Внедрение новых технологий в процесс дегазации глубоких угольных шахт

Увеличение глубины угольных месторождений сопровождается ухудшением условий добычи полезного ископаемого. Например, в шахтах Донбасса средняя глубина превышает 700 метров, а на трех десятках шахт уголь извлекают с глубины более 1 км. Кроме того, подавляющее большинство этих шахт относятся к числу опасных по газовой составляющей. Параллельно с увеличением глубины шахты производится удаление участков, добывающих уголь от поверхностных вакуум-насосных станций (ПВНС, — ред.). ПВНС предназначаются для отсасывания газовоздушной смеси метана из шахты на поверхность.

Составляющими компонентами отсасываемой среды, которую имеется возможность изолировать, являются: природный газ-метан, а также смесь метана и воздуха, которая доставляется из выработанного пространства. Следует учитывать тот факт, что особое значение имеет отбор смеси, которая скапливается в пространствах с труднообрушаемой кровлей. Дело в том, что при вероятном обрушении такой кровли будет происходить существенный выброс смеси метана и воздуха в смежные пространства.

Имеет значение также то, что извлечение газовоздушной смеси метана с больших глубин при помощи скважин, устье которых располагается на поверхности, имеет низкую эффективность. Причинами этого является:

• Специфика скоплений природного газа в горных породах угольных шахт. Выход основной массы метана происходит при разрушении пластов, а также после растрескивания пород.
• Гидравлический разрыв пласта не позволяет получить массивные области трещин.
• Сооружение скважин большой глубины представляет собой достаточно капиталоемкий процесс. Кроме того, достаточно сложно следовать проектным данным относительно траектории скважины.

Исходя из этого, можно говорить о наибольшей эффективности удаления газовоздушной смеси после изменения структуры массива пласта, а также появления необходимой трещинноватости горных пород.

Технология, разработанная МакНИИ, предполагает использование двух трубопроводных линий: первая труба соединяется с подземными скважинами, которая заканчивается в куполе обрушения; вторая – используется для непосредственного отведения газовоздушной смеси из выработанного пространства.

На эффективность работы ПВНС влияет в первую очередь протяженность трубопровода. Объясняется это снижением напора. Снизить это воздействие можно следующими способами:

• замена трубопроводов на трубы с большим диаметром;
• строительство дополнительных скважин, имеющих более близкое расположение к местам добычи угля;
• установку ПВДУ – подземных вакуум-насосных дегазационных узлов.

Первый и второй пункты несут в себе значительные капитальные затраты, а также имеют сложные технологические процессы. Даже при условии реализации указанных мероприятий увеличение эффективности ПВНС достигнет значения, превышающего первоначальное не более чем на 40 %.

В шахтах все того же Донбасса в последнее время получили распространение дегазационные установки ПДУ-50М.

На первых этапах внедрения данных агрегатов, они оснащались насосами, обладающими производительностью 50 кубометров в минуту. Для повышения эффективности дегазационных установок был разработан насос НВВП-50, который обеспечивает производительность 75 куб.м в минуту.

Указанная модель насоса прошла неоднократные испытания, в том числе и практические – с 2010 по 2013 годы. Практическое использование данных насосов позволило увеличить производительность установок дегазации до 50 %.