پایان نامه > کتابخانه مرکزی دانشگاه صنعتی شاهرود > مهندسی معدن، نفت و ژئوفیزیک > مقطع دکتری > سال 1393
پدیدآورندگان:
مهدى نجفی[پدیدآور اصلی]، سیدمحمد اسماعیل جلالی[استاد راهنما]، رضا خالوکاکائی[استاد راهنما]
چکیده: محدودیت روش‌های مرسوم استخراج زغال‌سنگ برای استخراج لایه‌‌های واقع در اعماق زیاد و دارای ضخامت متغیر از یک سو و افزایش قیمت نفت و گاز طبیعی از سوی دیگر سبب شده است، روش‌های استخراج زغال‌سنگ مبتنی بر انرژی پاک مورد توجه جدی قرار گیرند. یکی از این روش‌ها، گازکردن زیرزمینی زغال‌سنگ (UCG: Underground Coal Gasification) است. در روش UCG، لایه‌های زغال‌سنگ با ضخامت‌های مختلف و در اعماق متفاوت بدون نیاز به عملیات معدن‌کاری سنتی با یک فرآیند پیشرفته ترموشیمیایی به صورت برجا در زیرزمین به گاز سنتزی (شامل CH4، H2، CO و CO2) تبدیل می‌گردد. UCG به شکل‌های مختلفی قابل پیاده‌سازی است. در حال حاضر روش احتراق قابل کنترل پسرو (CRIP: Controlled Retraction Injection Point) به صورت دو یا سه کاناله برای اجرای UCG در مقیاس تجاری بیش از سایر روش‌ها مورد توجه است. روش CRIP از جهاتی شبیه به روش جبهه‌کار بلند مکانیزه است با این تفاوت که به‌جای کندن و انتقال زغال‌سنگ با اعمال حرارت به آن نیم‌سوز شده و تبدیل به گاز می‌شود. این دما که به حدود 1000 درجه سانتی‌گراد می‌رسد، به شدت بر روی خصوصیات زغال‌سنگ برجا و سنگ‌های مجاور پهنه‌های استخراجی اثر می‌گذارد. هدف اصلی این رساله مدل‌سازی و تحلیل ترمومکانیکی یک پهنه استخراجی UCG بر پایه روش CRIP، به منظور تعیین ابعاد مناسب پهنه است. بدین منظور در ابتدا با استفاده از روش‌های آماری و با کاربرد رگرسیون چند متغیره‌ی غیرخطی یک رابطه تجربی برای برآورد گسترش فضای استخراجی و عرض پهنه و نیز یک روش تجربی برای محاسبه عرض پایه محافظ بین دو پهنه در روش UCG ارایه شده است. از آنجا که در داخل فضای استخراجی UCG پدیده‌های مختلفی شامل تغییرات مشخصات ژئومکانیکی سنگ‌های اطراف، واکنش‌های شیمیایی، تغییر شرایط آب‌های زیرزمینی و تغییرات شدید دما به طور همزمان اتفاق می‌افتد، امکان تحلیل همزمان این پدیده‌ها با استفاده از روش‌های تحلیلی و تجربی وجود ندارد. به همین دلیل استفاده از روش‌های عددی به منظور تعیین ابعاد مناسب پهنه‌های استخراجی سودمند به نظر می‌رسد. در این رساله از نرم‌افزار FLAC3D به منظور تحلیل ترمومکانیکی (Thermo-Mechanical modeling) پهنه در روش UCG بر پایه روش CRIP استفاده شده است. به این منظور یک الگوریتم که سازگاری مناسبی با شرایط حاکم بر روش CRIP داشته باشد، تدوین شده و مدل عددی UCG شامل دو پهنه استخراجی همراه با یک پایه محافظ که در آن ابتدا پهنه اول و سپس پهنه دوم به گاز تبدیل می‌شود، تحلیل شده است. در الگوریتم مذکور شبیه‌سازی تخریب سقف، فشار داخلی کارگاه استخراج و تغییر خصوصیات مواد در اثر حرارت در اطراف کارگاه استخراج منظور شده و ابعاد مناسب پهنه استخراجی تعیین گردیده است. در پایان این الگوریتم بر روی لایه M2 کانسار زغال‌سنگ طبس در منطقه مزینو با ضخامت 5/3 متر پیاده‌سازی شده است. نتایج حاصل از توزیع تنش‌های کناری بر روی پایه محافظ نشان می‌دهد که پهنه‌ای با عرض 150 متر به همراه یک پایه 42 متری برای طراحی یک مجموعه UCG بر روی لایه زغالی مذکور در عمق 600 متری سطح زمین مناسب است.
کلید واژه ها (نمایه ها):
#گازکردن زیرزمینی زغال‌سنگ #مدل‌سازی ترمومکانیکی #ابعاد پهنه #توزیع تنش
محل نگهداری: کتابخانه مرکزی دانشگاه صنعتی شاهرود
یادداشت: حقوق مادی و معنوی متعلق به دانشگاه صنعتی شاهرود می باشد.
تعداد بازدید کننده:
پایان نامه های مرتبط (بر اساس کلیدواژه ها)