Реферат за темою випускної роботи

Зміст

Вступ

Збільшення обсягів видобутку вугілля і темпів проведення гірничих виробок супроводжується ускладненням гірничо – геологічних і гірничотехнічних умов, відпрацювання вугільних пластів, пов'язаних з підвищенням газовиділення і газодинамічними явищами (ГДЯ) в шахтах. У цьому зв'язку особливу значимість набуває проблема зниження газонебезпеки виробок застосуванням дегазації розроблюваних вугільних пластів при веденні гірничих робіт.

1. Актуальність теми

З розробкою вугільних родовищ нерозривно пов'язане виділення метану. При веденні гірничих робіт, вивільняється акумульований в гірському масиві метан, що створює небезпеку вибуху в підземних виробках шахти.

Основними джерелами метану на виїмкових дільницях є підроблювані вугільні пласти і породи, метановиділення з яких в середньому складає 75.0%–89.0% загального дебіту на дільницях. Тому ці джерела мають бути дегазовані в першу чергу.

Для забезпечення газової безпеки на виїмкових дільницях та підвищення навантаження на очисний вибій за газовим фактором на шахті прийняті стандартний і комбінований способи дегазації, які передбачають дегазацію пластів – супутників, що вміщають порід і виробленого простору рухомих очисних вибоїв.

2. Мета і задачі дослідження та заплановані результати

Метою дослідження є збільшення коефіцієнта дегазації для забезпечення безпечних умов відпрацювання, збільшення каптованого метаноповітряної суміші. Також розглянуто організація дегазації в перспективі розвитку, інформаційним полем якої є аналіз необхідних параметрів підземної дегазації виїмкових дільниць. Проведений аналіз і розгляд, дозволяє організувати систему комплексної дегазації шахти. Виконано короткий аналіз програми дегазації свердловинами з поверхні.

Основні задачі дослідження:

  1. Аналіз стану підземної дегазування шахти і встановлення причин низької ефективності.
  2. Аналіз систематичних порушень в роботі системи та їх вплив на безпеку роботи шахти.
  3. Перевірка коефіцієнта ефективності дегазації.
  4. Підвищення якості каптованого метаноповітряної суміші.
  5. Дослідження та розробка заходів по вдосконаленню системи дегазування шахти з урахуванням доопрацювання запасів.
  6. Аналіз перспективи розвитку дегазування шахти.

Об'єкт дослідження: ПАТ ШУ Покровське, система дегазації.

Предмет дослідження: вдосконалення дегазаційної системи та підвищення ефективності дегазації.

В рамках магістерської роботи планується отримання актуальних наукових результатів по наступним напрямкам:

  1. Розробка рекомендацій з удосконалення системи дегазації, орієнтованих на збільшення ефективності дегазації.
  2. Досягнення найбільшого економічного ефекту при використанні метану.

3. Короткий огляд магістерської роботи

3. 1 Короткі відомості про шахту

За минулий період (4 місяців) 2014 видобуто 3 млн 137 тис. тонн вугілля. Програмою розвитку гірничих робіт на 2015 рік передбачено досягти видобуток на рівні 9 млн 194 тис. тис. тонн. на уровне 9 млн 194 тыс. тыс. тонн.

За минулий період 2014 було введено в експлуатацію 3 очисних вибої:

  1. 2-я північна лава блоку 10
  2. 6-я південна лава блоку 10
  3. 5-я південна лава блоку 10

В даний час до газопроводу підключені свердловини 1, 2, 3, 5, 6 південних лав і 1 і 2 північних лав 10 блоку.

Шахта Покровська (рис. 1). відпрацьовує вугільний пласт d4 з метаноносності 15–25 м3/т. с. б. м., в покрівлі та грунті якого залягають 5 пластів – супутників і потужні (до 20–40 м) шари газоносних пісковиків. Метаноносності пісковиків досягає 3–4 м3 на тонну. Крім цього, метан присутній в інших породах: алевролитах, аргілітів і навіть у воді, в розчиненому стані.

Рисунок 1 – ПАО ШУ Покровское

Абсолютна багатогазовість шахти складає – 347 м3/мінуту, відносна – 54 м3/тонну видобутку. Для забезпечення основних об'єктів провітрювання розрахунковою кількістю повітря в шахту подається 61180 м3/мінуту повітря. Шахта забезпечена розрахунковою кількістю повітря з урахуванням 10% запасу по потужності.

Кількість каптованого метаноповітряної суміші в 2013 р. склало 197млн м3 метаноповітряної суміші або 32. 1 млн м3 в перерахунку на 100% СН4, з них утилізовано за 2013 в котельні шахти 9. 7 млн м3 чистого метану(рис. 2).

Рисунок 2 – Схема утилізації метану

3. 2 Аналіз дегазаційної мережі шахти

Схема дегазації шахти являє собою мережу трубопроводів розташованих в гірничих виробках, яка умовно розділена на три гілки – це галузь горизонту 593 м, горизонту 708 м і горизонту 815 м.

Гілку горизонтів 593 м і 708 м виходять на поверхню головною проммайданчика і підключені до ВНС № 1, а гілка горизонту 815 м на поверхню проммайданчика ВПС – 2 і підключена до ВНС № 2.

Довжина гілки г. 593–7500 м, представлена дегазаційними трубопроводами магістральними 426 мм та дільничними 325 мм

Довжина гілки г. 708–10300 м, представлена дегазаційними трубопроводами магістральними 426 мм та дільничними 426 мм

Довжина гілки г. 815–9000 м, представлена дегазаційними трубопроводами магістральними 530 мм та дільничними 426 мм

На даний момент середній обсяг метану каптованого засобами підземної дегазації становить 350–400 м3/хв метаноповітряної суміші або 80 – 95м3/мін100% СН4.

В даний час в роботі перебувають два поверхневі вакуум – насосні станції: ВНС № 1 (головна проммайданчик) і ВНС № 2 (проммайданчик ВПС – 2), обладнані вакуум – компресорами ВВК2 – 150.

Роботи з буріння дегазаційних свердловин проводяться на всіх видобувних ділянках шахти, для буріння використовуються бурові верстати GBH 1/89/12 виробництва Deilmann – Haniel mining systems GmbH.

Для буріння дегазаційних свердловин застосовується шарошечні долота КЦВ 120, 4 мм і Warze 114, 2мм, армовані алмазним напиленням, і долотом істірающе – ріжучого типу А 112мм.

Свердловини буряться кущовим способом (по дві – три свердловини в кущі). Відстань між кущами становить 10 – 20м. [6].

3. 3 Аналіз порушень технології ведення робіт

П'ята південна лава блоку 10 – концентрація метану в газоповітряної суміші на виході 18%, буріння свердловин проводиться буровим верстатом GBH1/89/12 в наявності 100 штанг, долото 114 мм. Буровий верстат в задовільному стані, що дозволяє бурити не менше 30–35 м за зміну, відставання від лави куща дегазаційних свердловин складає 50 м. Свердловини бурять згідно паспортним параметрам з відстанню між кущами 10 м. Герметизація свердловин на 2–3 м, тому робота свердловин недовговічна.

Друга південна лава блоку 10 – концентрація метану в газоповітряної суміші на виході 18%, буріння свердловин проводиться буровим верстатом GBH1/89/12 в наявності 100 штанг, долото 114 мм. Буровий верстат в задовільному стані, що дозволяє бурити не менше 30–35 м за зміну, відставання від лави куща дегазаційних свердловин складає 50 м. Свердловини бурять згідно паспортним параметрам з відстанню між кущами 10 м. Довжина і діаметр свердловин згідно з паспортом, а кут розвороту і підйому свердловини не завжди дотримується через наявність анкерів посилення і підхоплення. Герметизація свердловин на 2–3 м, тому робота свердловин недовговічна.

Перша південна лава блоку 10 – концентрація метану в газоповітряної суміші на виході 30%, буріння свердловин проводиться буровим верстатом GBH1/89/12 в наявності 80 штанг, долото 114 мм. Буровий верстат в задовільному стані, що дозволяє бурити не менше 30–35 м за зміну. Свердловини бурять згідно паспортним параметрам з відстанню між кущами 10 м. Довжина і діаметр свердловин згідно з паспортом. Герметизація свердловин на 2–3 м, тому робота свердловин недовговічна.

Перша північна лава блоку 10 – концентрація метану в газоповітряної суміші на виході 30%, буріння свердловин проводиться буровим верстатом GBH1/89/12 в наявності 80 штанг, долото 114 мм. Буровий верстат в задовільному стані, що дозволяє бурити не менше 30–35 м за зміну, відставання від лави куща дегазаційних свердловин складає 30 м. Свердловини бурять згідно паспортним параметрам з відстанню між кущами 10 м. Герметизація свердловин на 2–3 м, тому робота свердловин недовговічна. Свердловини буряться в зоні підвищеного припливу води з дегазаційних свердловин і влагоотделітелі на свердловинах встановлюються несвоєчасно [7].

3. 4 Аналіз перспективи розвитку дегазування шахти

При аналізі метановиділення на високонавантажених виїмкових дільницях шахти встановлена сувора залежність величини метановиділення, яка становить 10 м3/хв 100% метану на кожні 1000 тонн середньодобового видобутку. На даний момент засобами вентиляції каптіруется найбільша частка метановиділення – це відбувається через недостатню ефективність дегазації, яка при прямоточних схемах провітрювання повинна каптованого 60–70% сумарного метановиділення. Враховуючи обмежену пропускну здатність вентиляційної мережі очисних виробок обумовлену перетином виїмкових комплексів і регламентованої ПБ швидкості повітря, максимально можлива подача свіжого повітря для провітрювання виїмкової ділянки може становити від 3000 до 3500 м3/хв. Даним кількістю повітря можливо розбавити до безпечної концентрації в 1% 30–35 м3/хв чистого метану (у перерахунку до 4000 т/добу рядового вугілля ). Внаслідок чого на виїмковій ділянці трапляються перевищення концентрації гранично допустимих норм вмісту метану і значно завищена швидкість повітряного потоку в очисних виробках.

Застосування прямоточної схеми провітрювання дозволяє практично виключити наявність небезпечних концентрацій метаноповітряної суміші на сполученні лави зі штреком, однак на вентиляційному штреку за вікном лави на відстані 30 – 40 метрів утворюються місцеві скупчення метану в місці контакту жорсткої охоронної смуги і покрівлею. З метою збільшення навантаження за газовим фактором і створення безпечних умов праці при видобутку вугілля з навантаженням до 8000–15000 т/добу необхідне застосування комбінованої схеми дегазації, яка передбачає дегазацію пластів – супутників, що вміщають порід, додатково виробленого простору рухається очисного забою і надбермовой частини вентиляційної виробітку. Для цих цілей з вироблення з вихідним струменем повітря прокладені 2 дегазаційних трубопроводу, що крім каптірованіе метану з пробурених дегазаційних свердловин за лінією очисного забою ( трубопровід №1 – дегазація ) забезпечує додаткову дегазацію виробленого простору і надбермовой частини вентиляційної виробки (трубопровід № 2 – вироблений простір ), для зниження фонового виділення метану у вихідному струмені виїмкової дільниці.

При збільшенні процентного вмісту метану в каптованого засобами дегазації метаноповітряної суміші на 1% – обсяг витягується газу збільшується на 2–4 м3/хв 100% СН4.

Аналіз поверхневої дегазації

Дегазація вироблених просторів рухомих очисних вибоїв за допомогою свердловин пробурених з поверхні [4]. Даний спосіб дегазації застосовується як додатковий спосіб дегазації виробленого простору спільно з дегазацією з підземних виробок. З 2005 року на шахті проводиться спорудження свердловин з поверхні для зниження газовиділення на виїмкових дільницях. Газовиділення з таких свердловин починається при наближенні очисного вибою. Максимальний дебіт відзначається при їх підробці і становить від 5 до 10 м3/хв. В активний період функціонування таких свердловин з них виділяється від 800 до 1500 тис. м3метана. Вміст метану в газоповітряної суміші становить 90–98%. Експериментально встановлено, що ефективність дегазації виїмкової ділянки може бути додатково підвищена до 20%, що тягне за собою збільшення навантаження за газовим фактором. Застосування цього заходу в комплексі з дегазацією через свердловини, пробурені з виробок, виключає обмеження по газовому фактору навантажень на очисні вибої.

Висновки

Метан відноситься до газів, які, на думку фахівців, створюють парниковий ефект, утримуючи тепло в земній атмосфері. Ступінь, в якій той чи інший парниковий газ утримує тепло, вимірюється щодо теплового ефекту двоокису вуглецю. Вважається, що по здатності утримувати тепло в атмосфері за столітній період метан в 21 разів перевершує двоокис вуглецю. Метан та інші парникові гази виділяються в атмосферу як внаслідок природних процесів, так і в результаті людської діяльності, наприклад, видобутку вугілля [5].

На основі зроблених висновків буде розроблено комплекс заходів щодо використання метану в промисловості і народному господарстві.

Таким чином, в роботі вирішена важлива проблема соціальна завдання підвищення ефективності дегазації джерел метановиділенія, що дозволить:

  1. Покращити екологічну ситуацію в Красноармійському районі та в Донецькому регіоні в цілому, за рахунок скорочення викидів парникового газу метану.
  2. Знизити споживання теплоелектростанціями України природного газу і вугілля для вироблення електроенергії.
  3. Підвищити безпеку проведення гірничих робіт, скоротити аварійність і травматизм на виробництві.
  4. Збільшити видобуток вугілля за рахунок скорочення простоїв, пов'язаних з небезпечною концентрацією метану.
  5. Отримати додаткові фінансові ресурси за рахунок реалізації одиниць скорочення викидів.
  6. Поліпшити соціальне становище трудящих на підприємстві.
  7. Підняти рейтинг шахтоуправління, як підприємства з високою культурою виробництва.

При написанні даного реферату магістерська робота ще не завершена. Остаточне завершення: грудень 2014 року. Повний текст роботи та матеріали по темі можуть бути отримані у автора або його керівника після зазначеної дати.

Перелік посилань

  1. Дегазация выработанных пространств (Обзор). – М. 1976, 56 с.
  2. Руководство по дегазации угольных шахт. – М. : Недра. 1975, 189 с.
  3. Дегазация угольных пластов и вмещающих пород при проведении горных выработок. Временное руководство и типовой проект. – М. : ГОСГОРТЕХИЗДАТ. 1962 г., С. 38–40.
  4. Дегазация угольных шахт. Требования к способам и схемам дегазации СОУ 10. 00174088–2004.
  5. Инструкция по расчету количества воздуха необходимого для проветривания действующих угольных шахт. – М. : Недра, 1975 г.
  6. Ушаков К. З., Бурчаков А. С., Пучков Л. А., Медведев И. И. Аэрология горных предприятий: Учебник для ВУЗов, – М. : Недра, 1987. – 421 с.
  7. Порцевский А. К. Безопасность жизнедеятельности при горных и горноразведочных работах. Часть 1. – М. 2005, 80 с.