Перспективы использования шахтного газа метана

Шахты Центрального района Донбасса (ЦРД) не все оборудованы дегазационными установками. Имеющиеся установки на шахтах: им. Ю.А.Гагарина, им. Румянцева, им. Гаевого, им. Калинина ПО Артемуголь, им. Карла Маркса ПО Орджоникидзеуголь, им. Дзержинского,Северная ПОДзержинскуголь в настоящее время не действуют из-за низкой концентрации метана (менее 30 %) дегазируемой газо-воздушной смеси, которая по причине взрывоопасности выбрасывалась в атмосферу.

Вместе с тем газообильность разрабатываемых шахтами пластов в среднем составляет 25 м³ на 1т добычи угля. Выделяющийся в процессе добычи из угольных и боковых пород газ метан в количестве в среднем 100 млн. м³ в год выбрасывается вентиляционными струями на поверхность и загрязняет атмосферу.

При достижении шахтами проектной мощности концентрация метана в вентиляционных струях достигает 0,5...0,9%.

Попадая в атмосферу метан окисляется по реакции:

СН₄ + ОН→СН₃ + Н₂О

и разрушается или окисляется озоном, который при этом разрушается, что способствует истощению защитного слоя озона и появлению озоновых дыр. Поэтому проблема использования газовоздушной смеси с низкой концентрацией метана является актуальной, ее решение позволит повысить экономические показатели работы шахт и улучшить экологические параметры атмосферы региона.

Донецким Национальным Техническим Университетом (ДонНТУ) разработана технология и технологическое оборудование для использования газо-воздушных смесей дегазационных установок концентрацией менее 30 %. Газовоздушная смесь на специальных станциях ГСП–1, ГСП–2 предварительно обогащается природным газом до концентрации метана более 30%, такая смесь вместе с твердым топливом подается в шахтные котельные и сжигается. Внедрение технологии на шахтах, разрабатывающих пологие пласты, обеспечило экономический эффект.

На шахтах ЦРД эта технология не внедрена из-за отсутствия средств на приобретение оборудования и отсутствия природного газа. В связи с этим, с целью сокращения количества выбросов метана в атмосферу и повышения экономических показателей работы шахт, нами разработано техническое предложение, реализация которого не требует больших капитальных затрат. Учитывая, что на большинстве шахт ЦРД в действующих котельных производится слоевое сжигание топлива с воздушным дутьем в подколосниковое пространство, предлагается на котельных вместо воздушного дутья применить газо-воздушную смесь вентиляционных струй концентрацией до 0,9 %. Для этого необходимо проложить трубопровод от воздушного канала главного вентилятора проветривания (ГВП) до котельной. Для подачи газо-воздушной смеси в топку использовать имеющиеся в котельной дутьевые вентиляторы.

Экономическая эффективность предложенной технологии определяется на примере шахты им. Румянцева ПО Артемуголь, при условии, что тепловая мощность котельных не изменяется.

Опыт дегазации угольных пластов с применением комплексных технологий (использование подземных скважин пробуренных по пласту, горизонтальных в кровле пласта, вертикальных с поверхности) показывает, что концентрация метана в концентрируемой газовоздушной смеси составляет 60–95%

Такая смесь может быть использована как топливо при выработке пара, бытового газа. Например, использование шахтного газа в качестве бытового газа в Польше позволило снизить себестоимость угля на 11 %, в Великобритании дает прибыль более 6 млн. фунтов стерлингов в год.

Как химическое сырье метановоздушная смесь с концентрацией метана 90–90 % используется при производстве: формалинов, сажи, водорода, аммиака, метанола, ацетилена и др. материалов.

Реализация разработанного предложения использования газовоздушной смеси с низкой концентрацией метана менее 1,0 % при сгорании твердого топлива в котельной обеспечивает сокращение твердого топлива на 24,2%.

При использовании комплексной технологии дегазации угольных пластов, концентрация метана в контролируемой газовоздушной смеси составляет 60–95 %. Метан может быть использован в качестве топлива (котельных, двигателей внутреннего сгорания) ,а также как химическое сырье.