Необходимость предварительной дегазации угольного пласта

Уголь на протяжении последних столетий является важным энергоресурсом, и мировая экономика сохраняет зависимость от него. По данным Международного энергетического агентства (МЭА), на уголь приходится более трети мирового производства электроэнергии, несмотря на то, что это самое углеродоёмкое ископаемое топливо.

Оно же будет продолжать играть ключевую роль в производстве железа и стали до тех пор, пока не появятся новые технологии. Мировое потребление угля в 2024 году достигло 8,77 млрд тонн. Несмотря на то, что Китаю требуется на 30% больше этого полезного ископаемого, чем всему остальному миру, а в развивающихся странах (Индии, Индонезии, Вьетнаме и др.) ожидается стабилизация потребления, спрос на данный энергоноситель по-прежнему растёт.

Использование на пологих пластах шахтной техники с возможной производительностью более 25 тыс. тонн угля в сутки привело к увеличению интенсивности добычи и существенному повышению метановыделения в горные выработки как из обнажённых поверхностей отрабатываемого пласта, так и — в ещё большей степени — из разрушенного угля.

При интенсивной шахтной разработке высокогазоносных угольных пластов системы вентиляции не справляются с поддержанием безопасных концентраций метана, что приводит к остановке добычной и проходческой техники и необходимости интенсивного проветривания очистных забоев.

Кроме этого, метан, выделяющийся при добыче угля, является основным источником возникновения техногенных аварий, сопровождающихся остановкой предприятия, утратой дорогостоящего технического оборудования и человеческими жертвами, что в совокупности приводит к значительным экономическим потерям.

Одним из важнейших факторов, определяющих газообильность шахт, является содержание метана в пластах углей и породах их почвы и кровли. В целом оно возрастает с увеличением стратиграфической глубины. Основным методом снижения содержания метана в угле остаётся дегазация.

Существует множество способов, отличают их в основном время, затрачиваемое на процесс, и расположение устьев дегазационных скважин. Одна из главных проблем состоит в подготовке выемочного блока, то есть снижении его метаноносности до уровня, обеспечивающего высокопроизводительную выемку угля без остановок на проветривание.

Для этого применяют предварительную (заблаговременную) дегазацию углепородного массива с использованием скважин, пробурённых с поверхности. Этот процесс начинают за год или даже несколько лет до начала отработки запасов. Для повышения газопроницаемости и, соответственно, газоотдачи пласта применяют гидровоздействие, способствующее повышению трещиноватости угольного пласта. Устья скважин предварительной дегазации находятся в поле. В качестве оборудования для извлечения метана, средств управления и автоматизации в этом случае используют модульные дегазационные установки.

Модульная дегазационная установка

В России одним из ведущих предприятий, занимающихся производством оборудования для дегазации, является ООО «НПП «Завод МДУ». Промплощадка предприятия находится в Новокузнецке, работает оно с 2009 года.

Выпуск модульных дегазационных установок типа МДУ на базе ротационных вакуумных насосов собственного производства является основным направлением работы компании. В зависимости от условий эксплуатации МДУ комплектуют вакуумными насосами с единичной производительностью от 10 до 240 м3/мин и максимальным создаваемым разрежением от 500 до 800 мбар.

Все МДУ оснащены автоматизированной системой управления (АСУ), которая обеспечивает контроль параметров работы дегазационной установки, отображение текущего состояния агрегатов и технологических процессов на экране пульта оператора, управление с него же и архивацию информации о состоянии агрегатов МДУ и величинах контролируемых параметров технологических процессов, а также их вывод на экран пульта оператора в виде графиков.

АСУ даёт возможность управлять дегазационной установкой в ручном (местном) и автоматическом режимах. В первом случае процесс осуществляет оператор с местных пультов управления. Во втором — программируемый контроллер по заданной программе без вмешательства оператора.
Автоматизированная система управления позволяет обеспечить вывод оперативной информации горному диспетчеру. Система сбора, передачи и регистрации параметров работы МДУ может работать в рамках единой системы АГК шахты.

Установки типа МДУ максимально адаптированы для использования в угледобывающей промышленности Таможенного союза.

При производстве МДУ используются качественные материалы и сертифицированное оборудование. В технологических помещениях устанавливается электрооборудование во взрывозащищённом исполнении. Кроме того, все датчики, имеют взрывобезопасное исполнение и входят в Государственный реестр средств измерений России.

Во всех технологических помещениях ведётся непрерывный контроль состава атмосферы, при появлении метана в опасной концентрации всё электрооборудование отключается и включается аварийная вентиляция.

Установки типа МДУ имеют сертификат соответствия техническому регламенту Таможенного союза «О безопасности оборудования для работы во взрывоопасных средах» (ТР ТС 012/2011).
На сегодняшний день завод поставил и ввел в эксплуатацию более 250 установок МДУ в Кузбассе, Республиках Коми и Саха, Приморском крае.

Помимо модульных дегазационных установок, ООО «НПП «Завод МДУ» производит огнепреградители, дегазационные трубы, установки по утилизации метана (сжигание в камерах закрытого типа или использование в качестве топлива в когенерационных установках для выработки электроэнергии и тепла).

Текст: И. В. Китаев, Ю. В. Чекменев (НПП «Завод МДУ»), В. Н. Захаров, С. С. Кубрин (ИПКОН РАН)

ООО «Научно-производственное предприятие «Завод модульных дегазационных установок»

www.zavodmdu.ru
info@zavodmdu.ru
тел.: 8 (3843) 991 991
Кемеровская обл., г. Новокузнецк, ш. Северное, 8