Материалы по теме выпускной работы: Об авторе | Реферат | Ссылки | Индивидуальный раздел

СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ ДОБЫЧИ ШАХТНОГО МЕТАНА В УКРАИНЕ

КРАСНИК В.Г. (МИНТОПЭНЕРГО УКРАИНЫ), ТОРОПЧИН О.С. (МИНУГЛЕПРОМ УКРАИНЫ)

Уголь Украины. – 2005. - №11. – С.16-18.

Значение угольного метана для Украины. Промышленная добыча и использование шахтного метана положительно влияет на экономику Украины, состояние окружающей среды и работу угольной промышленности. Выполнение комплексной программы освоения запасов шахтного метана принесет следующие результаты: - будет освоен альтернативный вид топлива, которое уменьшит зависимость Украины от импорта энергоносителей, прежде всего природного газа из России и других стран СНГ; - снизится объем выбросов метана (одного из наиболее сильных «парниковых газов») в атмосферу угольными предприятиями Украины; - работа шахт станет более продуктивной и безопасной.

Увеличить объемы собственной добычи естественного газа, за исключением угольного метана, в Украине невозможно по экономическим причинам. Еще во времена СССР были отработаны наиболее крупные и сравнительно неглубокие месторождения природного газа и нефти на территории Украины. Для дальнейшей разработки небольших и более глубоких запасов необходимы огромные капиталовложения.

Экологические преимущества от использования шахтного метана. Согласно рамочной конвенции ООН по изменению климата метан принадлежит к газам, которые, по мнению специалистов, существенно влияют на создание парникового эффекта, т. е. удержанию тепла в атмосфере Земли. Объем удержания тепла тем или иным «парниковым газом» измеряется относительно двуокиси углерода (СО2). Считается, что за 100 лет метан способен удержать в 21 раз больше тепла в атмосфере, чем то же количество СО2. Метан и «парниковые газы» выделяются в атмосферу в результате естественных процессов, а также деятельности человека, в том числе при добыче угля.

В Украине каптирование (улавливание) и использование шахтного метана могут существенно сократить объемы его выделения в атмосферу угольными предприятиями. В 2004 г. в результате работы угольных предприятий выделилось 1221 млн. м³ метана. Из этого объема около 357 млн. м³ (29%) каптировано системами дегазации шахт и лишь 179 млн. м³ было использовано. Таким образом, около 1042 млн. м³ метана выброшено в атмосферу.

Реализация проектов по добыче шахтного метана в Украине позволит сократить его выбросы в атмосферу угольными предприятиями. Кроме того, с внедрением системы обмена/торговли углеводородными квотами (кредитами) украинские шахты можно рассматривать как источник получения таких кредитов. К июлю 2004 г. сумма международных соглашений по торговле квотами на «парниковые газы» составила уже более 300 млн. дол., а потенциальный объем этого рынка до 2010 г. оценивается на уровне 10 млрд. дол. Объемы выполненных соглашений на это время составляют лишь малую частицу затрат на снижение выбросов «парниковых газов». Экономисты пока не пришли к согласию о том, какие затраты следует учитывать при определении расходов на мероприятия по снижению выбросов. Вполне вероятно, что стоимость реализации проектов по добыче и использованию шахтного метана в Украине окажется намного меньше стоимости реализации аналогичных проектов в США.

Шахтный метан с точки зрения безопасности и охраны труда. Реализация проектов по добыче шахтного метана дает возможность существенно сократить число аварий, травм и несчастных случаев в угольной промышленности Украины. Причинами гибели горняков послужили внезапные выбросы угля и газа, вызванные высокой газоносностью угля и пород, или взрывы в результате повышения концентрации метана в атмосфере выработок (ГП УК «Шахта «Краснолиманская», шахта «Южнодонбасская» №1). Дегазация угольных пластов к началу горных работ (путем бурения вертикальных буровых скважин с поверхности) и использование современных систем подземной дегазации способны значительно снизить аварийность и уровень смертного травматизма на шахтах. Кроме того, удаление метана из выработок увеличит производительность работы и снизит себестоимость угля, поскольку уменьшится время простоев оборудования.

Право собственности на ресурсы. Угольные предприятия и угольные ресурсы Украины являются собственностью государства, которое выделяет горные отводы для разработки месторождений конкретным шахтам или разрезам на основании лицензии. Поскольку запасы шахтного метана также принадлежат государству, для их разработки нужна отдельная лицензия. Ряд шахт уже имеет подобные лицензии. До того как приступить к реализации проекта, следует изучить информацию о действующих лицензионных соглашениях. Согласно законодательству Украины получить лицензию на разведку и опытно-промышленную разработку месторождения можно на 5 лет. Оформив такую лицензию, ее обладатель должен выполнить определенные требования к освоению месторождения, после чего может получить лицензию на добычу. При получении обоих типов лицензий взимается одноразовая плата в пользу государства за право на извлечение и продажу полезного ископаемого.

Существующая практика добычи метана в Украине. Системы дегазации метана используются для добычи газа из газоносных пород во время и после добычи угля в зависимости от нужд шахты. Дегазация позволяет снизить стоимость проветривания горных выработок, сократить простой оборудования и повысить безопасность работы. Она выполняется бурением трех типов буровых скважин: вертикальных с поверхности, подземных горизонтальных и наклонных, которые проходят через угольные пласты и вмещающие породы. Каждый из этих способов добычи метана имеет свои особенности.

Бурение вертикальных скважин осуществляется до начала горных работ, чтобы обеспечить добычу газа с высоким содержанием метана (часто свыше 95%). Такие скважины (называемые «стандартными») можно бурить с поверхности на рабочий угольный пласт и вмещающие породы. Если газоносность пород на участке очень высокая, дегазационные скважины чаще всего бурят за 5-10 лет до начала горных работ. Такие буровые скважины позволяют добывать из угольных пластов до 70% метана.

Газ, который добывают из техногенных буровых скважин, чаще всего содержит от 20 до 80% метана. В настоящее время в Украине есть лишь два участка, на которых пробурены вертикальные скважины для предварительной дегазации и осуществляется добыча метана.

Бурение скважин возможно и из подземных выработок. Они предназначены для дегазации отрабатываемого массива угольного пласта. Их длина на угольных месторождениях ведущих стран мира составляет от 120 до 240 м, а иногда и более 1000 м. В Украине из-за отсутствия современного бурового оборудования такие скважины бурят на 30-50 м. Для этого способа характерна более низкая эффективность дегазации по сравнению с вертикальными скважинами, которая составляет от 10 до 50% общего объема газа метана на месте залегания.

На шахтах Украины чаще всего применяют наклонные буровые скважины, с помощью которых осуществляется дегазация пород, которые залегают ниже и выше рабочего пласта. Газ из таких скважин, как правило, содержит от 30 дот 80% метана, при этом эффективность дегазации составляет 20% общего объема газа на месте залегания. С помощью трубопроводов дегазационные буровые скважины соединяют с центральной вакуум-насосной или компрессорной станцией.

Геолого-промышленные районы	Количество угольных пластов	Ресурсы метана в угольных пластах, млрд. м3
Красноармейский	33	231,5
Донецко-Макеевский	59	202,1
Центральный	46	84,8
Торезко-Снежнянский	39	37,5
Лисичанский	25	22,5
Луганский	39	47,5
Алмазно-Марьевский	53	81,2
Краснодонский	24	56,2
Боково-Хрустальный	31	40,1
Селезневский	32	51,9

Утилизация метана в Украине. Из общего объема шахтного метана, который выделяется на угольных предприятиях (в 1999 г. – 2060 млн. м³), 13% выбрасывается в атмосферу дегазационными системами и только 4% утилизируется. Сегодня 45 украинских шахт имеют системы дегазации и только 11 используют метан как топливо для шахтных котельных.

Тем не менее существуют большие возможности по использованию шахтного метана. Поскольку экономика Украины в значительной мере зависит от импорта газа, любой дополнительный источник этого топлива внутри страны будет способствовать повышению энергетической независимости страны. Государственные программы (в частности, государственная программа по энергосбережению и программа мероприятий по сокращению потребления природного газа) предусматривает реализацию ряда проектов по добыче метана. Однако из-за отсутствия средств удалось осуществить лишь некоторые.

На двух предприятиях Донбасса есть опыт использования метана как топлива для автобусов, легковых и грузовых автомобилей, что едва ли может рассматриваться как большой рынок сбыта для нового проекта, однако дает дополнительные возможности при построении финансовых отношений с шахтой.

Проект комплексного использования метана угольных месторождений реализует на АП «Шахта им. Засядько».

Ресурсы угольного метана в Донецком бассейне. Донецкий угольный бассейн (Донбасс) находится в юго-восточной части Украины и частично на территории России. С геологической точки зрения он представляет собой глубокий прогиб площадью около 60 тыс. км². Угольные пласты относятся к карбоновому периоду. На глубине 1800 м выявлено более 330 пластов мощностью от 0,45 до 2,4 м. Из этого количества не более 100 пластов пригодны для разработки, другие пласты залегают слишком глубоко или имеют недостаточную мощность.

Естественными границами Донбасса являются: на севере и юго-западе – выходы нижних пластов угля на поверхность карбоновых отложений; на востоке – общее вклинивание угольных пластов; на юге – соединение с Приазовским кристаллическим массивом; на северо-западе в направлении Донецко-Днепропетровской впадины – залегание угольных пластов на глубине более 1800 м.

По оценкам украинских специалистов, запасы угля в Донбассе превышают 230 млрд. т., включая 170-180 млрд. т промышленных. При этом ресурсы метана, сорбированного в угольных пластах мощностью более 0,3 м, которые залегают на глубине 500-1800 м, составляют от 1400 до 2500 млрд. м³. В пластах основных геолого-промышленных районов содержится около 855 млрд. м³. Ресурсы метана угольных пластов Донбасса приведены в таблице.

Таким образом, Украина обладает большими запасами шахтного метана и его эффективное использование будет способствовать повышению энергетической безопасности страны, снижению выбросов «парниковых газов» в атмосферу и улучшению условий труда шахтеров.