Email: lenusja0786@mail.ru 437-296-341

   Рассмотрены наиболее предпочтительные способы дегазации угольных пластов применительно к ОП «Шахта им. А. А. Скочинского». Даны экономические обоснования по определению себестоимости 1 м³ газа исходя из его объема. Рассмотрены направления использования метана.

   Грядущее повышение цен на российский газ побуждает украинских промышленников внедрять энергосберегающие технологии и искать альтернативные виды топлива.

   В настоящее время Украина ежегодно потребляет около 75 млрд. м³ природного газа, из которых лишь около 18 млрд. м³ добывают в самой стране. Украина импортирует около 57 млрд. м³ газа, тем самым значительно увеличивая свой внешний долг. Ежегодно из России поступает 30 млрд. м³ природного газа в качестве компенсации за транспортировку российского газа в Европу по газопроводу, проложенному по территории Украины. Остальные 27 млрд. м³ газа Украина в 2007 году закупала по цене $130 за тысячу м³. В данное время ситуация с ценой на импортный газ для Украины находится в кризисном состоянии. Все 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.

   Увеличить объемы собственной добычи природного 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 относительно небольших и более глубоких запасов необходимы огромные капиталовложения, которыми Украина не располагает.

   Метан относится к газам, которые, по мнению специалистов, создают парниковый эффект, удерживая тепло в земной атмосфере. Степень, в которой тот или иной парниковый газ удерживает тепло, измеряется относительно теплового эффекта двуокиси углерода. Считается, что по способности удерживать тепло в атмосфере за столетний период метан в 21 раз превосходит двуокись углерода. Метан и прочие парниковые газы выделяются в атмосферу как вследствие естественных процессов, так и в результате человеческой деятельности, например, добычи угля.

   Не вызывает сомнений, что газ метан, извлеченный на основе промышленного экономически выгодного проекта, будет иметь рынок сбыта и будет способствовать улучшению экономической ситуации в Украине в целом.

   По оценкам экспертов, запасы метана угольных пластов в Донецкой и Луганской областях превышают 3 трлн. м³. [4]

   Проекты, связанные с извлечением метана угольных месторождений, позволят значительно сократить количество аварий и уровень смертельного травматизма на украинских угольных шахтах. Об этом свидетельствуют совсем недавние аварии на шахте на АП "Шахты им. Засядько". Погибло более 100 человек. Во многих случаях причинами гибели горняков послужили внезапные выбросы угля и газа, вызванные высокой газоносностью горных пород, или же взрывы в результате повышения концентрации метана в атмосфере горных выработок.

   Одной из шахт, где целесообразно разработать и внедрить проект извлечения и утилизации метана, является «Шахта им. А. А. Скочинского». Выбор этой шахты для оценки возможности осуществления газового проекта обусловлен наличием значительных запасов метана, высокой удельной газоносностью угольных пластов в пределах горного отвода шахты, значительным уровнем годовой добычи угля и благоприятными перспективами развития шахты. Размер площади земельного отвода шахты составляет 80 кв. км с запасами метана около 6,8 млрд. м³. Шахтное поле содержит 30 угольных пластов общей мощностью 12,25 м; газоносность угольных пластов колеблется от 16 до 21 м³/т. [3]

   Существует множество способов дегазации угольных пластов. Рассмотрим достоинства и недостатки некоторых из них, таких как способ дегазации угольных пластов скважинами с поверхности, способ дегазации угольного пласта перекрещивающимися скважинами, технология дегазации и увлажнения неразгруженных пластов с применением средств гидроимпульсионного воздействия на массив. [2]

   Способ дегазации угольных пластов скважинами с поверхности предназначен для снижения газовыделения из сближенных угольных пластов и выработанного пространства в выработки очистного участка с целью извлечения пригодного для использования каптируемого метана, повышения безопасности горных работ и производительности очистного забоя по газовому фактору.

   Технология дегазации включает бурение вертикальных скважин с поверхности при слоевой разработке угольного пласта или его отработке с потерями угля по мощности, либо при отработке пласта на полную мощность. В первом случае газ извлекается из сближенных угольных пластов и выработанного пространства преимущественно при возвратноточной схеме проветривания очистного забоя, во втором - из сближенных пластов при любой схеме проветривания участка. [1] Скважины подключаются к вакуумной системе к началу разгрузки угольных пластов. Данная технология предполагает большие экономические затраты при невысоком коэффициенте дегазации.

   Наиболее предпочтительными технологическими схемами дегазации в условиях шахты являются технологии использования перекрещивающимися скважинами, которые дегазируют не только пласты, но и породы.

   Оценка эффективности дегазации и определение количества скважин определяется исходя из горнотехнических условий и требований, предъявляемых к снижению газообильности участка и извлечению газовоздушных смесей с заданными пределами содержания в них метана с целью его утилизации. Технологическая схема дегазационной скважины представлена на рисунке 1.

   Преимущество способа состоит в том, что применительно к конкретным условиям ведения очистных работ определяются параметры и режимы работы скважин, обеспечивающие извлечение пригодных для использования метановоздушных смесей.

   Способ дегазации угольного пласта перекрещивающимися скважинами предназначен для снижения газоносности угольных пластов и предотвращения внезапных выбросов угля и газа. Принципиальные технологические решения: дегазация угольных пластов осуществляется через подключенные к вакуумной системе перекрещивающиеся скважины на оконтуренных и подготавливаемых к отработке выемочных полях.

   Преимущества способа по сравнению с традиционно применяемым (параллельно-одиночные скважины) при равной плотности бурения скважин: эффективность дегазации в 1,5-3 раза выше; метанодобываемость составляет 3-5,5 м³/т против 1-2,5 м³/т; число остановок комбайна вследствие превышения концентрации метана по нормам ПБ в 5-10 раз ниже; повышение производительности очистных забоев на 15-20%; повышение безопасности горных работ по фактору метана и внезапных выбросов угля и газа.

   Технология дегазации и увлажнения неразгруженных пластов с применением средств гидроимпульсионного воздействия на массив предназначена для снижения метаноносности пластов и увлажнения массива угля с целью повышения производительности забоев и безопасности горных работ по факторам метана, пыли и внезапных выбросов угля и газа. Технология включает: бурение скважин в плоскости пласта, нагнетание через них жидкости последовательно в статическом и импульсном режимах, бурение в обработанной зоне пласта перекрещивающихся скважин и дегазацию пласта, последовательное отключение от дегазационного трубопровода группы скважин и нагнетание жидкости в пласт для увлажнения угля. Средства для реализации технологии: буровая установка, оборудование для подачи в пласт жидкости через силовую скважину в статическом режиме нагнетания, отечественная установка для генерации гидравлических импульсов высокого давления, дегазационная система шахты, оборудование для низконапорного увлажнения пласта.

   Преимущество технологии перед базовыми состоит в комплексном решении вопросов дегазации пластов и увлажнения массива ко времени выемки угля, повышении безопасности работ, улучшении экологии рабочих мест.

   Использование метода предварительной дегазации угольного массива с перекрещивающимися скважинами позволят значительно уменьшить количество аварий и несчастных случаев на шахте им. А. А. Скочинского. Кроме того, уменьшение объема метана, поступающего в шахту, будет способствовать росту добычи угля за счет сокращения простоев, связанных с опасной концентрацией метана.

   Таким образом, проекты по извлечению шахтного метана позволят сократить аварийность и травматизм, и в то же время позволят увеличить добычу угля и снизить себестоимость продукции.

   Одним из аспектов оценки использования метана, как вторичного ресурса, есть себестоимость добычи одного м³ газа.

   Для того, чтобы рассчитать себестоимость добычи одного м³ газа необходимо определить затраты на добычу газа и объемы ее добычи. [5]

   Для добычи метана, ее переработки и реализации необходимые затраты труда коллектива каждого конкретного предприятия, а также затраты на работы, в которых учитываются затраты на сырье, материалы, электроэнергию, амортизацию основных производственных фондов и др.

   Себестоимость продукции - есть одним из важнейших показателей, которые характеризуют эффективность работы предприятия и областей промышленности.

   Себестоимость зависит от условий производства, уровня технической оснащенности и технологии производства, уровня управления предприятием. Изменение этих факторов оказывает непосредственное влияние на его уровень.


Рисунок 1 – Технологическая схема бурения дегазационных скважин для 5-й западной лавы ЗП шахты им. А. А. Скочинского

   Снижение затрат производства и себестоимости продукции - одно из главных и обязательных условий роста прибыли, повышение рентабельности и эффективности производства.

   В рамках исследований был проведен расчет себестоимости получаемого газа при дегазации по участку 5-й западной лавы ЗП для ОП «Шахты им. А. А. Скочинского».

   Расчет произведен по следующим параметрам: материалы, амортизация, электроэнергия, зарплата, начисления на зарплату, другие затраты, прокладка трубопровода дегазации. На основе полученных данных нами был построен график зависимости изменения себестоимости газа от его объема, который представлен на рисунке 2.

   Зависимость изменения себестоимости 1 м³ газа от его объема описывается уравнением:

y = 2E-12x² - 1E-06x + 0,3694 (1)


Рисунок 2 – Зависимость изменения себестоимости газа от полученного объема

   Расчет себестоимости 5-й западной лавы ЗП показал, что себестоимость 1 м³/мес. каптируемого метана находится в границах от 0,08 - 0 ,19 грн. (с учетом прогноза на 2 месяца вперед), а себестоимость в среднем за 6 месяцев составит 0,14 грн., что составляет 140 грн. за 1000 м³ газа и значительно ниже, чем оплата газа по международным договорам. Главным образом значение себестоимости зависит от объема газа - чем выше объем, тем дешевле газ, а так как по данным объем газа увеличивается ежемесячно (это видно из прогноза на графике), то соответственно мы будем получать более высокий экономический эффект.

   Метан - это бесценное топливо, которое может использоваться как для заправки автомобилей, так и для других нужд народного хозяйства. Достаточно его просто извлекать из угольных пластов и использовать в производстве. Применение метана, а также нефтяных попутных газов - пропана и бутана - в качестве топлива для автотранспорта обходится намного дешевле бензина или дизельного топлива.

   Кроме того, метан практически безвреден. Использование его как альтернативного вида топлива для автомобилей уменьшает вредные выбросы в атмосферу углеводородных соединений в 5-10 раз, оксида азота - вдвое, а также позволяет полностью исключить выбросы сажи и свинца, которые, не секрет, могут привести к тяжелым болезням. Так, результаты исследований ученых Швейцарии, Австрии и Франции показали, что около 6% всех смертельных случаев в Европе связаны с автомобильными выбросами. Метан щадит не только легкие людей, но и "здоровье" машины. Он не содержит вредных примесей, которые загрязняют топливную систему автомобиля и образуют нагар, а значит, исключает любые детонационные процессы в двигателе. Таким образом, его применение экономически выгодно, не трудоемко и экологически целесообразно.

   Предложенная нами технология позволит решить одну из основных проблем энергетической зависимости Украины от внешних источников, а также позволит сократить выбросы парникового газа метана в атмосферу угольными шахтами.

   Библиографический список

   1. Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт. Киев, 1994, 312 с.

   2. Руководство по дегазации угольных шахт. М., 1990, 180 с.

   3 Проект дегазации 2-й восточной лавы западной панели пл. h61 шахты им. А. А. Скочинского.

   4. http://ostro.org/shownews_ks.php?id=24338/новости/ Опыт утилизации метана на шахте им. Засядько минуглепром внедрит на других шахтах

   5. Экономика промышленного предприятия: Учеб. пособие / Под ред. проф. Ф. И. Евдокимова, проф. Т. Б. Надтоки. – Изд. 2-е, перераб. И доп. – Донецк: «Друк-Инфо», 2005. – 434 с.