CC BY
43
---------------------------------------- © В.Н. Костеренко, О.В. Смирнов,
2011
УДК 622.817.9:661.184.35
В.Н. Костеренко, О.В. Смирнов
О КОЛИЧЕСТВЕННОЙ ОЦЕНКЕ НОРМИРУЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ ДЕГАЗАЦИИ УГОЛЬНЫХ ШАХТ
Приведена количественная оценка нормируемых параметров дегазации угольных шахт. Ключевые слова: нормируемые параметры, дегазация, угольные шахты.
Согласно пункту 2 статьи 14 ФЗ от 20.06.1996 № 81-ФЗ [1]: "При добыче (переработке) угля (горючих сланцев) в целях снижения содержания взрывоопасных газов в шахте, угольных пластах и выработанном пространстве до установленных допустимых норм проводятся работы по вентиляции шахт и дегазация. Допустимые нормы содержания взрывоопасных газов в шахте, угольных пластах и выработанном пространстве, при превышении которых дегазация является обязательной, устанавливаются Правительством Российской Федерации".
В настоящее время отсутствуют установленные Правительством Российской Федерации допустимые нормы содержания взрывоопасных газов в шахте, угольных пластах и выработанном пространстве, при превышении которых дегазация является обязательной. В этой связи действуют требования пункта 278 [2], согласно которым дегазация должна осуществляться в газовых шахтах, когда средствами вентиляции невозможно обеспечить содержание метана в воздухе в пределах установленных норм.
Условия эксплуатации и режимы работы дегазационных систем определяются проектами, разработанными в соответствии с порядком, установленным Ростехнадзором [3]. Сроки и объёмы реализации мероприятий по дегазации
устанавливаются в разделе "Дегазация" проектов строительства (реконструкции) шахты и паспортов выемочных участков, проведения и крепления подземных выработок на основании требований пунктов 36, 37 [2] и рекомендаций пунктов 8, 9, 10 [3].
Согласно пункту 5 [3] дегазация угольных пластов должна применяться, когда метаноносность пласта составляет 13 м3/т с. б. м. и более. После взрыва метановоздушной смеси, произошедшего в филиале "Шахта Ульяновская" ОАО "ОУК "Южкузбассуголь" 19 марта 2007 года, пунктом 5.3.15 приложения к приказу № 451 Федеральной службы по экологическому технологическому и атомному надзору от 05.07.2007 № 451 запрещается проектирование отработки пластов угля с природной газоносностью более 9 м3/т без их предварительной дегазации, а также эксплуатация шахт, на которых осуществляется отработка угольных пластов с газоносностью более 9 м3/т без проведения дегазации.
Оба требования (13 м3/т с. б. м. и 9 м3/т) рекомендательных документов не соответствуют основному требованию пункта 278 [2], в части применения дегазации в случаях невозможно обеспечить содержание метана в воздухе в пределах установленных норм средствами венти-
ляции и как следствие этого отменяют требования пункта 268 [2].
К сожалению, отсутствуют официальные обоснования, устанавливаемых рекомендательными документами, пределов метаноносности угольных пластов (13 м3/т с. б. м. и 9 м3/т), при которых необходимо проведение предварительной дегазации.
В статье [4] отмечается что: "значение нижнего предела метаноносности пласта, равное 13 м3/т с. б. м., дано исходя из имеющегося опыта предварительной дегазации неразгруженных пластов угля подземными скважинами. В тоже время в разнообразных горнотехнических условиях отработки угольных пластов с различными газодинамическими и физико-механи-ческими свойствами, петрографическим составом углей и нагрузками на очистные забои уровень нижнего предела метаноносно-сти подвергаемого дегазации неразгруженного пласта угля может быть иным и, естественно, требует научного обоснования". Следовательно, установление жёсткого, одинакового для всех шахт нижнего предела метаноносности угольных пластов, при которых необходимо поведение предварительной дегазации не совсем корректно, так как для обоснования нижнего предела метано-носности угольных пластов необходимо учитывать, как минимум, следующие, характерные для конкретных горнотехнических условий, параметры:
1) природную метаноносность пласта (фактическую или прогнозную, по данным геологоразведочных работ);
2) газопроницаемость пласта;
3) природное давление метана;
4) пористость угля и горных пород;
5) трещиноватости угля и горных пород;
6) сорбционные свойства угля;
7) газоотдачу в дегазационные скважины;
8) сечение призабойного пространства лавы для прохода воздуха;
9) допустимую скорость движения воздушного потока в лаве;
10)фактическую (ожидаемую) концентрацию метана в поступающем в лаву воздухе;
11)метаноносность массива угля в зоне выемки;
12)остаточную метаноносность угля, выдаваемого из лавы;
13)производительность очистного комбайна (скорость подачи комбайна);
14)ширина захвата комбайна;
15)скорость перемещения отбитого угля (горной массы) конвейерами;
16)технические возможности вентиляционной системы;
17)фактическую нагрузку на лаву.
Кроме этого остаётся не понятным
устанавливаемые пределы метаноносно-сти угольных пластов (13 м3/т с. б. м. и 9 м3/т) на действующих шахтах относятся к прогнозной газоносности пласта, определённой по данным геологоразведочных работ, или к фактической, определённой в процессе ведения горных работ.
В [5] отмечается что: "... не представляется учесть все факторы, влияющие на весьма сложное распределение газа в угленосной толще. Технические средства и методы изучения газоносности при ведении геологоразведочных работ недостаточно совершенны. Поэтому прогнозные данные по газоносности угольных пластов, полученные в процессе геологоразведочных работ, должны уточняться в процессе строительства и эксплуатации шахты по мере получения новых материалов”.
Согласно [5] для определения количественных показателей газоносности
применяются методы прямого и косвенного определения природной газоносности угольных пластов и вмещающих пород.
Метод прямого определения природной газоносности угольных пластов имеет низкий коэффициент срабатывания кернозаборников и как следствие этого не всегда удаётся отобрать пробы угля, породы и газа в их естественном соотношении и определить содержание газа в керне, близкое к природному.
Метод определения потенциальной метаноносности угля (косвенный метод) сводится к установлению газоносности угля или породы по их газоёмкости, полученной лабораторным путём, для условий давления газа и температуры, замеренных в скважинах в угольном пласте. Согласно этому методу сначала собирают газ, выделившийся при комнатной температуре, затем при термовакуумной дегазации (нагрев пробы в водяной ванне до 60^90° С при остаточном вакууме 5^10 мм рт ст), а затем после дробления пробы в условиях термовакуумной дегазации. Остаточная метано-носность угля определяется по объёму метана, извлечённого из пробы при комнатной температуре и давлении. При этом объёмы газов, извлечённых из га-зосборника или керноприёмника, приводятся к нормальным условия (760 мм рт ст и 0 0С), а не к условиям в действующей шахте. Не понятно, почему остаточная метаноносность угля не определяется как разность между суммарным объёмом газа и объёмом метана, извлечённого из пробы при комнатной температуре и давлении. Такой подход наиболее отражает реальные условия га-зовыделения в шахте.
Данные, полученные "Методом определения природной газоносности угольных пластов по данным газовых съёмок в горных выработках шахт"
(косвенный метод) согласно [5]: ”наибо-лее полно характеризуют природную газоносность угольных пластов в пределах действующих шахт”.
В пункте 3.2.1 [6] указано что: ”Значения ожидаемого абсолютного газо-выделения, входящего в формулы для расчёта расхода воздуха, должны определяться по фактической газоносности выработок данного шахтопла-ста. В тех случаях, когда сведения о фактической газообильности отсутствуют или не могут быть использованы (при вскрытии новых пластов, при изменении систем разработки), допускается расчёт ожидаемого метановы-деления по природной метаноносно-сти угольных пластов”.
Из вышеприведённых нормативных документов следует, что для действующих шахт рекомендации пункта 5.3.15 Приказа Ростехнадзора, в части величины природной газоносностью (более 9 м3/т), относятся к фактической газоносности, определённой в процессе ведения горных работ. Однако специалисты Ростехнадзора, Главгосэкспертизы и как следствие проектных и экспертных организаций требуют, чтобы применялись значения прогнозной газоносности пласта, определённой по данным геологоразведочных работ.
Необходимо отметить, что параметры, определяемые методиками, изложенными в [3, 5, 6] являются прогнозными (ожидаемыми) цель и задача которых корректно (достоверно) определить технические показатели вентиляции и дегазации с целью минимизации риска не выполнения нормативных требований, установленных [2] для эксплуатирующих шахт. Определяемые параметры указывают границы технических возможностей средств вентиляции и дегазации, и позволяют заблаговременно оценить влияние факторов аэрологиче-
ской безопасности на эффективность эксплуатации шахты (выбор технологии добычи, вскрытия и подготовки месторождения, техники и оборудования). Недооценка, как и переоценка параметров рудничной аэрологии на стадиях планирования и проектирования горных работ негативно влияют на эффективность эксплуатации шахты. Не целесообразно приобретать мощное, дорогое горношахтное оборудование, которое по факторам проветривания не будет эксплуатироваться с наивысшим КПД, или которое может быть потеряно в результате аварии. Следовательно, собственник угольного предприятия заинтересован в наиболее корректном прогнозе (оценке) уровня риска недополучения планируемых материальных выгод по причине не эффективного использования горношахтного оборудования или остановки ведения горных работ из-за не выполнения нормативных требований, установленных ПБ 05-618-03, в части аэрологической безопасности. Таким образом, на действующих шахтах требования ПБ 05-618-03 обеспечивают Конституционные права людей на труд в безопасных условиях и федеральный орган исполнительной власти, специально уполномоченный в области промышленной безопасности должен осуществлять контроль и надзор исполнения этих требований. Следовательно, остановка ведения горных работ является наиболее эффективным средством стимулирования собственников угольных предприятий соблюдать нормируемые требования промышленной безопасности, чем установление единого для всех шахт жёсткого предела метанонос-ности пласта, при котором необходимо выполнять предварительную дегазацию пласта на действующих шахтах.
Согласно рекомендациям пункта 1 приложения 2 [3] критерием, опреде-
ляющим необходимость выполнения работ по дегазации источников метановы-деления, является повышение метано-обильности выработок I сверх допустимой по фактору вентиляции 1В (без дегазации), т.е.
I > 1в =
0,6 V S(с - с0)
k,.
(1)
где I - метанообильность выработки (фактическая или по прогнозу), м3/мин; 1В - допустимое по фактору вентиляции метановыделение в выработку без дегазации источников метановыделения, м3/мин; V - скорость движения воздуха в
выработке, м/с; S - сечение выработки
2
для прохода воздуха, м ; с - допустимая концентрация метана в вентиляционной струе, %; со - концентрация метана в поступающей вентиляционной струе, %; кн
- коэффициент неравномерности мета-новыделения;.
Анализ формулы 1 показывает, что значение 1В не зависит от природной газоносности пласта и нагрузки на очистной забой, а напрямую зависит от сечения очистной выработки для прохода воздуха, т. е. допустимое по фактору вентиляции метановыделение в выработку без дегазации источников метано-выделения при поперечном сечении лавы 4 м2 будет в 4 раза меньше чем в лаве с поперечным сечением 16 м2 при одинаковой газоносности пласта и газо-обильности лавы. Например при Кн = 1,28, Со = 0, V = 4,0 м/с и поперечном сечении лавы 4 м2 1В4 = 7,3 м3/мин, а при
1 г 2 т 16
поперечном сечении лавы 16 м 1в = =30,0 м3/мин. Необходимо отметить, что в формуле 1 отсутствует коэффициент, учитывающий утечки воздуха из лавы (Коз или Кутв), который составляет 1,2^1,4. Применение данного коэффициента позволяет на 20^40 % увеличить значение 1В.
При разработке проектов дегазации на шахтах УД АО "Миттал Стил Темир-
тау" (Казахстан) данный коэффициент применяется .
0,6 Von. max Sou . min (c - c0)K ут.в
I > IB =
k,,
(2)
В табл. 1 приведены данные результатов определения 1В в зависимости от минимального поперечного сечения лавы и применения коэффициентов утечек воздуха в лаве (схемы проветривания выемочного участка).
Анализ данных табл. 1 показывает, что при одинаковой природной газоносности пласта (например, 13 м3/ т. с. б. м), но разной мощности вынимаемого пласта (применяемого комплекса), значение 1В изменяется от 7,3 м3/мин до 37,5 м3/мин. С учётом схемы проветривания выемочного участка значение допустимого по фактору вентиляции мета-новыделения в выработку без дегазации источников метановыделения изменяется от 7,3 м3/мин до 52,5 м3/мин.
Ожидаемое абсолютное метановыде-ление из разрабатываемого пласта зависит от нагрузки на очистную выработку и определяется по формуле [10]
I = ХКтАр ^ (3)
п 1440 V ’
х( КТ У + К (1 - Кт у) е-п г¥°Ч), мъ! мин.
где А р - максимальная нагрузка на очистной забой по газовому фактору, т/сут. Определяется технической возможностью комбайна с учетом конкретных горно-геологических условий; VoЧ -среднесуточная скорость подвигания очистного забоя, м/сут; Х - природная метаноносность разрабатываемого пласта (с учетом фактического или необходимого коэффициента эффективности дегазации разрабатываемого пласта Кдег.пл), м3/т; кпл - коэффициент дренирования пласта подготовительными выработками; КТУ - коэффициент, учитывающий степень дегазации отбитого уг-
ля при его транспортировании по выработкам участка; К - коэффициент, характеризующий метаноносность пласта на кромке свежеобнаженного забоя; Х0 -остаточная метаноносность угля, м /т; п1 - коэффициент, характеризующий газо-отдачу пласта через обнаженную поверхность очистного забоя.
В табл. 2 приведены данные результатов определения ^ по формуле 3 в зависимости от природной метаноносно-сти разрабатываемого пласта и суточной нагрузки на лаву.
Анализ данных табл. 2 показывает, что в зависимости от нагрузки на очистной забой, при одинаковой природной газоносности пласта (например, 10 м3/ т) значения ожидаемого абсолютного ме-тановыделения из разрабатываемого пласта изменяется от 1,8 м3/мин до 23,3 м3/мин.
Из совместного анализа данных табл. 1 и 2 следует, что, например, для условных лав поперечного сечения 5 и 16 м2 можно, не нарушая требования пункта 278 [2], не проводить предварительную дегазации разрабатываемого пласта в диапазоне нагрузки на очистную выработку:
- лава S= 5 м2, ^ =Iпл = 9,4^13,2 м3/мин, при природной газоносности пласта (Х) = 9 м3/т допустимая нагрузка Асут= 12 тыс. т, при Асут = 6 тыс. тонн без дегазации можно работать при природной газоносности разрабатываемого пласта до 19 м3/т; - лава S = 16 м2, ^ = ^ = 30^42 м3/мин, при Х=9 м3/т допустимая нагрузка Асут > 20 тыс. т, при Асут= 20 тыс. тонн без дегазации можно работать при природной газоносности разрабатываемого пласта до 19 м3/т.
Согласно изложенным в [6] методикам определения расчётного количества воздуха, необходимого для проветривания очистной выработки и выемочного участка, в расчётах принимается не при-
родная метаноносность, а разница между природной и остаточной газоносностью (Х-Х0). Например, при природной газоносности угля 9 м3/т и остаточной газоносности 2 м3/т, в расчётах будет участвовать метаноносность равная 7 м3/т, которая будет ниже устанавливаемого (13 м3/т с. б. м. и 9 м3/т) нижнего предела метаноносности пласта, при котором необходимо выполнять предварительную дегазацию пласта. В нормативных и рекомендательных документах отсутствуют разъяснения о том, что значения метаноносности пласта (13 м3/т с.
б. м. и 9 м3/т) принимаются с учётом остаточной газоносности или без учёта.
Практика ведения горных работ показывает, что значения природной и остаточной газоносности, а также ожидаемой газообильности определяемые по методикам, изложенным в [5, 6], часто не соответствуют фактическим значениям, полученным в процессе ведения горных работ. Особенно это характерно для остаточной метаноносности пласта, которая в несколько раз занижена, по сравнению с фактической остаточной газоносностью, что в свою очередь приводит к завышению разности Х-Х0.
В табл. 3, в качестве примера, приведены данные по лавам шахты "Им. С. М. Кирова", на которых применялась предварительная дегазация разрабатываемого пласта.
Из табл. 3 следует, что прогнозное значение остаточного количества метана должно (Х0 = 2 м3/т) составлять 2,3^3,3 млн. м3 или 18^20 %. По факту остаточная метаноносность составила 70^75%, т. е. почти в 4 раза выше прогнозных данных.
Таким образом, в случае применения предварительной дегазации на пластах с природной газоносностью угля Х = 9^11 м3/т и фактической остаточной газонос-
ностью Х0 = 7^9 м3/т (в условиях шахты "Им. С. М. Кирова") с помощью предварительно дегазации можно будет снять 1^2 м3/т, при этом суммарный объём каптируемого метана будет составлять 1^2 м3/мин.
Многолетний опыт применения предварительной дегазации на шахтах ОАО "СУЭК-Кузбасс" и Карагандинского угольного бассейна [8, 9] показывает, что суммарный съём метана достигает 2^6 м3/мин при природной метано-носности пластов 15^20 м3/т. При этом концентрация метана в каптируемой воздушной смеси составляет 2^15 %.
При таком количестве извлекаемого метана максимальное количество метановоздушной смеси, которое должно транспортироваться по дегазационным трубопроводам, проложенным в горных выработках, должно составлять 2/0,25^6/0,25 или 8^24 м3/мин.
С учётом суммарной протяжённости дегазационной сети 5^10 км, и нормируемых подсосов воздуха в дегазационной трубопровод, практически невозможно добиться безопасной концентрации метана (более 25 %) по
384
Таблица 1
Определение допустимого по фактору вентиляции метановыделения в выработку без дегазации источников метановыделения.
Параметры Минимальное сечение лавы (Уоч.т1П). м2
4 5 6 7 а 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Коз= 0 <3: 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 64 68 72 76 80
Коз= 1^25 Оз 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100
Куг= 1,4 Оз 22:4 28 33,6 39,2 44,8 50,4 56 61,6 67,2 72,8 78,4 84 89,6 95,2 100.8 106.4 112
Коз= 0 Кн1 1.32 1,28 1,28 1,28 1,28 1,28 1,28 1,28 1,28 1,28 1,28 1,28 1,28 1,28 1,28 1,28 «И N т—1
Коз= 1,25 Кн- 1.32 1,28 1,28 1,28 1,28 1,28 1,28 1,28 1,28 1,28 1,28 1,28 1,28 1,28 1,28 1,28 00 <ч 1—1
Куг= 1,4 Кнз 132 1,28 1,28 1,28 1,28 1,28 1,28 1,28 1,28 1,28 1,28 1,28 1,28 1,28 1,28 1,28 1,28
Коз= 0 1В1 7,3 9,4 11,3 13,1 15,0 16,9 18,8 20,6 22,5 24,4 26,3 28,1 30,0 31,9 33.8 35.6 37.5
Коз= 1,25 1вз 9.1 11,8 14,1 16,4 18,8 21,1 23,4 25,8 28,1 30,5 32,8 35,2 37,5 39,8 42,2 44.5 46.9
Куг 1,4 1вз 10^2 13,2 15,8 18,4 21,0 23,6 26,3 28,9 31,5 34,1 36,8 39,4 42,0 44,6 47.3 49.9 52,5
385
Таблица 2
Определение ожидаемого абсолютного метановыделения из разрабатываемого пласта в зависимости от нагрузки на очистную выработку.
386
Таблица 3
Данные по лавам шахты "Им. С. М. Кирова", на которых применялась предварительная дегазация разрабатываемого пласта
№ п п Наименован ие пласта, выемочного участка і О нС о о X Сі- (—. % ■нз Я ¡33 о ІГ-І а й & з" о &а и Ш п ггГ £ и *9 0 X 1 X Ее. сь X _с_ Природная метаноноснос ть пласта, м3/т_с.б_м. £5 и о X о X -¿И О ^тї_1 _ 3 рз- а. X _п_ X X § — £п X Ё. г_; Суммарный объём метана. млн. м3 Факшческа я метанообип ьность пласта К ■а X ш N 1> - X 0 5= ш 1« -0- х ? X р3 1 Р: Л О о о А X X сЗ § в Й -и 5 е: ^ -а к сз ь5- р С_ X Сі_
геологические данные фактические данные
.= І Й ■а о_ ■а ■и X ш 5Х х £3 о ’В X І о § >ё 1 І Е= Сі_ -V К сс О V; § С. X а * — 2 -і Ё & ^ о 5 £ % рс ’3 а § и 'І е-< В и К з: Й СП ,5 № ■ еп й £ ? £ 5 £ X ¿Т5 О
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
1. ЛАВА 24-48 1 069 914 7,0 7,5 14 17 16 13,7 6 400 12,5 2,3 18,3 0,41 0,46 2,2 9,4 75,1 9,5 2,9 21.6 33 13,2
2. ЛАВА 24-49 1 101 919 9,0 7,5 14 1.7 16 13,4 9 000 12,3 2,3 1.8,7 0,41 0,47 2,1 9,3 76,0 9,1 2,7 20,6 3,4 12,9
3. ЛАВА 24-50 1 163 960 т,о 7,5 14 17 16 13,2 9 100 12,7 2,4 18,9 0,54 0,49 2,6 9,0 70,9 10,6 3,2 24,8 4,3 12,6
4 ЛАВА 24-51 1 635 1 з?л и к 7 5 п 15 14 11 Я 11 14 9 3.3 22,1 0 65 0 67 ? Я 10.8 72,6 10 Я 7 5 П 4 Я 10 Я
600
всей сети (в том числе в каждой скважине), которая нормируется требованиями пункта 268 [2]. Следовательно, в случаи применения предварительной дегазации пласта с газоносностью 9^11 м3/т в зоне поражающих факторов возможных взрывов метановоздушной смеси в дегазационном трубопроводе могут оказаться 10^20 км горных выработок. Так как дегазационный трубопровод должен прокладываться в выработках с исходящей струёй воздуха, а это, как правило, выработки, оборудованные ленточным конвейерным транспортом, то в этом случаи возникает угроза осложнения аварии взрывом угольной пыли.
Согласно данным табл. 3 приложения 3 [3] нормируемый коэффициент дегазации пласта, в зависимости от схем расположения пластовых скважин, составляет 0,15^0,5. Однако вызывают сомнения эти значения, так как согласно методике, изложенной в приложении 2
[3], фактическая эффективность дегазации оценивается коэффициентом дегазации Кд, равным отношению величины снижения газообильности горной выработки за счёт дегазации к газообильно-сти выработки без применения дегазации (формула 4).
I -I
Кд = —^~ (4)
I
?
где I' - метановыделение в выработку при применении дегазации, м3/мин.
Из формулы 4 следует, что фактическую (I) метанообильность выработки (в данном случаи лавы и вентиляционной выработки) нужно определять при отключенной пластовой дегазации. Практические отключения пластовой дегазации, которые обязаны проводить минимум два раза в год перед согласованием плана ликвидации аварии, показывают, что изменения метанообильности выра-
ботки находятся в пределах точности измерений (±1 %). Кроме этого непонятно, как учитывать дегазированный метан во время проведения выработок при подготовке лавы и проведении предварительной дегазации в течении 6^12 месяцев.
Согласно [3] нормируемый коэффициент предварительной дегазации разрабатываемого пласта должен составлять 0,15^0,5. Из табл. 3 видно, что на шахте "Им. С. М. Кирова" этот коэффициент дегазации фактически составляет
0,03^0,05. При определении фактического коэффициента дегазации учтены выше указанные методологические недостатки, которые не позволяют корректно определить реальную эффективность предварительной дегазации разрабатываемого пласта. К сожалению большинство авторов научных книг и статей по дегазации подменяют понятие коэффициента дегазации (К) показателем, долевого участия каптируемого средствами дегазации метана, в том числе предварительной дегазацией, в газовом балансе выемочного участка, лавы, выработки и шахты в целом.
Исходя из значений нормируемых коэффициентов дегазации пласта (0,15^0,5), верхний предел метанонос-ности пласта, при котором применение предварительной дегазации пласта подземными скважинами обеспечивает достижения газоносности пласта на уровне 9^11 м3/т составляет 10,6^18 м3/т, а с учётом данных табл. 3 (фактический Кд =0,01^0,05) составляет 9,1^9,5 м3/т.
Таким образом, проектирование горных работ на пластах с природной мета-ноносностью выше 18 м3/т, а ведение горных работ на пластах с природной метаноносностью выше 11 м3/т должно быть запрещено, так как рекомендуемыми [3] способами предварительной дегазации разрабатываемого пласта в
настоящее время нельзя достичь остаточного уровня природной газоносности пласта 9 м3/т.
Применение на шахтах России заблаговременной дегазации (за 5^10 лет) неразгруженных угольных пластов скважинами, пробуренными с поверхности, не имеет положительного опыта. Кроме того отсутствуют объективные экономические и технические оценки эффективности применения заблаговременной дегазации (за 5^10 лет) на шахтах России, а также нормативные или методические документы.
Выводы
Требования пункта 278 [2], в части осуществления дегазации метана на угольных шахтах в случаях, когда средствами вентиляции невозможно обеспечить содержание метана в воздухе в пределах установленных норм обеспечивают нормируемый уровень аэрологической безопасности, следовательно, вводить дополнительные нормы нет необходимости по следующим причинам:
1. Устанавливаемый нижний предел метаноносности пласта (13 м3/т с. б. м или 9^12 м3/т), при котором необходимо выполнять предварительную дегазацию пласта подземными скважинами соответствуют частным случаем, так как не учитывают нагрузку на очистной забой, сечение лавы, горнотехнические условия, газодинамические и фи-зико-механи-ческие свойства угля, а также петрографический состав углей и остаточную газоносность.
2. Нижний предел метаноносно-
сти угольных пластов на действующих шахтах, при котором необходимо выполнять предварительную дегазацию пласта должен относится к фактической метаноносности, определённой в процессе ведения горных работ.
3. Природная газоносность угля, определённая при геологоразведочных работах отражает (соответствует) газо-ёмкость угля, так как определяется в условиях, отличающихся от естественных условий действующей шахты.
4. Фактическая остаточная газоносность угля, определённая при ведении горных работ, намного больше остаточной газоносности угля, определённой при геологоразведочных работах. Поэтому на действующих шахтах при определении расчётного количества воздуха, необходимого для проветривания очистной выработки и выемочного участка принимать фактические значения природной газоносности и остаточной метаноносности пласта .
5. Фактическая эффективность предварительной дегазации не разгруженного пласта на шахтах ОАО "СУЭК-Кузбасс" составляет 1^5 %.
6. При газоносности пласта 11^18 м3/т и нормируемых коэффициентах дегазации (0,15^0,5) невозможно обеспечить значение 9 м3/т.
7. При газоносности пласта 9,5 м3/т и фактическом коэффициенте дегазации не возможно обеспечить 9 м3/т.
8. Отсутствует методика определения фактического коэффициента предварительной дегазации пласта.
9. При применении способов предварительной дегазации пласта, рекомендуемых РД-15-09-2006, на пластах с природной газоносностью 9^18 м3/т возможно каптировать 1^6 м3/мин метана.
10. При применении предварительной дегазации на пластах с природной газоносностью 9^18 м3/т в дегазационном трубопроводе возможно образование взрывоопасной концентрации метана.
11. Не корректно определяется эффективность предварительной дегаза-
ции разрабатываемого пласта, так как понятие коэффициента дегазации (К^) подменяется показателем, долевого участия каптируемого предварительной дегазацией метана, в газовом балансе выемочного участка, лавы и выработки.
1. ФЗ от 20.06.1996 № 81-ФЗ "О государственном регулировании в области добычи и использования угля, об особенностях социальной защиты работников организаций угольной промышленности", в ред. Федерального закона от 26.07.2010 N 186-ФЗ.
2. Правил безопасности в угольных шахтах, ПБ 05-618-03. М.: Федеральное государственное унитарное предприятие «Научнотехнический центр по безопасности в промышленности Госгортехнадзора России», 2004. -296 с.
3. Методические рекомендации о порядке дегазации угольных шахт, РД-15-09-2006.
4. Забурдяев В.С. Обоснование нижнего предела метаноносности подвергаемого дегазации угольного пласта. Горный информационно-аналитический бюллетень 2007 "Метан" -Сборник научных трудов по материалам М54 симпозиума "Неделя горняка - 2007".
5. Инструкция по определению и прогнозу газоносности угольных пластов и вмещающих пород при геологоразведочных работах. Согласована Госгортехнадзором СССР, 1977.
12. Проект "Инструкции по дегазации угольных шахт" в редакции 2010 года, находящийся на сайте Ростехнадзора, не гармонизирован с методическими документами по вентиляции и имеет множество методологических ошибок.
--------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
6. Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт. Согласовано Госгортехнадзором СССР, 1989. Далее по тексту Руководство.
7. Правила безопасности в угольных шахтах. Книга 3. Инструкция по борьбе с пылью и пылевзрывозащите/Г осгортехнадзор России. - Липецк: Липецкое издательство, 1999. -109 с.
8. Кашапов К.С., Полчин А.И., Удодов Д.Б., Батлер Н. Комплексный подход к дегазации в Угольном департаменте АО "АрселорМиттал Темиртау", "Уголь", 2010, январь.
9. Стефлюк Ю.М., Полчин А.И., Тытюк Н.Н. Разработка и подборка наиболее безопасных схемуправления метановыделением при отработке выемочного участка 221А d6-ю на шахте "Тентекская" Угольного департамента АО АрселорМиттал Темиртау", Глюкауф, 2009, май № 1(2).
10. Инструкция по применению схем проветривания выемочных участков угольных шахт с изолированным отводом метана из выработанного пространства с помощью газоотсасывающих установок. Утверждена приказом Минприроды России от 08.10.2009 № 325. іііШ
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -------------------------------------------------------------------------
Костеренко Виктор Николаевич - начальник управления аэрологической безопасности подземных горных работ; горный инженер; СУЭК, [email protected]
Смирнов Олег Владимирович - главный горняк по вентиляции; кандидат технических наук; СУЭК, [email protected]
