ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИНТЕНСИФИКАЦИИ СПОСОБОВ ДОБЫЧИ И ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА УГЛЯ В ЕДИНОМ ШАХТНОМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ КОМПЛЕКСЕ



Название:
ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИНТЕНСИФИКАЦИИ СПОСОБОВ ДОБЫЧИ И ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА УГЛЯ В ЕДИНОМ ШАХТНОМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ КОМПЛЕКСЕ
Тип: Автореферат
Краткое содержание:

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ


 


У першому розділі виконаний аналіз стану проблеми інтенсифікації видобутку та підвищення якості вугілля.


Найбільш перспективним з погляду добування метану для підвищення навантаження на очисні вибої є в Донецько-Макіївському районі шахти, що розробляють пласт m3 (ім. О.Ф.Засядька, ім. В.М. Бажанова, «Чайкине»), у Червоноармійському районі – шахти, що розробляють пласти l3 і d4 (ім. О.Г. Стаханова, «Краснолиманська», ШУ «Покровське»), у Краснодонському районі – шахти, що розробляють пласт i31 («Суходольська-Східна», ім. 50-річчя СРСР).


Максимальні дебіти і обсяги метану, що добувається свердловинами, пробуреними з поверхні, спостерігаються при наявності в покрівлі розроблювального пласта, крім вугільних пластів, потужних пластів газоносних піщаників.


Досвід каптажу метану з підробляємих вугільних пластів і порід свердловинами, пробуреними з поверхні, показує, що при сучасних цінах на спорудження свердловин добування метану для підвищення рівня видобутку технічно та економічно доцільне.


Найбільш повне добування метану із пластів-супутників і порід забезпечується з погляду підвищення навантаження на очисний вибій. Поточна дегазація найбільш ефективна при бурінні свердловин з вентиляційних виробок за очисним вибоєм. Нові способи добування газу є основою для інтенсифікації видобутку вугілля з очисних вибоїв. Уміле об'єднання поверхневої та підземної дегазації приводить до росту інтенсивності добування газу, зняття обмеження на навантаження на вибій по газовому факторі й росту продуктивності лав.


Аналіз застосовуваних у даний час способів інтенсифікації газовиділення з вугільного масиву показав, що пневмогідродинамічний вплив є найбільш ефективним для добування шахтного метану через поверхневі і підземні дегазаційні свердловини. Принципи його дії створюють умови для стабільного газовиділення, внаслідок ефективного тріщиноутворення з більшим радіусом деструкції вугілля, видалення кольматаційних утворень, а також порушення процесів кавітації, внаслідок застосування стисненого повітря. Загалом спосіб пневмогідродинамічного впливу є найбільш близьким аналогом технологій, застосовуваних у США та Німеччині.


Крім видобутку важливим питанням є підвищення якості вугілля шляхом його попередньої переробки перед збагаченням в умовах технологічного комплексу шахти. Практично весь обсяг добутого вугілля піддається переробці на кондиційні по крупності сорти за допомогою дроблення, здрібнювання, класифікації та інших процесів збагачення. Якщо врахувати, що ці процеси є найбільш складними, трудомісткими та енерговитратними, то закономірний висновок про те, що розвиток і вдосконалювання техніки та технології переробки вугілля, у тому числі класифікації по крупності, є однією з головних проблем гірничого виробництва. Разом з тим, наукова база проектування оптимальних процесів і машин для переробки вугілля в межах шахтного технологічного комплексу поки недостатньо розвинена.


Для опису пружних коливань і напружено-деформованого стану багатопрогонової гнучкої робочої поверхні вібраційних транспортно-технологічних машин з гуми необхідна континуальна модель навантаження, що описувала б найбільш істотні із зазначених позицій сторони взаємодії технологічного навантаження й робочого органа в інтенсивних режимах вібрації. Такі дослідження продовжують апробовані на дискретних моделях традиції віброреологічного опису процесів ударної взаємодії.


Найбільший внесок у дослідження та розробку технологій вилучення метану внесли наукові школи України - ДонВУГі, ДонДТУ, ДонНТУ, ІГТМ НАН України, МакНДІ, НГУ, та Росії - ІГС ім. О.О.Скочинського, ІПКОН, МГІ, СхідНДІ, ПечорНДІ, та ін., а також учені Австралії, Німеччини, Польщі, США. Значний внесок у розвиток процесів вібраційної переробки мінеральної сировини у рідині, у розробку і впровадження вібраційного устаткування для розділення мінеральної сировини по крупності та щільності внесли вчені «Діпромашзбагачення», ДонНТУ, ІГТМ НАН України, НГУ, «УкрНДІвуглезбагачення», а також близького зарубіжжя ІОТТ, НВК «Механобртехніка», МДГУ та ін.


Викладені технічні проблеми є основними, що стоять перед вуглевидобувною й переробною галуззю, а їхнє комплексне вирішення в рамках однієї шахти дозволити досягти найбільшої ефективності її роботи. У зв'язку із цим, установлення закономірностей і розробка методів та засобів інтенсифікації пневмогідродинамічного впливу на вуглепородний масив і тонкошарового гідропросівання вугілля для підвищення ефективності видобутку метану й переробки вологих рядових вугіль перед збагаченням, є актуальною науково-прикладною проблемою, що має важливе значення для підвищення ефективності та безпеки роботи вугільних шахт.


Сформульовано мету, завдання та методи досліджень.


У другому розділі проведені експериментальні дослідження та установлені закономірності фізики потоку газу до поверхневих дегазаційних свердловин.


У глибоких шахтах з високою багатогазовістю масиву гірських порід для підвищення навантаження на очисний вибій доцільно вилучати метан до початку та під час очисних робіт. Роботу кожної свердловини треба інтенсифікувати після зменшення її газовіддачі.


Вертикальні свердловини, пробурені з поверхні для зменшення припливу метану у виробки, повинні підключатися до вакуум-насосів. При вакуумі 200 мм рт. ст. дебіт свердловин збільшується у два рази. При інтервалі буріння свердловин більше 100 м і швидкості посування очисного вибою до 2 м/добу загальний дебіт метану на виїмковій дільниці зменшується менш 30 %. Основний вплив на багатогазовість виїмкової дільниці здійснюють дві-три свердловини, найближчі до очисного вибою, при цьому зменшується дебіт метану як у виробках, так і в підземних свердловинах.


Досвід практичного застосування способів інтенсифікації виділення метану з вугільних пластів і порід, нерозвантажених від гірського тиску, шляхом гідровпливу на них з метою розриву або розчленування показав, що ефективність їх мала, не забезпечує необхідного зменшення газоносності дегазуємих пластів і порід та окупності витрат на їхню реалізацію. Застосування способів попередньої дегазації з гідровпливом на вугільні пласти й породи утрудняється складністю очищення води, що витягається зі свердловин, до необхідного рівня. Необхідно продовжити пошук нових способів впливу на вуглепородний масив, що забезпечують зниження його сорбційної здатності та збільшення проникності. Не слід застосовувати вертикальні свердловини як єдиний засіб добування газу для підвищення навантаження на вибій у зв'язку з їхньою ненадійністю й нестабільною ефективністю.


Найбільш повне добування метану із пластів-супутників і порід забезпечується комплексним застосуванням поточної і випереджальної дегазації. При стовпових системах розробки без підтримки вентиляційних виробок за очисними вибоями максимальна ефективність дегазації забезпечується комплектом свердловин, пробурених над діючою лавою, над вентиляційною виробкою і над суміжною відпрацьованою лавою.


Свердловини поперед очисного вибою варто бурити з випередженням не менш 150 м і підключати до газопроводу. Це забезпечує попередню дегазацію газоносних піщаників. Залишення свердловин з'єднаними з газопроводом після підробітку їх очисним вибоєм збільшує дебіт каптуємого метану на 25-30 %. Комплекс трьох груп свердловин, що функціонують спереду й за очисним вибоєм, забезпечує добування 50 % загального дебіту метану з покрівлі.


Досліджено деякі аспекти фізики потоку газу до поверхневих дегазаційних свердловин. Установлено, що даний двофазний потік газу з водою підкоряється закону нестисливої рідини. Для інтенсифікації цього потоку доцільно знижувати рівень води в свердловині, а її вакуумування, як правило, не дасть практичного результату.


Для вивчення типу потоку газу в присвердловинній зоні необхідно встановити залежності його депресії  від витрати газу . Однак початковий тиск газу на контурі живлення  не можна виміряти, а можна одержати тільки побічно - по декількох значеннях  при різних значеннях забійного тиску , тобто тиску в точці стоку.


Таку можливість представляють результати вимірів на свердловині МТ-304 шахти ім. В.М. Бажанова. Тиск газу на устя свердловини  й дебіт  регулювали установкою на поверхневому трубопроводі шайби з діаметрами прохідного отвору 3 і 5 мм. Отримано дві групи пар значень  і . Перша група: =0,05 МПа - =10,2 м3/хв. і =1,2 МПа - =6,8 м3/хв.; друга група: =0,76 МПа - =5,4 м3/хв. і =2,43 МПа - =2,4 м3/хв. (значення  вказує: на скільки тиск в усті свердловини вище атмосферного).


 


Лінійна залежність  від  справедлива тільки для нестисливої рідини, до якої метан не відноситься. Тому варто вважати, що для присвердловинної зони характерний двофазний потік метану і води. Такий висновок узгоджується з результатами новітніх фундаментальних досліджень: гідродинаміка мікродисперсного двофазного потоку підкоряється законам нестисливої рідини. Характер лінії графіка на риc. 1а (практично пряма) указує на ламінарний потік нестисливої рідини. Тому можна вважати, що приплив води в свердловину обумовлений не тільки водоносними горизонтами, представленими вапняками, але й вугільними пластами в зоні розвантаження, десорбуючими метан і воду (таку десорбцію неодноразово вдавалося спостерігати при підйомі проб вугілля по стовбурі, коли в результаті падіння тиску бурхливо починався процес десорбції води, що конденсується в капілярі приладу, який вимірює десорбцію).

 


Обновить код

Заказать выполнение авторской работы:

Поля, отмеченные * обязательны для заполнения:


Заказчик:


ПОИСК ДИССЕРТАЦИИ, АВТОРЕФЕРАТА ИЛИ СТАТЬИ


Доставка любой диссертации из России и Украины