Николаев Е.Б., Неретина А.А. - Экологические проблемы утилизации шахтного метана

Аннотация

Николаев Е.Б., Неретина А.А. Экологические проблемы утилизации шахтного метана. В данной статье рассматриваются вопросы излечения и недостаточной утилизации шахтного метана, связанные с прекращением дегазации на ряде шахт и сокращением дегазируемых участков. Предлагается использование метана в качестве топлива для отопления шахтных и поселковых котельных.

В связи с недостатком энергетических ресурсов на Украине повышается интерес к метану, выделяющемуся в шахтах при добыче угля. В первую очередь целесообразно утилизировать метан, который извлекается дегазационными системами шахт.

Метан угольных пластов, с одной стороны представляет собой источник опасности для людей, занятых в шахтах, с другой – источник возможного пополнения энергетических ресурсов страны, и с третьей, попадая в атмосферу – экологическую вредность.

В отношении безопасности серьезную угрозу здоровью и жизни людей, занятых на подземных работах, несет присутствующий в горных выработках метан, выделяющийся из разрабатываемого пласта и выработанного пространства в процессе ведения очистных и подготовительных работ и являющийся одной из предпосылок (образование взрывчатой смеси и наличие источника воспламенения) возникновения многочисленных пожаров и взрывов.

Масштабы экологической вредности шахтного метана определяются его количеством, выделяющимся в атмосферу в результате работы вентиляционных и дегазационных систем. Однако, с большей долей вероятности можно предполагать, что в действительности объем метана, поступающего в атмосферу в результате работы шахт, по крайней мере, вдвое больше за счет дополнительного рассредоточенного поступления метана по всей подработанной площади через неплотности, возникшие и достаточно долго сохраняющиеся в подработанной толще пород, обуславливая ее аэродинамическую связь с поверхностью.

Месторождения, сложенные газоносными пластами, можно рассматривать как угольно – газовые. Технология их разработки должна предусматривать оптимальное совмещение технических решений по добыче угля и извлечению газа. Основным требованием сегодняшнего дня (в том числе с точки зрения безопасности горных работ) является максимально возможный уровень дегазации углепородного массива и максимально возможная степень использования полученного метана. Учитывая особенности связи метана с углем, основным средством извлечения метана из угленосной толщи в зоне влияния очистных работ.

Также можем проследить за динамикой метановыделения из шахт, каптажа метана и его использования. Наблюдается тенденция к сокращению количества метана, поступающего в атмосферу за счет производственной деятельности шахт в некоторый период времени.

Например, за последние четыре года этот показатель снизился на 779 млн. м³. Такое снижение происходило, главным образом, за счет уменьшения общего метановыделения на шахтах, разрабатывающих газоносные пласты, обусловленным снижением нагрузок на шахты и дегазируемые участки, а также продолжающимся процессом реструктуризации угольной промышленности, сопровождающимся закрытием нерентабельных шахт. Кроме того, существенную роль в снижении объема кооптируемого метана сыграло прекращение дегазации на ряде шахт, а также сокращении числа дегазируемых участков.

В настоящее время в атмосферу выбрасывается около 95 % метана, выделившегося в горные выработки шахт при отработке газоносных пластов.

Полностью каптированный дегазационными системами метан используют 8 шахт и 8 шахт используют метан частично. Основным направлением утилизации метана является использование его в качестве топлива для отопления шахтных и поселковых котельных.

На шахте им. М.И. Калинина ПО Донецкуголь газ, каптируемый шахтной дегазационной системой из подземных скважин, используется в виде газовоздушной смеси в парокотельной при норме содержания метана менее 30% выбрасывался в атмосферу.

Наблюдения, проведенные в течение календарного года показали, что газовоздушная смесь с концентрацией метана 30 % и более откачивалась в течение 240 дней. В течение 125 дней смесь с концентрацией метана менее 30 % выбрасывалась в атмосферу периодами длительностью от 1 до 24 часов. Всего в течение 1866 часов было выброшено в атмосферу 1657 тыс. м³ метана.

Для использования газовоздушной смеси с концентрацией метана менее 30 % путем ее обогащения на шахте были пробурены дегазационные скважины с поверхности. После их подработки газ с концентрацией метана 94–96 %, выделяющийся из разгруженного угленосного массива через скважины по системе газопроводов подавался в сборный коллектор шахтной вакуум – насосной станции.

Этим газом обогащалась некондиционная газовоздушная смесь и сжигалась в шахтной парокотельной.

Также от внедрения этого мероприятия получен экономический эффект 46,5 тыс. грн. в год.

Список использованной литературы

1. Использование обогащенной дегазационной газовоздушной смеси в шахтной парокотельной. – Макеевка. – МакНИИ, В.В Конарев.
2. Руководство по пректированию угольных шахт. –Макеевка. –МакНИИ, – 1989.
3. Руководство по дегазации угольных шахт. – М.: – ИГД им. А.А. Скочинского, – 1994.