Удельная эффективность работы канала газификации зависит от геологических факторов и свойств угля. В среднем эта величи­на равна 20—25м.

Гидравлическое сопротивление канала гази­фикации характеризует давление дутья, необходимое для веде­ния процесса газификации. Эта величина уменьшается в процессе газификации, и в среднем она равна 500—700 Па.

Для оценки экономической целесообразности подземной гази­фикации угля применяют показатель общего термического к. п. д. процесса т, который равен отношению суммы физического (Qф.пг) и химического (Qх.пг) тепла всех продуктов газификации к сумме физического (Qф.у) и химического (Qx.y) тепла израсходо­ванного угля и дутья (Qф.д):

ηт=(Qф.пг+Qх.пг) / (Qф.у+Qx.y+Qф.д), (15.17),

Кроме указанного к. п. д. существует еще химический к. п. д. ( ηх), который равен отношению химического тепла продук­тов газификации к химическому теплу сгазифицированного угля:

ηx=Qx.пг/Qx.y. (15.18)

Величина химического к. п. д. зависит от многих факторов и на практике изменяется от 40 до 70%.

Проходка канала газификации.

Проходку канала газификации производят прожигом, электросйбойкой и бурением.

Проходка канала газификации прожигом основана на вы­жигании (выгазовывании) угля в узком, вытянутом вдоль пласта, объеме за счет использования его природной газопроницаемости. Этот способ проходки канала газификации называют также филь­трационной, воздушной или огневой сбойкой.

При фильтрационной сбойке главная задача заключается в уве­личении пористости угли за счет выгазовывания его только в объе­ме канала газификации между скважиной истока и скважиной стока. Розжиг в устье одной из скважин производят с помощью специальных зажигательных патронов. Если розжиг образуют в устье скважины истока дутья, то сбойка называется прямой, а если в скважине стока газов —обратной.

При прямой сбойке кислород дутья реагирует с огневым забоем канала газификации, и образующиеся при этом газы распространяются по порам и трещи­нам к скважине стока за счет депрессии, создаваемой в ней.

В этом случае между скважиной истока дутья и скважиной сто­ка газа происходит выгазовывание угля в объеме, напоминающем форму груши (рис. 15.4). Чем больше газопроницаемость пласта в направлении между скважинами по сравнению с газопроницае­мостью в других направлениях, тем выгазованный объем становит­ся более вытянутым.

При обратной сбойке дутье подается в скважину истока 1, а розжиг организуют в устье скважины стока 2 (рис. 15.5). Горе­ние в устье скважины стока поддерживается за счет притока части дутья в направлении от скважины истока. В связи с этим и огневой забой распространяется от скважины стока к скважине истока сравнительно узким и равномерным сечением канала газификации. За счет выгазовывания угля в канале газификации увеличивается сечение природных каналов, представленных порами и трещинами. Так как газопроницаемость угля неравномерная, то прожиг канала газификации происходит наиболее интенсивно в тех местах уголь­ного пласта, где выход дутья максимальный. В связи с этим канал газификации имеет неправильную форму, особенно при прямой сбойке.

Обратная сбойка скважин применяется в абсолютном большин­стве случаев, так как прямой сбойке присущи существенные недо­статки:

1) объем газов и паров воды в канале больше, чем объем дутья, израсходованного на их получение. В связи с этим при прочих равных условиях количество дутья, проходящее через канал гази­фикации при прямой сбойке, меньше, чем при обратной;

2) так как при прямой сбойке выгазовывание начинает проис­ходить в призабойных участках скважины истока, то при этом обнажается кровля пласта, что приводит к ее обрушению и в результате к дополнительным потерям дутья в непродуктивную тол­щу покрывающих пород;

3) при прямой сбойке выгазовывание происходит на сравни­тельно широких участках, а это сопровождается значительно большими, чем при обратной сбойке, расходами дутья на единицу ка­нала газификации.

Электросбойкой называют процесс создания канала гази­фикации путем разогрева угля в объеме этого канала с помощью электрического тока. Нагрев угля в канале газификации под дей­ствием электрического тока возможен в том случае, когда выделе­ние тепла в канале будет превышать его потери в окружающую среду и на испарение влаги.

Уголь при обычных температурах является диэлектриком. Диэлектрики в электрическом поле нагреваются за счет диэлектри­ческих потерь в том случае, если эти потери будут больше, чем коли­чество тепла, которое отводится в окружающую среду. При выпол­нении этого условия диэлектрик будет нагреваться, а его электрическое сопротивление падать. Наконец, при некоторой температуре он станет проводником. Это явление называется тепловым про­боем диэлектрика. Температура, при которой диэлектрик теряет свою электрическую прочность и переходит в разряд про­водников, называется температурой теплового пробоя диэлектрика.

Для угля напряжение теплового пробоя сравнительно низкое по сравнению с другими диэлектриками и исчисляется несколькими тысячами вольт. Это объясняется тем, что в электрическом поле уменьшение электрического сопротивления угля происходит не только в связи с повышением температуры, но и в связи с корен­ным изменением его структуры и свойств.

При обычной температуре удельное электрическое сопротивле­ние, например для угля типа антрацита, примерно равно 5÷10 Ом∙м, а при температуре 900°С, когда он превращается в кокс, его удельное электрическое сопротивление в миллионы раз меньше.

Процесс нагрева угля и уменьшения его электрического сопро­тивления в канале газификации носит лавинообразный характер. При повышении температуры увеличивается электропроводность угля, а это, в свою очередь, приводит к большему выделению теп­ла и большему росту температуры.

Начальное напряжение электрического тока, при котором про­исходит тепловой пробой, называется критическим напря­жением Uк. Для подмосковных углей Uк =1500 В, для лисичан­ского угля Uк =3000 В, для углей Южно-Абинской станции Подземгаз Uк = 5000 В.

Для создания канала газификации с помощью электросбойки в скважины истока дутья и стока газа вставляют электроды. По всей длине скважины электроды изолируются от обсадной трубы и входят в контакт с углем только у устья скважины. При подклю­чении электродов к источнику высокого напряжения обычной ча­стоты начинает постепенно разогреваться канал газификации. Так как наибольшая напряженность электрического поля имеет место в непосредственной близости от электродов, то и наибольший про­грев угля наблюдается на участках, прилегающих к электродам.