煤炭地下气化腔体稳定性研究

来源：石油科学通报杂志2024年第4期北京时间：

作者：董京楠；何爱国；刘奕衫；郭文彬；熊浩宇；乔磊；张应斌

单位：中国石油集团工程技术研究院有限公司,北京 102206;中国石油国家卓越工程师学院,北京 100096%中国石油集团工程技术研究院有限公司,北京 102206%内蒙古自治区高校矿产资源安全开采与综合利用工程中心,呼伦贝尔 021008%浙江中科依泰斯卡岩石工程研发有限公司,杭州 311122

摘要：煤炭地下气化过程中气化炉腔体的稳定性是保障气化炉安全稳定生产的重要条件.本文基于吐哈—三塘湖盆地沙尔湖凹陷煤层的地层物性、尺寸、热力学参数及岩石力学等参数,通过离散元方法建立地质—腔体模型,研究了不同形态腔体在不同压力情况下的蠕变稳定性,得到腔体塑性区分布规律,通过对腔体进行长期蠕变行为计算,得到了可能的地表沉降情况.结论表明,蠕变过程中塑性区趋向于分布于腔体内壁,整体来说以剪切破坏为主,在腔体壁面外 1 m范围内并未出现大面积向外扩展的情况;在地下 1000 m处形成特征半径 5 m的腔体,由腔体蠕变本身对地表所带来的沉降比较有限,地表沉降的主要来源是地层自身性质.本研究对地下煤炭气化运行及废弃过程中的腔体稳定性评价具有指导意义.

关键词：煤炭地下气化,腔体稳定性,地表沉降