CC BY
47
УДК: 622.411.332 А. В. Ремезов, А. В. Бедарев ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ДЕГАЗАЦИИ МЕТАНА НА ШАХТЕ «ОКТЯБРЬСКАЯ» ПО «ЛЕНИНСКУГОЛЬ» В 1984-1989 гг.
Поле шахты «Октябрьская» расположено в юго-восточной части Ленинского угольного района Кузбасса в пределах части Ленинской брахи-синклинали. В геологическом строении шахтного поля принимают участие продуктивные отложения Грамотеинской и Тайлуганской свит Еруна-ковской подсерии Кузбасса. Грамотеинская свита в пределах шахтного поля содержит 10 пластов угля: от Красноорловского до Меренковского. Тайлуганская свита содержит один пласт Красногорский, который в пределах горного отвода шахты уже был отработан. Углы пластов вблизи оси складки не превышает 20° по верхним пластам и увеличивается до 30-35° на выходах под наносы нижних пластов. Мощность пластов от 1,0 до 3,2м. Горные работы сейчас ведутся на глубине 300м.
По выделению метана шахта отнесена к сверхкатегорной. Способ проветривания шахты -всасывающий, схема фланговая участковая. В шахту подавалось 13,5 тыс. м3/мин. воздуха. Наибольшая газообильность приурочена к пласту По-лысаевский-2 и составляет до 22 м3/т.с.д. для снижения газообильности горных выработок применялась дегазация вертикальными скважинами с поверхности.
Проводились эксперименты по дегазации выработанного пространства отрабатываемого очистного забоя при помощи скважин, пробуренных из вентиляционного штрека в купол обрушения, но этот способ дегазации положительных результатов не дал.
На участке пл. Полысаевский-2, где его отработка проводилась очистными забоями 875, 876, 884, которыми осуществлялась подработка вышележащих пластов Инский-1, Инский-2, Тонкий-1, Тонкий, Несложный и частично Красноорловский, при их общей мощности свыше 8 м. природная газоносность пластов составляла от 8 до 19 м3/т.
Выкопировка с плана горных работ пл. Полы-саевский-2 и вертикальный разрез ко всей толще горных пород в районе очистных забоев 886 и 875-876 представлены на рис. 1 и 2.
На рис. 3 представлен геологический разрез по 11 разведочной линии.
Общие ресурсы газа метана в границах шахтного поля на глубину до 300 м были оценены в 4,4 млрд. м3. Запасы газа метана, которые могли бы быть извлечены из угленосной толщи, разгруженной очистным забоем, составляли 31,2 млн. м3, а очистными забоями 875-876 - 46,2 млн. м3. При отработке очистного забоя 886 дегазационными скважинами было извлечено и выброшено в атмо-
сферу 7,6 млн. м3 газа метана. При помощи вентиляционной струи было удалено 1,9 млн. м3. При отработке спаренных очистных забоев 875-876 было соответственно извлечено 5,1 млн. м3 и 1,7 млн. м3 газа метана.
Впоследствии вертикальные дегазационные скважины были пробурены в выемочные столбы 875-876 и 886 после отработки этих выемочных столбов были заглушены, а отработанный массив стал использоваться как подземный аккумулятор газа метана. Накопленный газ метан предполагалось в дальнейшем использовать для питания двух котлов в котельной шахты.
Технологическая схема извлечения шахтного метана и его подачи в котельную
Котельная ш. "Октябрьская" оборудована 5 котлами типа ДКВР-10/13. Настоящие технические условия предусматривали перевод с угля на газ-метан двух котлов. Газоснабжение котельной должно было осуществляться с участков лав 886, 875-876 и 884. Принципиальная схема газоснабжения представлена на рис. 3.
Подземной прокладкой сооружается газопровод от скважин 17069 и 17061 лав 875-876, 17053, 17043 и 1730 лавы 886 до передвижных вакуум-насосных станций ПБНС1 и ПВНС2 и далее до магистрального газопровода,
проложенного над охранным целиком уклонных выработок. Вдоль выемочного столба 884 со стороны вентиляционного штрека прокладывается заглубленный в землю газопровод до магистрального. Скважины лавы 884
подключаются к передвижным вакуум-насосным станциям ПВНСЗ и ПВНС4 через наземные газопроводы и далее к газопроводу, проложенному вдоль выемочного столба. Параметры вертикальных скважин столба 884 представлены в табл. 1.
Метан из трех выемочных столбов поступает в магистральный газопровод, далее к стационарной ВНС, расположенной на промплощадке шахты, и от нее в котельную. Общая протяженность газопроводов составляет около 5 км. Для исключения перемерзания газопроводов осуществляется необходимая их заглубка, или дополнительно предусматривается тепловой спутник.
Одновременно в работе должны были находя-иться одна скважина лав 875-876, одна скважина лавы 886 и две скважины лавы 884. Без ПВНС оборудуются контрольно-измерительной аппаратурой согласно проекта дегазации.
Рис. 1. Выкопировка с плана горных работ пл. Полысаевский-2 и вертикальный разрез ко всей толще горных пород
Г еотехнология
-р^
ьо
Дг 17057
Рис. 2. Выкопировка с плана горных работ по пласту Полысаевский-2 .Геологический разрез по дегазационным скважинам лавы № 886
А. В. Ремезов, А. В. Бедарев
Рис. 3. Принципиальная схема газоснабжения
Таблица 1. Параметры скважин столба 884
Параметр Ед. изм. Значение
1. Глубина бурения м До почвы пласта «Полысаевский-2»
2. Глубина обсадки м До кровли пласта «Красноорловский»
3. Рабочий диаметр скважины мм 150-200
4. Расстояние между скважинами м 150-180
5. Расстояние до вентиляционного штрека м 60-70
Таблица 2. Показатели работы технологической схемы. Извлечение и утилизация шахтного метана
Параметры Ед. изм. Значение
1. Число скважин в работе шт. 4
2. Расход газа на выходе ВНС м3/мин. 70
3. Концентрация метана % 35-50
4. Влажность газа в трубопроводе г/м3 4
5. Температура газа на выходе ВНС град. 35
6. Давление газа на выходе ВНС МПа 0,15
Рис. 4. Типовая технологическая схема утилизации газа метана в котельных шахт
Опытным путем было установлено, что каждая скважина лав 875-876 и 886 дает стабильный дебит метановоздушной смеси в 20 м3/мин. при концентрации метана 45-60%. Скважины лавы 884 имеют переменную концентрацию метана от 5до 60%. Низкие концентрации метана наблюдаются сразу после подработки скважины лавой и при ее отходе до 40-50 м. В связи с этим в этот период скважина отдает газ не в магистральный газопровод, а в атмосферу.
Подключение скважины к магистральному газопроводу должно было производиться после того, как концентрация в ней метана стабильно будет выше 30%.
Перемонтаж ПВНС3 и ПВНС4 по мере подвигания лавы должен производиться в обычном порядке.
Дополнительные скважины лав 875-876 и 886 должны были являться резервом для обеспечения надежного газоснабжения котельной.
Показатели работы технологической схемы на выходе стационарной вакуум-насосной станции представлены в табл. 2.
Разработанная технологическая схема должна была обеспечивать газоснабжение котельной Е течение одного года (1989). В дальнейшем после отработки лавы 884 она станет аккумулятором метана, метан будет поступать также из вновь вводимой лавы. Решение о перемонтаже схемы
газоснабжения должно приниматься по результатам замеров расходов и концентраций метана на действующих скважинах.
Стационарная вакуум-насосная станция,
газопровод между БНС и котельной и котельная оборудуются согласно типового проекта
института «Донецкуглеавтоматика» (или
проектов, разработанных институтом «Караганда-гипрошахт»).
Типовая технологическая схема утилизации шахтного метана в котельной, разработанная институтом «Донецкуглеавтоматика»
представлена на рис .4.
Реализация разработанной технологической схемы извлечения и утилизации шахтного метана включает следующие этапы:
- по техническому заданию ПО «Ленинскуголь» в соответствии с настоящими техническими условиями и типовым проектом института «Донуглеавтоматика» проектная контора объединения должна была осуществлять разработку рабочего проекта;
- монтаж газопроводов КИП, запорной арматуры, переоборудование котельной должна была осуществлять энергомеханическая служба шахты;
- эксплуатацию газового хозяйства должна была осуществлять энергомеханическая служба шахты.
Ожидаемый экономический эффект.
Экономический эффект от внедрения разработанной технологической схемы извлечения метана и его утилизации в шахтной котельной формируют следующие факторы:
• снижение затрат на дегазацию при отработке вышележащих пластов в свите, дегазированных в результате разгрузки при подработке их лавами пласта «Полысаевский-2». Эта составляющая может быть оценена в будущем при ведении горных работ по вышележащим пластам;
• экономия угля за счет его замены шахтным метаном.
В течение года разработанная схема газоснабжения котельной обеспечит подачу 12,25 м3 чистого метана, что эквивалентно по теплотворной способности 15,0 тыс. т. угля. При отпускной цене угля 10 руб./т, прямой экономический эффект составит 150,0 тыс.руб. Затраты на переоборудование котельной составят 25,0 тыс. руб./т, монтаж газопровода - 16,0 тыс. руб.
Экономическая эффективность внедрения разработанной технологической схемы извлечения и утилизации шахтного метана должна была составить 150,0-25,0-16,0=109,0 тыс.руб. в це-
нах того времени.
На разработанные проектные решения по дегазации, утилизации и использованию шахтового газа метана не были осуществлены в связи с последующими событиями в угольной промышленности России.
В настоящее время реанимируются старые проектные решения, описанные выше, а также рассматривается вопрос о попутном использовании газа метана при отработке пластов Надбайка-имского и Байкаимского.
□ Автор статьи:
Ремезов
Анатолий Владимирович , докт. техн. наук, проф. каф. разработка месторождений полезных ископаемых подземным способом КузГТУ, тел. 8 (3842) 39-69-09
Бедарев
Алексей Викторович, соискатель каф. разработка месторождений полезных ископаемых подземным способом КузГТУ, тел. 8 (384-56) 4-49-33
УДК 622.014.5.
О. А. Татаринова
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРИНЦИПОВ ТРАНСПОРТНОЙ ЛОГИСТИКИ ПРИ ОСВОЕНИИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ (УШАКОВСКОЕ МЕСТОРОЖДЕНИЕ, УЧАСТОК «СЕРАФИМОВСКИЙ»)
По мере развития рыночной экономики в стране, повышение эффективности транспортного процесса требует новых подходов к организации перевозок. Это привело к появлению нового направления - транспортной логистики как системы по перемещению каких-то материальных предметов, веществ и пр. из одной точки в другую по оптимальному маршруту. Основным ее элементом
является транспорт. Транспорт в цепи производственной логистики, как на открытых, так и подземных горных работах играет ведущую роль, обусловливая до 60% себестоимости добычи полезного ископаемого. При его транспортировании внутри горного предприятия осуществляется решение двух задач - производственной и транспортной логистики, которые связаны между собой
единым технологическим процессом. Под таким процессом в данном случае понимается комплексная технология, в рамках которой на основе системного подхода осуществляется четкое взаимодействие элементов логистической системы [1].
Основным из принципов логистики является принцип оптимальности, определяющий характеристику уровня качества (оптимальное решение задачи, оптимальный план, оптимальное управление). Характерной чертой развития логистической системы является выбор наиболее подходящего варианта системы: оптимальная траектория, оптимальное распределение, оптимальное функционирование и т. п. Задача заключается не в том, чтобы найти решение лучше существующего, а в том, чтобы найти самое лучшее решение из всех возможных. Исходя из данного принципа, оптимизации решение принимается всегда так , чтобы благодаря выбранной альтернативе - соотношению затрат и результата, осуществлялось бы оптимальное достижение поставленных целей. [2]
В основу алгоритма поиска оптимальных маршрутов резонно положить метод динамического программирования [3], что позволяет искать несколько оптимальных вариантов оптимальных трасс для различных видов транспорта между двумя или несколькими пунктами в условиях сложного рельефа местности, наличия «запретных зон» (построек, болот, оврагов и т.д.). Кроме по-
строения оптимальных сетей дорог предусматриваются и решение частной задачи - оптимального примыкания новых коммуникаций к существующим магистралям.
При решении этой задачи строится координатная сетка, охватывающая участок магистрали. Затем просчитываются оптимальные трассы от контура участка и в точках пересечения магистрали с узлами координатной сетки проставляются значения целевой функции на строительство и эксплуатацию примыкающей трассы. В результирующей матрице отыскивается элемент с минимальной длиной, соответствующий пересечению одного из узлов координатной сетки с магистралью (рис.1). Это точка - оптимальный пункт примыкания к магистрали [4].
В качестве объекта исследования выбран участок «Серафимовский» расположен в Промыш-ленновском районе Кемеровской области. В районе участка горнодобывающая промышленность отсутствует, он расположен рядом с двумя магистральными железными дорогами. Запасы угля на «Серафимовском» составляют порядка 163 млн. т по марочному составу угли участка относятся к маркам Г, ГЖ, и ГЖО. Ориентировочный размер шахтного поля по простиранию 4,5 - 5км и по падению 4,0 - 4,5км.
В результате проведенной работы получена транспортно-технологическая характеристика на
Рис. 2. Транспортно-технологическая характеристика участка «Серафимовского» Ушаковского месторождения : @ - оптимальная точка примыкания к существующей железнодорожной магистрали, ----оптимальная трасса подъездного пути, — контуры участка, ' - изолинии равных рас-
стояний
поверхности участка. Найдена оптимальная точка (8) примыкания к существующей железнодорожной магистрали. В этом случае все затраты по работе наземного транспорта будут минимальными. Также при решении данной задачи можно определить любую точку в пределах просчитанного участка.
Практическая ценность заключается в эффективном решении задачи размещения технологиче-
ских объектов на поверхности поля угледобывающего комплекса, нахождение оптимального пути примыкания к существующим магистралям, размещение подъездных путей шахты на основе разработанного методического, алгоритмического и программного обеспечения. Снижается трудоемкость, время поиска и обоснования наилучшего проектного решения.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Галкин В.И.., Шешко Е.Е.. «Инженерная логистика погрузочно-разгрузочных транспортных и складских работ на горных предприятиях»: Учебное пособие для вузов. - М.: Горная книга, 2009. - 156 с.
2. Транспортная логистика: Учебник / Под общ. ред. Л.Б.Миротина. - 2-е изд., стереотип. - М.: Экзамен, 2005. - 512с.
3. Беллман Р., Дрейфус С. Прикладные задачи динамического программирования. - М., Наука, 1965.
4. Татаринова О.А., Оценка эффективности освоения участка «Серафимовского» Ушаковского месторождения методом транспортно-технологических характеристик. - Вестник КузГТУ, 2012, №2. С.26-27 .
□ Автор статьи:
Татаринова Оксана Андреевна мл. науч. сотр. Института угля СО
РАН
E-mail: [email protected]
