которой C1/C0 ≈ 0,05 при Re ≥ 10в5 и l/d ≥ 10, получается равной

Для типичного канала газификации, имеющего по результатам вскрытия свободное сечение около 0,5 м2 и эквивалентный диаметр 0,8 м, длина кислородной зоны составляет 25 м. Фактическая длина кислородной зоны (согласно эксплуатационным данным динамики газообразования по длине канала) составляй 15-25 м, совпадение удовлетворительное. По завершению расходования кислорода горячие газообразные продукты поступают в восстановительную зону (рис. 15.7), где протекают реакции (6-8). Если бы реакции восстановления протекали в диффузионной области, то длина восстановительной зоны была бы близка длине кислородной зоны.

Практически же температура на выходе из кислородной зоны на воздушном дутье не выше 1600-1800°С: область реагирования далека от диффузионной. Поэтому длина восстановительной зоны, как показали аналитические исследования в 1,5-2 раза превышает длину кислородной зоны.
Таким образом, длина зоны газификации (окислительная + восстановительная) составляет 30-60 м (см. рис. 15.5).
Более подробно о динамике газообразования в канале рассмотрено в специальной работе.

---