Совершенствование технологии пластовой дегазации угольных пластов в условиях их интенсивной разработки

• Автор: Шмат, Владимир Николаевич
• Шифр специальности: 05.26.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 185 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

1 Состояние проблемы, цель и задачи исследований.

1.1 Обзор и анализ проблем шахтного метана.

1.2 Оценка запасов и состояния метана в угольном месторождении.

1.3 Проблема обеспечения метановой безопасности средствами дегазации при работе современных угольных шахт.

1.4 Заблаговременная подготовка угольных пластов к отработке.

1.5 Влияние газоносности, горного давления и пластового давления метана на выбросоопасность угольного пласта

1.6 Цель, идея и задачи исследований.

Выводы по главе

2 Разработка и совершенствование основных технологических решений по пластовой дегазации угольных пластов в условиях их интенсивной разработки.
2.1 Влияние глубины залегания пласта на эффективность и технологию активного воздействия
2.2 Влажность угля.
2.3 Гидровоздействие на угольный пласт.
2.4 Разработка усовершенствованной технология гидродинамического воздействия па неразгруженный угольный пласт.
2.4.1 Аналитическое обоснование технологии воздействия на угольный пласт с использованием эффекта гидроудара
2.4.2 Проведение стендовых испытаний гидроударного устройства
2.5 Расчет нагрузок на очистной забой в зависимости от величины пластового давления в условиях шахты им. С.М.Кирова СУЭК Кузбасс.
2.6 Научнометодический подход к выбору основных технологических решений по управлению газовыделением путем заблаговременной дегазационной подготовки угольного пласта.
2.6.1 Конструирования общей технологической схемы заблаговременной
дегазации
2.6.2 Обоснование методических рекомендаций по выбору рациональных технологических схем пластовой дегазации угольных пластов
2.7 Рекомендации по повышению производительности очистных работ при отрабо тке газоносных угольных пластов на поле шахты им. Кирова
2.7.1 Выбор комплексной технологической схемы пластовой дегазации на первоочередных объектах шахты им. Кирова.
2.7.2 Параметры основной базовой технологии комплексной дегазации неразгруженных угольных пластов через скважины, пробуренные с поверхности.
2.8 Обоснование методического подхода к выбору параметров заложения скважин заблаговременной дегазации с учетом планируемой нагрузки на очистной забой
Выводы по главе
3 Разработка и реализация в шахтных условиях методической документации по изучению свойств и состояния угольных пластов
3.1 Методика проведения шахтного эксперимента по определению пластового давления, проницаемости и параметров сорбции разрабатываемого угольного пласта.
3.1.1 Определение пластового давления, проницаемости и сорбционных параметров угля
3.1.2 Применяемое оборудование
3.1.3 Последовательность проведения испытаний.
3.1.4 Пример реализации.
3.1.5 Определение дебита метана из дегазационной скважины на стадиях циклического перекрытия заслонки
3.2 Реализация методики в шахтных условиях
3.2.1 Описание эксперимента по определению пластового давления при бурении скважин в плоскости пласта
3.2.2 Результаты шахтного эксперимента на скважине 1Э
3.2.3 Определение дебита метана из дегазационной пластовой скважины
на стадиях циклического перекрытия заслонки.
3.2.4 Описание эксперимента по определению пластового давления в скважине, пробуренной на пласт через породную пробку
3.2.5 Результаты эксперимента на скважине 2Э.
3.3 Оценка эффективности подземной пластовой дегазации, осуществляемой из подготовительных выработок по исследованию динамики газовыделения из дегазационных скважин.
Выводы по главе 3.
4 Разработка основной технологической документации на проведение пластовой дегазации выбросоопасного угольного пласта с использованием гидродинамического воздействия
4.1 Разработка основной технологической документации на проведение гидроударного воздействия на пласт из подземных выработок на выемочном участке .
4.1.1 Описание технологической схемы гидравлической обработки угольного пласта с использованием эффекта гидроудара
4.1.2 Обоснование параметров гидрообработки.
4.1.3 Обоснование параметров применяемого оборудования
4.1.4 Описание гидроударного устройства конструкции МГТУ
4.1.5 Обоснование режима гидрообработки и ожидаемые результаты
4.2 Разработка основной технологической документации на проведение заблаговременной дегазации выбросоопасного угольного пласта скважинами с поверхности
4.2.1 Заложение и конструкция скважин.
4.2.2 Технологическая схема воздействия на угольный пласт Болдыревский
Выводы по главе 4.
5 Разработка техникоэкономического обоснования работ по дегазации угольных пластов и подготовке выемочных участков к безопасной и эффективной отработке
5.1 Методика оценки экономической эффективности извлечения метана
из угленосной толщи.
5.2 Пример ТЭО строительства и эксплуатации дегазационного комплекса на шахте им. Кирова с использованием метода ГРП.
Выводы по главе 5.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Кирова ОАО СУЭККузбасс, умзержденные техническим директором ОАО СУЭК Кузбасс. Испытана на шахте им. Кирова технология интенсификации газовыделепия из подземных дегазационных скважин путем реверсивного автопневмовоздействия. Апробация работы. Основное содержание диссертационной работы докладывалось в сосчавс научнотехнических отчетов в ОАО СУЭККузбасс гг. Неделя Горняка гг. Киселсвске г. ИЗОС гг. Публикации. Основные положения диссертации изложены в 7 печатных работах, в том числе из них 6 в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ. Обьсм н структура работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав и заключения, содержит таблиц, рисунков, список литературы из наименований. МГГУ, работников ОАО СУЭККузбасс к. Ютяева Е. П., к. Мазаника Е. В., профессоров, д. Сластуиова С. В., Коликова К. С., Каркашадзе Г. Г, Каледину И. О., Королеву В. Н. и некоторых других. При подземной добыче угля проблема метана прежде всего важна с ючки зрения обеспечения безопасности горных работ и повышения жопомичсской эффск I и внос 1 и их функционирования 1,2. В настоящее время особое внимание уделяется рассмотрению метана угольных месторождений как самостоятельного энергетического ресурса. Однако при всей важности экономической и экологической проблем метана они имеют вюричпое значение, так как решая проблему безопасности угледобычи и ее жопомичсской эффск ШВНОС1И путем принудительного извлечения и изолированного отвода метана средствами дегазации, фактически одновременно может быть решена и проблема промышленного использования шахтного метана как самостоятельного энергетического ресурса, а закже проблема экологическая. В современных условиях подземной разработки угольных месторождений газовый фактор становится одним из главных препятствий на пути увеличения нагрузки на очистной забой, повышения темпов подготовки выемочных полей и обеспечения безопасных условий труда xi. Задача обеспечения метанобезопасности горных работ имеет приори Iс 1 нос значение. Постоянное углубление горных работ сопровождается увеличением газоносности угольных пластов. Изменение газоносности с ростом глубины залегания угольных пластов для Кузбасса показан на рисунке 1. В среднем глубина шахт ежегодно увеличивается на м. Анализ опыта работы показал, что на газовых шахтах капиталовложения на 1 т добычи угля на выше, себестоимость в 1,,5 раза больше, нагрузки на очистной забой и производительность рабочего ниже соответственно на и , чем в аналогичных условиях, но в негазовых шахтах. Рисунок 1. Современная техника и технология добычи угля позволяют обеспечить нагрузку на лаву па уровне тыс. Эффективное применения современного горношахтного оборудования невозможно без комплексной дегазации подготавливаемых к разработке и разрабатываемых пластов. Значительно осложняет разработку пластов и возрастающая с глубиной опасность газодинамических явлений, которая тесно связана с газовым фа к юром. Что касается энергетической проблемы шахтного метана, то с одной стороны проветривание и дегазация являются весьма энергозатратными процессами. Для проветривания метанообильных шахт бассейна без дегазации должно подаваться до 0 м 3сут воздуха на 1 т добываемого угля, i до гопп воздуха на топну добываемого угля. Расход электроэнергии в бассейне достиг уровня кВтч на тонну добываемого угля. Одновременно эффективное применение дегазации шахт обеспечивало сокращение потребления свежего воздуха до 1,,2 т на тонну добываемого угля при возвратно точной схеме проветривания до 1,,2 при прямоIочной 1,,2 4,5. В среднем энергозатраты на добычу 1 тонны угля в Кузнецком бассейне составляют кВтч при темпах роста энергозатрат в год. Причем энергозатраты на вентиляцию и дегазацию составляют до 6. С другой стороны, шахтный метан, извлекаемый средствами вешиляцпи и дегазации, является ценным энергетическим сырьем. Причем газ, поступающий из природного сорбента, отличается высокой чистотой, что обуславливает возможность не только его энергетического использования, но и химической переработки в весьма ценные продукты.