Проблемы дегазации угольных шахт

Дата публикации: 
04.08.2015

добыча угля

Дегазация как комплекс мероприятий по извлечению метана из угольных пластов и выработанного пространства действующих угольных шахт, наряду со средствами вентиляции, стала одним из основных, а иногда и единственным эффективным способом борьбы с газовыделением на выемочных участках.

В зависимости от горно-геологических условий ведения горных работ, газовых особенностей угольных пластов и источников газовыделения, определяющих опасность формирования повышенных концентраций метана на рабочих местах, дегазация на угольных шахтах развивалась по трем направлениям: дегазация выработанного пространства, предварительная дегазация разрабатываемых угольных пластов и ограждающая дегазация при проведении подготовительных горных выработок.

На основании использования результатов большого объема выполненных научных исследований по изысканию наиболее эффективных способов и схем дегазации, а также накопленного опыта изолированного удаления метана из подземных горных выработок в 50-80-х годах XX в. был достигнут заметный прогресс. Однако в последующем объем проводимых на шахтах дегазационных работ резко снизился и в настоящее время находится на недопустимо низком уровне. Эта тенденция характерна для всех угледобывающих регионов (за исключением Воркутского месторождения) России, что можно продемонстрировать на примере Кузнецкого угольного бассейна, играющего главенствующую роль в добыче угля .

Суммарный объем метана, извлеченного различными способами дегазации с начала 50-х и до конца 80-х годов, имел неуклонный рост и достиг максимального значения — 216 млн. м3 в год. Увеличение объемов извлечения метана было вызвано применением различных способов дегазации на шахтах Кузнецкого угольного бассейна. К концу 80-х годов число шахт, постоянно применявших дегазацию, достигло максимального за всю историю Кузбасса значения — 48, а число шахт, располагающих необходимым оборудованием для проведения дегазационных работ, — 52. Наряду с повышением газообильности угольных пластов постоянно росли и объемы дегазационных работ, тем самым создавая условия для эффективного применения различных способов дегазации как единственного, на тот момент времени, средства борьбы с газовыделением.

Сокращение объемов дегазационных работ началось в начале 90-х годов. С одной стороны, это — следствие проведенной реструктуризации угольной промышленности, в результате которой в Кузбассе ликвидировано 20 шахт, применявших дегазацию, с другой — резкое ухудшение в указанный период финансово-экономического положения угольных предприятий. Шахты были не в состоянии приобретать необходимые оборудование и аппаратуру. К этому следует добавить, что большинство машиностроительных заводов, выпускающих буровые станки, вакуум-насосные установки, средства измерения и контроля, оказались за пределами России и их продукция стала труднодоступной. Так, невосполнение фонда дегазационного оборудования привело к сокращению общего числа вакуум-насосных установок со 117 в 1987 г. до 39 в 2000 г.

Для устранения неблагоприятной обстановки, сложившейся на шахтах, касающейся борьбы с метаном, стали изыскивать альтернативные методы снижения газообильности, которые в силу условий формирования на выемочных участках газовой опасности были ориентированы в основном на предотвращение выделения метана из выработанного пространства и пластов-спутников.

Повсеместное распространение на шахтах Кузбасса получил способ борьбы с газовыделением из выработанного пространства, основанный на применении специальных газоотсасывающих установок. Вначале используемый метод (как вспомогательный) в силу своей экономичности и достигаемого эффекта вышел на лидирующие позиции. Однако происшедшие в последние годы аварии в системах газоотсоса с использованием вентиляторов (шахты «Комсомолец», им. С.М. Кирова, «Зыряновская», «Есаульская», «Аларда») показали крайне низкую безопасность указанного способа. При его применении в том виде как он задуман, т.е. при практически неограниченной концентрации метана в отсасываемой газовоздушной смеси, требуется высокая техническая культура и четкое соблюдение производственной дисциплины. На данном этапе это не выполнимо. Если же поддерживать объемную долю метана в удаляемой газовой смеси не более 2 %, что предлагается в качестве основной меры повышения безопасности, то применение указанного способа фактически теряет смысл. В этом случае требуемый газовый режим в угольных шахтах будет обеспечиваться путем увеличения количества подаваемого воздуха, т.е. метан будет удаляться посредством вентиляции.

Таким образом, дегазация остается одним из основных способов снижения газообильности угольных шахт, имеющих перспективы развития не только в части обеспечения безопасности ведения горных работ, но и в части добычи метана для промышленного использования. В этой связи следует принимать всесторонние меры по увеличению объемов извлечения метана из угольных пластов разными методами дегазации.

Существенную роль в снижении объемов дегазационных работ в угольной отрасли промышленности, кроме вышеуказанных технических и экономических факторов, сыграло то обстоятельство, что в последних изданиях нормативных документов отсутствует четкий критерий необходимости применения дегазации. Если в Правилах безопасности в угольных и сланцевых шахтах 1973 г. и Временном руководстве по дегазации угольных шахт 1967 г. были приведены конкретные значения метановыделения, когда требуется осуществлять дегазацию, то в последующих изданиях указанных нормативов условия ее применения изложены в абстрактной форме, без установления каких-либо пределов. Так, согласно действующих Правил безопасности в угольных шахтах (ПБ 05-618—03) дегазация должна осуществляться в газовых шахтах, где средствами вентиляции невозможно обеспечить содержание метана в воздухе в пределах установленных норм. В такой интерпретации производственникам предоставляется широкое поле деятельности на использование различных комбинаций способов, схем и средств вентиляции для достижения требуемых результатов. При этом не исключается вероятность бесполезности предпринимаемых усилий. Контролирующим же органам не представляется возможным в том или ином случае уже на начальном этапе технически обоснованно потребовать применения дегазации.

Поэтому в положительном разрешении проблемы поднятия дегазационных работ в угольной отрасли промышленности России на должный уровень, наряду с техническими и экономическими аспектами, весьма важным остается возрос устранения отмеченного недостатка в действующих нормативах.

Следует особо подчеркнуть, что эффективность работы дегазационных систем зависит от очень большого числа природных и технологических факторов и в отдельных случаях не исключается возможность создания ситуации, когда установленные критерии необходимости выполнения дегазации не будут соответствовать реальному положению дел.

Мощность разрабатываемого пласта, м

Газовыделение, при котором следует применять дегазацию, м3/мин

из разрабатываемого пласта

из выработанного пространства

<1,5

>5,0

>2,0

1,5-3,5

>8,0

>2,0

>3,5

>9,0

>3,0

дегазация шахт