CC BY
31
ДОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ "НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА - 97" МОСКВА, МГТУ, 3.02.97 - 7.02.97
СЕМИНАР 1 " ПРОБЛЕМЫ ЗАБЛАГОВРЕМЕННОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ (ДОБЫЧИ) МЕТАНА ИЗ УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИИ
С.К. Баймухаметов
академик МАН, д.т.н., технический директор угольного департамента АО "ИСПАТ КАРМЕТ" И.А.Швец
к.т.н., начальник управления "Спецшахтомонтаждегазация"
С.М.Горбунов
к.т.н., заместитель начальника
управления
Ф.А.Муллагалиев
к.т.н., начальник специализированного участка по добыче и утилизации метана
О НЕОБХОДИМОСТИ ДАЛЬНЕЙШЕГО РАСШИРЕНИЯ ОБЛАСТИ ПРОМЫСЛОВОЙ ДОБЫЧИ МЕТАНА ИЗ НЕРАЗГРУЖЕННЫХ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ
Управление "Спецшахтомонтаждегазация" единственное в угольной отрасли предприятие, выполняющее ряд специализированных работ в Карагандинском угольном бассейне.
В течение 27 лет управление осуществляет комплекс дегазационных работ, предупреждения и тушения подземных эндогенных пожаров, химического упрочнения углепородных массивов кар-бомидными смолами и полиуретаном, санитарно-профилактического контроля задымленности и загазованности воздуха, качества сбрасываемых шахтных вод.
Последние пять лет функции управления расширены работами по утилизации метана, извлекаемого средствами дегазации.
Карагандинский угольный бассейн является одним из наиболее газообильных в странах СНГ. Каждая тонна добытого угля сопровождается выделением 2530 м3 метана, весьма опасного спутника горных работ, являющегося одновременно ценным экологическим топливом.
Следует отметить, что за период работы нашего управления вопросы дегазации в бассейне в основном решены, а ее эффективность по дегазируемым объектам устойчива в пределах 47-48%, т.е. почти половина газа, выделяющегося при ведении горных работ извлекается средствами дегазации. Характерна безус-
ловная экономическая эффективность дегазационных работ, когда в газообильных очистных забоях, по данным Карагандинского института КАЗНИИБГП, за счет дегазации обеспечивается удвоенная возможность роста нагрузки. Только в 1996г. применение дегазации обеспечило прирост добычи на 2,5 млн.тонн, стоимостью 40 млн.долл. США. За вычетом затрат на дегазацию, произведенных УСШМД, подрядными организациями и шахтами, прибыль от применения дегазации, даже в 25 процентном ее исчислении составляет ежегодно 9 млн. долл. США.
В последние годы в бассейне отмечается некоторый спад производства, связанный с рядом политических, социальных и экономических проблем. Это, кстати, характерно для всех угольных регионов бывшего Министерства угольной промышленности.
Вместе с тем, даже при сокращенной вдвое добыче угля в Караганде средствами вентиляции и дегазации ежегодно извлекается свыше 600 млн.м метана. Этот объем эквивалентен почти 2 млн. тонн энергетического топлива, стоимостью свыше 30 млн.долл.США, а утилизация его сократила бы объем вредных выбросов в атмосферу ежегодно на 110 тыс.тонн.
17
Вместе с тем уровень использования метана в Караганде очень низок и составляет 5-6% от извлекаемого средствами дегазации, что объясняется следующими факторами:
1. Сжигание метана в обогревательных и котельных установках допустимо при концентрации его в смеси более 25%. Такая и более высокая концентрация обеспечивается всего на 25-30% вакуумнасосных станций из-за контактирования дегазационных систем с очистными работами.
Действующие 65-70 вакуумнасосных установок рассредоточены по всему бассейну, что затрудняет сбор кондиционного метана при отсутствии средств транспортировки его на большие расстояния.
2. Происходящий в бассейне спад объема угледобычи привел к сокращению действующих шахт, очистных забоев и, соответственно, дегазационных работ, объемов извлечения метана. В результате из 12 оборудованных для утилизации метана объектов на шахтах бассейна действует от 3 до 5.
Главным направлением в решении этой проблемы является изыскание средств сбора кондиционных метано-воздушных смесей, определение в шахтах коллекторов с высокой метаноемкостью, а так же разработка и внедрение технологий по обогащению смесей низких концентраций.
Следует особо отметить, что извлечение и использование метана в Караганде, как и в других бассейнах СНГ не поставлено на коммерческую основу и в целом ряде случаев, при ограничениях по вентиляции, дегазация используется для транспортировки смеси с концентрацией метана 0,5-20%.
С нашей точки зрения наиболее актуальными являются следующие проблемы:
• утилизация метановоздушных смесей с низкой концентрацией метана;
• обоснование и, по возможности, пересмотр нижнего предела концентрации метана в используемой метановоздушной смеси;
• разработка средств обогащения и сжижения метана, известных в Канаде и других странах Запада.
В запасах угля, подлежащих выемке в Карагандинском бассейне содержится около 1 триллиона м3 метана эквивалентного почти 2 млрд.тонн качественного угля, стоимостью около 40 млрд. долл.США. Этот метан может быть извлечен и использован заблаговременно, что достаточно успешно осуществляют предприниматели Соединенных Штатов Америки, распространяя свое внимание на Польшу, страны СНГ, Китай, Австралию и т.д. Мы считаем недостаточно обоснованной позицию МГГУ о нецелесообразности промысловой добычи метана.
Научные исследования и разработки этого университета в Карагандинском бассейне внедрялись с 1967 по 1990 гг. и были неоправданно приостановлены. Особого внимания заслуживает опыт заблаговременной дегазационной подготовки пласта <16 на шахте им. В.И.Ленина, проведенной по методике Московского горного института в 1983 - 1990 гг. когда из 14 обработанных и освоенных скважин каптировано свыше 18 млн.м3 газа, со снижением газоносности пласта й6 в зонах ГРП от 6 до 9 м3/т запасов.
Экономическая эффективность этих работ определяется следующими факторами:
1. Сокращением проведения на 1500 м парных бремсбергов по восточному крылу пл. й6, только на 50% обработанных ГРП запасах, стоимостью 3 млн .долларов США.
2. Предполагаемым ростом добычи угля в зонах ГРП. По существующей методике, извлечение средствами дегазации 1 млн.м3 метана эквивалентно дополнительной добыче 22,5 тыс.т угля. Следо-
18
вательно, заблаговременный каптаж 18 млн.м3 газа обеспечит прирост добычи 405 тыс.т., что даже при 25>/о вкладе дегазации принесет 2,5 млндолл.США.
3. Из скважин ГРП начата утилизация метана на обогревателе нового клетевого ствола, что в отопительные сезоны 1996-1997-1998 гг. обеспечит сжигание 700-800 тыс.м3 газа, эквивалентных 1,5 тыс.т угля стоимостью 500 тыс.долл. США.
Общий экономический эффект составит 6 млн.далл. США.
При затратах на 14 скважин ГРП в ценах 1997 года 1 млн. долл., экономическая эффективность применения ранее проведенных работ по ГРП составит 5 млн. долл. США.
Следовательно, неоспорима необходимость дальнейшего ведения этих работ, гарантирующих заблаговременную дегазационную подготовку запасов и добычи метана.
В Карагандинском угольном бассейне ведется изучение и обобщение Международного опыта промысловой добычи метана из неразгруженных пластов. Низкая инициатива в этом вопросе МГГУ заставила нас контактировать с рядом зарубежных компаний:
• американских - АЙ-ЭР-И, ЭНЮН, АЙ-ЭМ-СИ;
• голландской - ЭФ-ЭКС-СИ;
• канадских - Термодизайн и Анкер-Грем.
Все эти компании выражают желание сотрудничать с Казахстанскими специалистами, предлагая рад новых технологий заблаговременной обработки пластов, обогащения и сжижения мегановоздушных смесей.
Предложения по заблаговременной обработке весьма объемны 200-500 скважин с поверхности, однако реализация их проектов ограничивается нашими финансовыми возможностями затрат до получения первой прибыли, сроком
3-5 лег. Весьма осторожны наши зарубежные коллеги в инвестициях. Вместе с там до окончательного решения взаимоотношений с иностранными компаниями мы совместно с учеными МГГУ продолжаем испытания новых технологий обработки пластов через вертикальные скважины.
В 19% г. на шахте им. В.И Ленина пробурена и обработана одна скважина с применением кавигационного эффекта знакопеременным воздействием значительными объемами воды и сжатого воздуха при давлении 12,0-15,0 МПа.
В отличие от предыдущих рекомендаций МГГУ обработка пласта ведется без его предварительной обсадки.
Новая технология предусматривает также предварительное образование каверны в угольном пласте. За период освоения этой скважины с конца октября до середины января 1997 г. мы отмечаем необычный механизм взаимодействия ра-бочих агентов и угольного пласта. Из скважины произошло около 40 выбросов воды, газа и штыба, чего мы не наблюдали ранее при обработке пластов. Принято решение о перекрытии пласта фильтром, и в настоящее время продолжено освоение скважины станком-качалкой СК-6 и глубинным насосом НГН. По опыту предыдущих работ активная газоотдача должна начаться через 12-20 месяцев освоения. Мы надеемся, что показатели газоотдачи будут обнадеживающими.
В текущем 1997 году при активной помощи технической дирекции мы намерены провести испытания различных технологий обработки аде по двум -трем скважинам.
В этом направлении нужна поддержка ведущих специалистов Московского государственного горного университета.
Надеемся, что нам удастся опровергнуть нерациональность заблаговременной дегазационной подготовки и добычи метана из неразгруженных угольных пластов, проповедуемую некоторыми специалистами угольной промышленности.
© С.К. Баймухаметов, И.А.Швец, С.М. Горбунов, Ф.А.Муллагиев
19
