Обоснование геотехнологий комплексного использования угольных месторождений Подмосковного бассейна

• Автор: Зубаков, Игорь Николаевич
• Шифр специальности: 25.00.22
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 147 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Е АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ
ИССЛЕДОВАНИЙ
1Л. Основные методические положения и практические результаты
реструктуризации и диверсификации угольной промышленности
1.2. Общая характеристика и область применения систем
разработки, приемлемых для шахт Подмосковного бассейна
1.3. Физико-химические основы и технологические принципы подземного сжигания углей для получения горючих газов
и тепловой энергии
Выводы
Цель и идея работы. Постановка задач исследований
2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМЫ ВЫЕМКИ УГЛЯ С УЧЕТОМ РАЗМЕЩЕНИЯ ПУСТЫХ ПОРОД В ГОРНЫХ ВЫРАБОТКАХ. СЕЛЕКТИВНАЯ ОТРАБОТКА УЧАСТКОВ ШАХТНЫХ ПОЛЕЙ
С ОГРАНИЧЕННЫМИ ЗАПАСАМИ
2.1. Общие требования к технологическим схемам
2.2. Технологические схемы выемки угля проходческими
комбайнами при камерной системе разработки
2.3. Технологические схемы на основе специального оборудования
• 2.4. Технологические схемы бурошнековой выемки угля
2.5. Геомеханическое обоснование технологических схем
Выводы
3. ГЕОЛОГО-ПРОМЫШЛЕННАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО УЧАСТКА "УГЛЕГАЗ"
И ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ
3.1. Выбор объекта исследований. Горно-геологические условия залегания забалансовых запасов и результаты их технического
анализа
3.2. Результаты физического моделирования различных схем отработки пласта по технологии «Углегаз»
3.3. Анализ результатов стендовых испытаний газотеплогенератора
3.4. Факторы, определяющие устойчивость работы газотеплогенератора
3.5. Проект малой энергетики на базе угольных месторождений Подмосковного угольного бассейна
Выводы

4. ПРОГРЕССИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ВЫЕМКИ УГЛЯ С УЧЕТОМ ВОЗМОЖНОСТИ РАЗМЕЩЕНИЯ ПОРОД
В ГОРНЫХ ВЫРАБОТКАХ
4.1. Технология очистных работ ограниченных запасов на основе
систем разработки короткими забоями
4.2. Оценка технологических показателей ведения очистных работ
в коротких забоях
4.3. Оценка трудоемкости очистных работ при выемке угля короткими забоями
Выводы
5. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОДЗЕМНОГО
ГОРЕНИЯ УГОЛЬНОГО ПЛАСТА УГЛЕЙ
5.1. Физическая модель и математическое описание подземного горения угольного пласта
5.2. Оптимальное расположение скважин при огневой отработке
угольного пласта
5.3. Математическая модель динамики теплообмена при подземном сжигании оконтуренных целиков угля
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность. Все цивилизации, при всем разнообразии их менталите-тов были направлены, в конечном счете, на потребление природных ресурсов. Воздействие человека на природную среду в процессе хозяйственной деятельности приобретает глобальный характер. По масштабам извлекаемых и перемещаемых пород, преобразования рельефа, воздействия на перераспределение и динамику поверхностных и подземных вод, и активизации геохимического переноса эта деятельность сопоставима с геологическими процессами. Но люди преобразовывали, и будут преобразовывать природу, поэтому важнейшей проблемой стратегии управления качеством природопользования являются разработка и внедрение геотехнологических принципов комплексного использования недр при подземной добыче угля.
В России доля природного газа как топлива на электростанциях будет снижаться вследствие падения добычи. Мировая электроэнергетика в среднем на 43% основана на угле: в Европе - более 50%, в США - на 56%, в Китае - на 70% . В России его доля на тепловых станциях составляет 27%, а с учетом атомных и гидростанций - 18% . Разведанных запасов газа хватит на 80 лет, тогда как угля на 300 лет. Эксплуатируемые месторождения газа иссякают, а для освоения новых месторождений (на Ямале, в Баренцевом море) требуются огромные затраты. Цена газа вырастет в 5-6 раз. Настолько же подорожает электроэнергия. Целесообразно прогнозировать те социальные, экономические и политические риски, которыми подвергнется наша страна через 50 лет, если ситуация в данной области останется без изменений. Особую остроту приобретает эта проблема для европейской части Российской Федерации, где есть один единственный источник угля - Подмосковный угольный бассейн. Однако процессы реструктуризации и диверсификации угольной промышленности поставили эту угленосную территорию в разряд бесперспективных угольных бассейнов.
Сегодня уже очевидным, что если жить так, как мы живем последнее
и производительности труда, снижение удельного расхода тепла и тому подобное).
При этом следует отметить, что даже при теплотворности 3000...3200 кДж/м3 энергетический газ превосходит в теплотехническом отношении любой уголь, так как к.п.д. топок и печей при сжигании газа выше, чем при сжигании угля. Технологический газ получали при работе подземных газогенераторов главным образом на дутье, обогащенном кислородом, или способом периодического чередования работы подземных газогенераторов с подачей в них дутья и без подачи дутья - за счет использования в качестве дутья водяного пара, образующегося при испарении подземных вод.
В зависимости от состава дутья, свойств угольного пласта и режима газификации можно получать технологический газ с различным содержанием оксида углерода, водорода и азота. Содержание компонентов технологического газа (Н2, СО, N2) изменяется в зависимости от того, перерабатывается ли он в аммиак, спирт, бензин или другие продукты. Окончательную доводку состава технологического газа до заданного достигают путем регулировки процесса ПТУ, а также посредством соответствующей обработки газа на земной поверхности - конверсии СО, отмывки СО2 и СН4 и так далее.
Главные преимущества ПТУ по сравнению с другими способами подземной разработки угольных месторождений:
* меньшая трудоемкость процесса получения топлива из угля;
* меньшая стоимость тепловой энергии;
* получение более качественного вида топлива и технологического сырья - газа;
* расширение возможностей использования геологических запасов угля за счет разработки угольных пластов на больших глубинах, а также за счет разработки угольных пластов малой (нерабочей) мощности и пластов, сильно загрязненных золой;
* резкое повышение производительности труда при разработке угольных месторождений и при использовании газа вместо угля;