Перспективы подземной газификации угля

Многолетний опыт работы станций "Подземгаз" позволил выявить преимущества и недостатки ПГУ как способа разработки угольных месторождений.

Преимуществами ПГУ являются:

¾ ликвидация тяжелого и вредного для здоровья людей труда под землей;

¾ значительное сокращение капитальных вложений на разработку угольного месторождения, поскольку не требуется проводить десятки километров дорогостоящих подземных выработок, строить сложные здания и сооружения на поверхности;

¾ возможность разработки угольных пластов с некондиционными запасами с резким изменением мощности пластов;

¾ уменьшение вредного воздействия на окружающую среду: не требуется отчуждения больших площадей для отвалов пустых пород, не отравляется атмосфера от их горения; полное отсутствие или значительное снижение при сгорании газа ПГУ вредных компонентов, выделяющихся при сгорании угля;

¾ повышение уровня безопасности труда и др.

Недостатки существующей технологии ПГУ состоят в следующем:

¾ низкая теплота сгорания газа, полученного на воздушном дутье;

¾ ненадежная технологическая управляемость процесса ПГУ, особенно проявляющаяся при эксплуатации большого количества скважин (более 50);

¾ невысокая степень полезного извлечения энергии, содержащейся в газифицируемом угле (до 35–45%);

¾ потери угля в недрах, достигающие 20% и более.

Несмотря на крупные недостатки, присущие ПГУ, перспективность ее применения признана большинством угледобывающих стран и особенно в будущем.

Дальнейшее совершенствование технологии ПГУ должно идти в направлении повышения качества получаемого газа, улучшения управляемости процессом газификации.

Известно, что в Донбассе на действующих и уже закрытых шахтах сосредоточены значительные забалансовые запасы угля в тонких и весьма тонких пластах, выемка которых существующими техническими средствами крайне затруднена или невозможна. Эти запасы представляют интерес еще и потому, что они, как правило, представлены углями высокой стадии метаморфизма, а следовательно, имеют высокую калорийность. И применение метода ПГУ для извлечения этих запасов может оказаться единственно возможным и целесообразным.

Вопросы для самоконтроля

1. В чем заключается идея подземной газификации угля?

2. Напишите химическую реакцию получения горючего газа при подземной газификации угля?

3. На современной тепловой электростанции сжигается огромное количество угля. Почему же в шахте при сжигании угля получают горючий газ, а на электростанции нет?

4. Изобразите технологическую схему подземной газификации угля при пологом залегании пласта. То же при наклонном залегании.

5. Перечислите способы образования каналов газификации и дайте им оценку.

6. Перечислите достоинства и недостатки подземной газификации угля и изложите перспективы ее применения в будущем.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Технология подземной разработки пластовых месторождений полезных ископаемых: Учебник для вузов / Д. В. Дорохов, В. И. Сивохин, И. С. Костюк, А. С. Подтыкалов. Под общ. ред. Д. В. Дорохова — Донецк: ДонГТУ, 1997. — 344 с.

2. Дорохов Д.В., Фомин Ю.В. Технология и комплексная механизация подземной разработки пластовых месторождений полезных ископаемых в вопосах и ответах. Часть 1: Учебное пособие по программированному обучению. — Донецк: ДПИ, 1991. — 83 с.

3. Дорохов Д.В., Костюк И.С. Технология и комплексная механизация подземной разработки пластовых месторождений полезных ископаемых в вопосах и ответах. Часть 2: Учебное пособие по программированному обучению. — Донецк: ДПИ, 1993. — 87 с.

4. Указания по рациональному расположению, охране и поддержанию горных выработок на угольных шахтах СССР: Утв. Минуглепромом СССР 26.12.84. — Л.: 1986. — 222 с.

5. Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт. — Макеевка: Донбасс, 1989. — 319 с.

6. Инструкция по безопасному ведению горных работ на пластах, опасных по внезапным выбросам угля, породы и газа. — М.: Недра, 1989. — 191 с.

7. Правила технической эксплуатации угольных и сланцевых шахт. — М.: Недра, 1976. — 152 с.

8. Правила безопасности в угольных и сланцевых шахтах. — М.: Недра, 1986. — 447 с.

9. Нагрузки на очистные забои действующих угольных шахт при различных горно-геологических условиях и средствах механизации выемки. — М.: ИГД им. А.А.Скочинского, 1991. — 48 с.

10. Петухов И. М. Горные удары на угольных шахтах. — М.: Недра, 1972. — 219 с.

11. Инструкция по безопасному ведению горных работ на шахтах, разрабатывающих пласты, склонные к горным ударам / ВНИМИ. — Л., 1988. — 86 с.

[1] До 4 м/с, а в призабойных пространствах очистных выработок, оборудованных комплексами, с разрешения местных органов Госнадзорохрантруда— до 6 м/с при условии отсутствия людей в зоне пылевого потока, образующегося при работе комбайна, и на пластах с естественной влажностью угля более 8% [8, п. 3.1.4].

[2] В существующих вариантах систем с выемкой по восстанию или падению деление выемочной полосы на выемочные поля не встречается, однако в принципе такое деление возможно и в некоторых случаях может оказаться выгодным.

[3] Разновидности сплошной системы разработки с выемкой лавами по падению на практике применяются редко из-за опасности подтопления забоев и сложности организации водоотлива на участке. Но они могут применяться на весьма пологих, а также необводненных пластах.

[4] На весьма тонких пластах усложняется проведение печей и просека или же их надо проводить с подрывкой пород.

[5] Использование для бутовой полосы породы от проведения транспортного штрека, хотя и кажется логичным, однако технологически трудно осуществимо. Применение для этих целей дробильно-закладочного комплекса "Титан" при малом объеме породных работ экономически невыгодно.

[6] Подэтажный штрек отличается от среднего в системе разработки со спаренными лавами тем, что он поддерживается только в пределах выемочного поля, в то время как средний штрек поддерживается на всей длине крыла этажа или панели.

[7] При наличии аппаратуры контроля содержания метана (АКМ) — 1,3%.

[8] См. примечание на с. 11.

[9] Подробнее об этом см. п. 3.3.4.

[10] Требования ПБ относительно возможности применения последовательного проветривания очистных забоев указаны выше (см. п. 2.6, с. 38).

[11] При обратном порядке этот недостаток отсутствует.

[12] Названия и обозначения выработок такие же, что и на рис. 3.9.

[13] Область применения данных систем разработки по мощности пласта такая же, как и для погоризонтного способа подготовки шахтного поля (см. часть I, раздел "ПОГОРИЗОНТНЫЙ СПОСОБ ПОДГОТОВКИ").

[14] Строго говоря, данную систему разработки нельзя называть комбинированной, поскольку в данном случае имеет место применение двух самостоятельных систем разработки — сплошной и столбовой, — в разных ярусах (этажах). Однако, поскольку во всей горнотехнической литературе систему разработки парными штреками принято называть комбинированной, нами сохранено это название.

[15] При применении механизированных крепей может быть и большей.

[16] При меньших углах падения затруднена выемка угля в слое у кровли пласта.

[17] Значение l_н определяется по табл. 27 [4].

[18] На рис. 13.2 приведены сразу оба случая построения границ защитной зоны при выемке лавами по простиранию — при подработке и надработке выбросоопасного пласта.

[19] Буквой b обозначена суммарная ширина выработанного пространства по простиранию пласта при выемке лавами по падению или восстанию.

[20] Здесь и далее приняты следующие обозначения: заглавными буквами — общие затраты на выполнение работы, прописными — стоимость единицы объема работ. Индексы при буквах пишутся в такой последовательности: название выработки, название части шахтного поля, к которой она относится, и далее — ее функциональное назначение. Например, для этажного транспортного штрека применяется обозначение k_ш.эт.тр, этажного вентиляционного — k_ш.эт.в и т. п.

[21] Зона 1 имеет место, если величина опережения забоем штрека линии очисного забоя (l_вип) превышает размер зоны опорного давления (l_оп). В этом случае ее длина (l₁) равна разнности между этими величинами: l₁ = l_вип – l_оп.

[22] Фактически она будет меньше на длину l₃, однако последняя незначительна по сравнению со всей длиной L_кр и для упрощения нею можно пренебречь.

[23] Величина ее зависит от длины тупика, то есть r'_3ш.тр=f(l_т).

[24] Если разрыв в окончании отработки лав обоих крыльев панели незначителен, то нет надобности производить перекрепление уклона во второй зоне и слагаемого r_2уН_яр в модели не будет.

[25] Выражение предложено академиком Л.Д. Шевяковым.

[26] В таких случаях в модели будут отсутствовать затраты на поддержание выработок.

[27] А также и приемная площадка. Поэтому в модели ее учитывать не следует.

[28] Остальные обозначения приведены в пп. 15.3–15.5.

[29] При применении комплексов 2УКП — до 4,5 м и КМ130 — до 4,15 м.

[30] Наиболее высокий коэффициент для комбайнов МК-67 и К-103.

[31] Определяется, исходя из условий энергозатрат на разрушение угля и мощности двигателя комбайна.

[32] Подраздел написан проф. В.А. Стукало.

[33] См. примечание на с. 11.

[34] Наименьшее пылеобразование происходит при скорости движения воздуха 0,7–1,3 м/с.

[35] При очень пологом падении, устойчивых боковых породах и не склонных к самовозгоранию углях оба штрека могут проводиться по пласту.

[36] Подраздел написан доц. И.М. Пономаревым.

[37] Если производятся работы по извлечению рельсового пути, то связанные с этим затраты также должны быть учтены. Работы по укорачиванию монорельсовой дорожки выполняются в ремонтную смену бригадой слесарей, составляющих постоянный штат рабочих.

[38] Учитываются монтаж и демонтаж комплекса в крыле яруса.

[39] В примере в качестве вентиляционного повторно используется бывший транспортный штрек.

[40] Речь идет о переходе геологических нарушений без перемонтажа забойного оборудования.

[41] Расчет значений величин произведен по старым стоимостным параметрам (в ценах до 1991 года). Сам расчет здесь опущен.

[42] Если групповой штрек располагается по одному из рабочих пластов свиты, то стоимость его проведения учитывать не следует.

[43] За исключением пласта, по которому проводятся групповые штреки (при пластовом их расположении).

[44] Зона 3 — в тупике транспортного штрека.

[45] Для обеспечения естественного стока воды все штреки проводятся с подъемом в направлении от ствола к границам шахтного поля.

[46] Скорость, обеспечивающая минимальную стоимость проведения 1 м выработки.

[47] В данном случае величина х конкретна.