Источник: Збірка доповідей студентів та асперантів першоі регіональної конференції «Комплексне використання надр»(24 листопада 2008 р.) -Донецьк: ДонНТУ, 2008.-100 с.
В настоящее время Украина ежегодно потребляет около 75 млрд. м3 природного газа, из которых лишь около 18 млрд. м3 добывают в самой стране. Это свидетельствует о том, что вопросы по утилизации газа метана в настоящее время очень актуальны. Крупномасштабная добыча и утилизация метана угольных месторождений позволит в значительной степени удовлетворить потребности Украины в энергоносителях.
Необходимо также учесть экологический аспект. На основании того, что метан - это один из шести основных газов, создающих парниковый эффект (причем он в 21 раз больше по сравнению с СО2 в расчете на 100-летний период) утилизация его становиться необходима исходя из объемов выбрасываемых в атмосферу. Таким образом, с точки зрения экологической безопасности и парникового эффекта, переработка шахтного метана является весьма актуальной.
Основная цель работы заключается в аналитическом рассмотрении существующих способов дегазации предприятия и предложить более рациональные способы по извлечению шахтного метана. В настоящее время на шахте имени Калинина разрабатывается пласт h10 Ливенский - относительно выдержанный. Мощность пласта увеличивается с запада на восток от 0,99м до 1,27м, строение преимущественно простое. Угольный пласт особо опасен по внезапным выбросам угля и газа, опасен по взрыву угольной пыли и суфлярным выделениям метана, не склонен к самовозгоранию.
Абсолютная газообильность шахты - 57,2 м3/мин. Общий объем откачиваемого метана дегазационными системами составляет 5,4 м3/мин. Объем откачиваемого метана вентиляцией (вентиляторами главного проветривания) составляет 19м3/мин. Концентрация метана в дегазационной системе - 38%, в выбросах вентиляторов главного проветривания - 0,1%. Общее использование метана - 1811400 м3, в том числе в котельной - 1811400 м3.
"Шахта им. М.И. Калинина" в результате проведения дегазации угольных пластов ежегодно получает около 4,5 млн. м3 шахтного метана, приведенного к 100 % концентрации. Частичное использование указанного объема метана возможно при сжигании его в котельной. Однако сезонное использование метана в котельной не позволяет эффективно его утилизировать.
С целью исключения выброса метана в атмосферу и повышения эффективности его использования планируется установить на территории шахты две когенерационных установки (модульного исполнения) с газо-поршневыми двигателями и генераторами мощностью 1053 кВт каждая напряжением 6,3 кВ.
Расчетами установлено, что указанная установка позволит вырабатывать электрическую энергию в объеме порядка 16 млн. кВт•ч в год и частично обеспечит потребителей шахты горячей водой. Дегазация должна осуществляться в угольных шахтах, где средствами вентиляции невозможно обеспечить содержание метана в воздухе в пределах установленных норм, если не выполняются условия Iуч 0,007Qуч* С. Дегазация должна также применяться во всех случаях, когда возможна утилизация извлекаемого метана. Существует три способа дегазации: дегазация разрабатываемого пласта, выработанного пространства и дегазация сближенных пластов (спутников). На шахте им. М.И. Калинина применяется третий способ дегазации. Скважины бурятся из горных выработок позади лавы. Первая панельная лава ЦПУ пл. h10 горизонта 1250 м отрабатывается прямым ходом при сплошной системе разработки. Лава оснащена механизированным комплексом 2КД-90 и комбайном РКУ-10. Дегазация угольного пласта осуществляется скважинами, пробуренными с группового вентиляционного ходка на сближенные угольные пласты (спутники) h11 и h10' на верхнюю и нижнюю части лавы.
Дегазация выработанного пространства действующего участка применяется наряду с дегазацией сближенных угольных пластов, вмещающих пород и разрабатываемого пласта, а также как самостоятельный метод снижения метанообильности участков при значительном метановыделении (более 3—4 м3/мин) из выработанного пространства, когда другими способами дегазации или средствами вентиляции невозможно обеспечить снижение содержания метана до допустимых пределов. Дегазация выработанных пространств осуществляется вакуумными насосами с транспортированием извлекаемой смеси по дегазационным газопроводам на поверхность и газоотсасывающими установками с изолированным отводом метана в исходящую струю выемочного поля (крыла, шахты).
При сплошной системе разработки и возвратноточной схеме проветривания метан с помощью газоотсасывающей установки и отростков труб улавливается в просеке шириной 1,5 м, оставляемом в выработанном пространстве у бутовой полосы. Крепь должна предохранять просек от завала на протяжении 150 м от лавы. Для этого могут быть применены костры, выкладываемые по обе стороны просека. Для уменьшения подсосов воздуха в печах выкладываются 2 чураковые перемычки, пространство между ними заполняется глиняным раствором с добавкой 10% - ной поваренной соли, вдоль бутовой полосы со стороны вентиляционного штрека выкладывается чураковая стенка или производится герметизация его пенопластом или синтетической пленкой.
Отростки трубопровода, закладываемые через каждые 50 м, включаются в работу на расстоянии 30 - 40 м от лавы и выключаются при отходе се на 150 м. В работе постоянно находятся два-три отростка.
Рис. 1.Схема изолированного отвода метана при сплошной системе разработки на шахте имени Калинина.
На рисунке 1. разработана схема изолированного отвода метана при сплошной системе разработки на шахте имени Калинина. Отвод метана осуществляется с помощью центробежных вентиляторов или пневматических эжекторов по трубам за пределы выемочных участков, где предварительно разбавленный до безопасной концентрации метан выпускается в общую исходящую вентиляционную струю.
Таким образом, предложенный способ извлечения шахтного метана позволит сократить аварийность и травматизм, и в то же время позволят увеличить добычу угля и снизить себестоимость продукции. Надежное удаление возникающего газа с помощью достаточной вентиляции и эффективного отсоса имеет, таким образом, жизненно важное значение.