Снижение эмиссии парниковых газов при метанобезопасной разработке углегазовых месторождений с энергетическим использованием метана

• Автор: Шмидт, Михаил Викторович
• Шифр специальности: 25.00.36, 05.26.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 352 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение.

1. Состояние проблемы, цель и

задачи исследований.

1.1. Анализ экологической проблемы угольного метана

1.2. Оценка запасов и состояния метана в угольном месторождении Карагандинского бассейна

1.3. Проблема обеспечения метанобезопасности

средствами дегазации при работе угольных шахт

1.4. Анализ технологий утилизации шахтного метана

1.5. Анализ возможностей повышения экологической и экономической эффективности угледобычи за счет использования шахтного метана.

1.6. Цель, идея и задачи исследований

Выводы
2. Исследования параметров техногенных коллекторов угольной шахты, эмиссии и извлечения метана из
этих источников
2.1. Эмиссия метана при подготовительных горных работах
на шахтах Карагандинского бассейна
2.2. Современные представления о формировании техногенного коллектора в выработанном пространстве очистного забоя.
2.3. Исследования техногенных коллекторов метана, формируемых при гидрорасчленении угольных пластов.
2.4. Исследования эмиссии и извлечения метана
из очистных забоев Карагандинского угольного бассейна.
Выводы.
3. Снижение эмиссии метана и обеспечение метанобезопасности горных работ путем заблаговременной дегазационной подготовки углегазовых месторождений
3.1. Принципы управления эмиссией шахтного метана
3.2. Снижение эмиссии шахтного метана его заблаговременным извлечением
3.3. Снижение эмиссии метана при открытой добыче угля.
3.4. Обеспечение метанобезопасности горных работ путем заблаговременной дегазационной подготовки
угольных пластов.
3.4.1. Анализ эффективности заблаговременной дегазационной подготовки по снижению
газообильности очистных забоев
3.4.2. Механизм предотвращения выбросоопасности
угольного пласта при его гидрорасчленении
3.5. Результаты внедрения заблаговременной дегазационной подготовки и снижения эмиссии метана
на шахте Казахстанская.
Выводы
4. Совершенствование технологии
заблаговременной дегазации
4.1. Технологические схемы заблаговременной дегазационной подготовки газоносных
угольных пластов
4.2. Совершенствование технологии расчленения угольных пластов на основе использования вспенивающихся растворов и химически активных газов
4.3. Разработка технологии циклического гидропневмовоздействия с использованием геоэнергии
4.4. Совершенствование способов извлечения рабочей
жидкости и газа при заблаговременной дегазации
Выводы
5. Энергетический комплекс утилизации шахтного
метана на базе установки ПАЭС
5.1. Аналитикотеоретическое обоснование работы установки ПАЭС на шахтных метановоздушных
смесях
5.2. Технические решения, используемые в
конструкции комплекса.
5.3. Результаты испытаний ПАЭС на шахтных метановоздушных смесях
5.4. Направления совершенствования энергетического
комплекса ПАЭС.
Выводы
7.Разработка новых технологий сжигания шахтных метановоздушных смесей в форкамере
жаротрубного типа и в факеле
6.1. Технология сжигания шахтных метановоздушных
смесей в форкамере жаротрубного типа
6.2. Теоретические основы факельного сжигания метановоздушных смесей взрывоопасных концентраций и разработка газовых горелок для прямого сжигания метановоздушной смеси с концентрацией метана свыше .
6.3. Конструкция энергетических установок
с форкамерой жаротрубного типа.
6.4. Результаты исследований и промышленной эксплуатации энергоустановок с форкамерой
жаротрубного типа
Выводы.
7. Разработка технологам переработки шахтного метана в технический углерод, электрическую и тепловую энергию.
7.1. Экологические аспекты энерготехнологической переработки газообразных углеводородов.
7.2. Исследования процесса переработки шахтного метана в технический углерод на
экспериментальной установке
7.3. Аналитическое обоснование параметров конвертора шахтного метана
7.4. Комплекс энерготехнологической переработки
шахтного метана
Выводы.
8. Оптимизация технических решений по снижению эмиссии парниковых газов и себестоимости угледобычи за счет использования энергетического потенциала извлекаемого метана
8.1. Методология и алгоритм оптимизации параметров схемы дегазации угольной шахты с учетом
использования метана
8.2. Методология выбора технологии переработки
шахтного метана
8.3. Оценка экономической эффективности отдельных способов извлечения метана.
8.4. Оценка резерва снижения себестоимости угледобычи за счет использования энергетического потенциала извлекаемого метана на примере шахты им. Ленина
УД АО Миттал Стил Темиртау.
8.5. Экологическая эффективность использования
шахтного метана
Выводы.
Заключение.
Литература


Однако газопроявления при внезапных выбросах угля и газа и при внезапных прорывах газа из почвы выработки не могут быть отнесены к выделениям метана из локальных скоплений свободного газа, так как их предупреждение связано с комплексным воздействием на призабойную часть пласта и не обеспечивается бурением отдельной скважины. В работе отмечается, что и большинство суфлярных выделений метана в горные выработки имеют техногенное происхождение и практически основная часть метана при этом поступает из трещин эксплуатационного происхождения. Проблема обеспечения метанобезопасности при работе угольных шахт связана с постоянным выделением этого газа в процессе ведения горных работ и с газодинамическими явлениями, сопровождающимися залповым повышенным газовыделением. Рассмотрим развитие дегазации угольных шахт, так как это инженерное мероприятие обеспечения безопасности труда шахтеров и повышения эффективности горного производства, направлено на ликвидацию самого объекта повышенной опасности на извлечение и удаление метана. Увеличение глубины ведения горных работ сопровождалось ростом газоносности и выбросоопасности разрабатываемых угольных пластов. Относительная газообильность угольных шахт Карагандинского бассейна уже с глубины метров превысила м3 метана на тонну добываемого угля . В отдельные очистные забои подавалось до м3 воздуха в минуту, а в некоторые подготовительные выработки до м3 в минуту, но даже при этом не всегда обеспечивалась требуемая нормативами рудничная атмосфера . Рост газоносности вызывал снижение нагрузки на очистные забои. Киселовского и Прокопьевского районов соотвественно в 1, 1, раза. На современных глубинах ведения горных работ в Карагандинском угольном бассейне все разрабатываемые пласты относятся к опасным по газодинамическим явлениям. В условиях этого бассейна, где газодинамические явления отмечены только при подготовительных горных работах, основным фактором выбросоопасности является газовый фактор и, в значительной мере, газоносность и газопроницаемость пласта. Всего за период с по годы на шахтах Карагандинского бассейна произошло внезапных выброса угля и газа и внезапных прорыва газа с динамическим разломом почвы выработки . Наиболее часто газодинамические явления происходили с по г. По мере совершенствования способов предотвращения внезапных выбросов, частота газодинамических явлений снизилась. Причем современные способы предотвращения этих явлений в значительной мере основаны на дегазации, как угольного пласта в целом, так и его призабойной части. Разработке способов и средств дегазации были посвящены работы А. А.Скочинского, В. В.Ходота, Г. Д.Лидина, А. Т.Айруни, С. А.Христиановича, А. Э.Петросяна, Н. В.Ножкина, В. И.Мурашова, Б. М.Иванова. Е.И. Преображенской и др. Разработке и совершенствованию пластовой дегазации посвящены работы Преображенской Е. И., Садчикова В. А. и других сотрудников бывшего КО ВостНИИ , , в которых доказана перспективность этого способа дегазации мощных пластов, незагруженных от горного давления. Широкое промышленное применение пластовой дегазации начато с года. Следует отметить, что достигнутые в Карагандинском бассейне показатели эффективности пластовой дегазации до относятся к глубинам ведения горных работ до м. С увеличением глубины разработки эффективность пластовой дегазации снизилась, и, в частности для пласта Дб на поле шахты имени В. И.Ленина, в настоящее время съем метана пластовой дегазацией не превышает 1,,5 м 3т даже при сроке дегазации суток и более. Однако этот способ предварительной дегазации продолжает применяться на всех шахтах бассейна. Для интенсификации пластовой дегазации были апробированы торпедирование скважин, солянокислотная обработка пласта и гидроразрыв угольного пласта. Работы по испытанию торпедирования скважин для принудительного увеличения дебита метана в пластовые скважины проведены в Карагандинском бассейне в г. Длина торпеды составляла 2,5 м при массе заряда ,5 кг. При одновременном взрывании в одной скважине торпед общая масса заряда составляла кг. Наблюдениями было установлено повышение дебита метана на , продолжавшееся в течение месяцев.