Проблемы разработки высокогазоносных угольных пластов УД АО «АрселорМиттал Темиртау»

Проблемы разработки
высокогазоносных угольных
пластов
УД АО «АрселорМиттал Темиртау»
Мухамеджанов Д.Ж.
Стефлюк Ю.М.
Баймухаметов С.К.
Схема Карагандинского
угольного бассейна
1
Введение
Шахты Карагандинского угольного бассейна разрабатывают
высокогазоносные пласты с низкой газопроницаемостью на глубинах до
800м от поверхности.
Угольный бассейн отличается большой угленасыщенностью, что
определяет высокую газообильность шахт, т.к. газовыделения в пределах
выемочных участков происходит не только из разрабатываемого пласта, но
TEMPLATE
и с окружающего горного массива, при подработке и надработке соседних
угольных пластов и прослойков угля.
2
Общие сведения
8 шахт угольного департамента добывают в год около 11 млн. тонн
коксующегося угля, при потенциале около 15 млн.тонн в год.
Ограничивающим фактором является сбыт угля, из-за высоких тарифов
на железнодорожные перевозки.
Газоносность угольных пластов достигает 18-24 м3/т. Для
обеспечения безопасности ведения горных работ и полного
использования возможностей горнодобывающего оборудования,
необходимо снизить газоносность разрабатываемого угольного пласта
до 9-10 м3/т.
3
Газопроницаемость угольных
пластов (милидарси)
США
Австралия
Польша
Германия
Россия
Шахты
Угольного
департамента
4
10
35,5
30
31,5
27,3
Россия (Кузбасс) 21,4
Китай
Великобри-я 28,6
Германия
Россия (Воркута) 32,7
Украина
Франция 35,7
Польша 36,1
52,9
20
УД АМТ
Средняя газообильность
угольных шахт мира
Относительная метанообильность, м3/т
60
50
40
0
5
Схема ЗДП пласта Д6 на поле шахты
«Казахстанская»
Для снижения газоносности угольных пластов, в Карагандинском
бассейне применяется комплекс мер по заблаговременной дегазации,
такие как:
Заблаговременная дегазация угольных пластов до начала
горных работ
ром. Ш
тре
2005 г.
к 23 2- Д
6-1 З
Л ав а 2
3 2- Д 6- 1
З
Лава 31
2-Д 6-1З
ГРП №29
2010 г.
Запа дная
т ех
Ко нв .П
ническая г
раница
Ла ва 2
2 2 -Д 6 1З
ГРП №23
ГРП №24
ГРП №28
ГРП №37
Лава 32
2-Д6-1З
-50
ГРП №25
ГРП №30
2013-2014 г.г.
ГРП №31
ГРП №26
ГРП №27
ГРП №46
ГРП №39ГРП №34
ГРП №32
-100
ГРП №33
ГРП №42
ГРП №47
ГРП №35
ГРП №36
-150
ГРП №38
ГРП №40
ГРП №39
ГРП №41
6
Дегазация угольных пластов
Предварительная дегазация бурением скважин по углю из
подземных горных выработок
Дегазационные
пластовые
скважины
К ВНС
Эффективность
способа
10-20%
Расстояние между
скважинами –
2-8 метров
Эффективный срок
дегазации 6 – 12
месяцев
7
Бурение дегазационных
скважин
Существуют также проблемы бурения скважин по пласту из
подземных выработок, для обеспечения их необходимой длины,
направленности и сохранности скважин для повышения их газоотдачи.
8
Технология отработки
угольных пластов
Наибольший эффект снижения газоносности угольных
пластов достигается при разгрузке его от горного давления и
дегазации при отработки нижележащего пласта
9
Проблема внезапных выбросов
угля и газа
При проходке горных выработок по выбросоопасным угольным
пластам, для предотвращения внезапных выбросов угля и газа на
каждый метр проходки бурится от 17 до 20м разгрузочных скважин, а в
зоне геологических нарушений до 60м.
I-I
1 : 100
3.6ì
À
Ï ÐÎ Å
ÊÒÍ Û
ÉÏ Ð
Î ÔÈ Ë
Ü
1-6
20ì
2ì
5.4 ì
2ì
I
À
Í åñí
èæ
î ï åðå àåì î å
æåí è
å 5ì
1'-6'
9°-10°
Ê10 m
3,4-4,2
ì
À-À
6
6'
5
5'
4
4'
3
3'
2
2'
1
1'
I
10
путем предварительной
проходки выработки по породе
на расстоянии 8-12м ниже пласта с
использованием эффекта
разгрузки пласта D6
11
Решение проблемы дегазации
выработанного пространства
Изолированный отвод
метана из-за
перемычки дегазацией
Газодренажная
выработка по
вышележащему
пласту
ВНС
ВНС
ВНС
Вертикальные
скважины
ВНС
12
Решение проблемы дегазации
выработанного пространства
На примере шахты Абайская общая
газообильность выемочного участка по
пласту К10 составляет до 150 м3/мин, при этом
средствами дегазации извлекается до 130
м3/мин, то есть ее эффективность составляет –
0,9-0,92
13
Проблема утилизации метанакак вторичного энергоресурса
и снижение выбросов
парниковых газов
Метан от дегазации используется в котельных шахт, для обогрева, поступающего в шахты воздуха в
холодный период года. В 2012 г. запущена первая пилотная установка для выработки электроэнергии
мощностью 1,4 Мвт на ш. «им.Ленина». Эта установка покрывает до 20% потребности шахты в электроэнергии
и снижает выбросы метана (в пересчете на СО2) в объеме более 6 000 тн. в год. Такую же установку
планируется смонтировать в этом году на ш. «Казахстанская».
Потенциально возможная выработка электроэнергии на метане от дегазации шахт – 60 МВт
Контейнерная мини-ТЭС
Передвижная вакуум-насосная
станция
Газ из шахты
14
Технологические схемы
отработки угольных пластов
Повышенное горное давление в выработках пройденных «в присечку» (в контакте с ранее
отработанными выемочными участками).
В условиях мягкой почвы и высокого горного давления невозможно обеспечить требуемое для
проветривания и размещения оборудования сечения горных выработок.
Единственный выход из такого положения отказаться от принятых в 70-х годах прошлого века принципов
«бесцеликовой технологии» и перейти на оставление целиков.
Ведущие угледобывающие страны мира: США, Австралия, Китай и др. работают по т.н. многоштрековой
системе разработки, которая обеспечивает отвод метана высокой концентрации по неподдерживаемым
выработкам и высокую нагрузку на очистные забои.
15
Уважаемые господа!
Это основные проблемы, над которыми работают менеджеры угольного
департамента АО «АрселорМиттал Темиртау»
СПАСИБО ЗА
ВНИМАНИЕ !
16