книги из ГПНТБ / Морев, А. М. Дегазация угольных шахт и использование метана

Необходимо учитывать, что увеличение концентрации одорантов нежелательно, так как все они при больших концентрациях в воздухе вредны для организма челове­ ка. В соответствии с нормами газовой инспекции уста­ навливается следующий расход одоранта на 1000 м3 газа:

пенталарм — 18 г, или 21,7 см3; этнлмеркаптаи— 16 г, или 19,7 сл£3; каптан— 16 г, или 19 см3;

сульфан — 25—30 г, или 30—35 см3.

Приведенные нормы следует считать среднегодовыми. В летний период их нужно уменьшать, в зимний — уве­ личивать.

Клапан избыточного давления (рис. 23). Регулировать давление газа в нагнетательном газопроводе можно дву­ мя способами. Первый способ заключается в том, что при увеличении давления выше заданного значения регулятор

90

промышленности, не рекомендуется применять для дега­ зационных систем.

Другой способ предотвращения повышения давления газа в нагнетательном газопроводе заключается в сбро­ се части газа из газопровода через специальную свечу. Такой способ поддержания определенного давления га­ за в газопроводе не влияет на производительность ваку­ ум-насосов, поэтому его рекомендуется применять па де­ газационных станциях. Излишний газ можно сбрасывать в атмосферу различными клапанами избыточного дав­

ления.

Наиболее прост и безопасен в эксплуатации — гид­ равлический затвор ГЗ-2-00, разработанный институтом «Мосгазпроект». Он состоит из корпуса, внутрь которого введена входная труба, соединенная с газопроводом. В случае повышения давления сверх установленного пре­ дела столб жидкости, высота которого соответствует ус­ тановленному давлению, не в состоянии удерживать газ. Поэтому избыточное количество газа прорывается через жидкость и уходит по трубе, соединенной с дренажной свечой.

Уровень жидкости контролируется в зависимости от заданной величины давления при помощи водомерного стекла. Жидкость (вода, веретенное масло) заливается через специальное отверстие, находящееся в верхней части аппарата. Внизу гпдрозатвора должна быть труб­ ка с краном для спуска воды.

Сигнализатор падения давления. Предназначен для подачи сигнала в цепь управления электромагнитным клапаном при падении давления в системе ниже уста­ новленного предела. По этому сигналу электромагнит обесточивается, и клапан перекрывает газопровод, по ко­ торому газ направляется потребителю.

В качестве такого прибора применяются сигнализато­ ры падения давления мембранные СПДМ. Сигнализато­ ры указанного типа имеют пределы настройки включе­ ния сигнала от 20 до 800 мм вод. ст. Сигнализаторы па разные пределы настройки отличаются друг от друга же­ стокостью пружины задатчика и эффективной площадью мембраны.

На рис. 24 приведена принципиальная схема устрой­ ства СПДМ. Газ из газопровода по трубке подводится в корпус. Между корпусом и крышкой расположена мем­ брана, к которой прикреплен шток. Со штоком связан

9!

ртутным контакт, по которому перемеща­ ется ртуть при изме­ нении положения штока. Прн переме­ щении штока с мем­ браной вниз (паде­ ние давления в кор­ пусе) ртутный кон­ такт наклоняется п ртуть перемещается к контактам п замы­ кает их. Настройка на срабатывание сигнализатора про­ изводится прн помо­ щи регулировочной гайки и пружины.

.Механизм настройки снабжен указателем срабатывания сигна­ лизатора.

Сигнализатор па­ дения давления устанавливается в помещении КИП де­ газационной стан­ ции. При этом кон­ такты сигнализатора должны быть вклю­ чены в искробез­

опасную цепь. Для безотказной работы прибора следует периодически чистить его, смазывать трущиеся части машинным маслом.

Эксплуатация приборов и аппаратуры защиты дегазационных систем при использовании газа

Ввод в эксплуатацию аппаратуры защиты дегазаци­ онной системы. Для сдачи в эксплуатацию смонтирован­ ной аппаратуры защиты дегазационной системы при использовании газа необходимо, чтобы вся аппаратура была предварительно проверена и испытана наладочной группой специализированной организации. Приемка-сда­ ча должна производиться комиссией, в состав которой

92

входят представители строительно-монтажной организа­ ции, заказчика (в лице начальника участка дегазации шахты), комбината (треста), а также представителя рай­ онной горнотехнической инспекции.

В помощь комиссии выделяется опытный рабочий из наладочной группы специализированной организации и машинист вакуум-насосной станции. Комиссия состав­ ляет акт, в котором указывает, что аппаратуру защиты разрешается вводить в эксплуатацию и газ можно пода­ вать потребителю. Ввод в эксплуатацию аппаратуры раз­ решается только в том случае, если кроме акта о прием­ ке есть приказ по шахте о назначении лица, ответствен­ ного за ее эксплуатацию, и документы об обучении и про­ верке знаний рабочих и инженерно-технических работни­ ков, обслуживающих аппаратуру.

Инженерно-технические работники шахты должны получать знания по эксплуатации аппаратуры защиты на курсах при МакНИИ или ВостНИИ, а рабочие долж­ ны проходить специальное обучение в учебном пункте шахты по программе, составленной начальником участка дегазации и утвержденной главным инженером шахты.

Эксплуатация приборов и аппаратуры защиты ва­ куум-насосной станции. В состав работ по эксплуатации приборов и аппаратуры защиты входят: а) повседневное обслуживание и наблюдение за работой устройств; б) плановая проверка; в) срочный и профилактический ремонт; г) ведение технической документации.

Повседневное обслуживание и наблюдение за рабо­ той приборов и аппаратуры защиты осуществляется де­ журными машинистами вакуум-насосной станции, кото­ рые должны знать схему защиты, устройство приборов, уметь управлять аппаратурой, производить необходимые измерения и знать технику безопасности. На каждой вакуум-насосной станции, направляющей газ для исполь­ зования, должна быть вывешена принципиальная схема включения приборов и аппаратуры, а также монтажная схема установки приборов и подводки газа.

По схеме защиты вакуум-насосной станции с учетом типов и конструкций применяемых приборов должны быть разработаны рекомендации и инструкция для обслужи­ вающего персонала о порядке надзора и эксплуатации схемы в нормальных и переходных режимах работы ва­ куум-насос иой станции.

Инструкцию с учетом рекомендаций по пуску и пре-

93

кращенпю газа потребителю разрабатывает начальник участка дегазации и утверждает главный инженер шах­ ты. Инструкция должна висеть на видном месте в машин­ ном зале вакуум-насосной станции, и ее должен хорошо знать весь обслуживающий персонал.

При ежедневном обслуживании приборов и аппара­ туры производится:

а) проверка уровня одоранта в баке одорпзатора; б) визуальная проверка поступления одоранта в га­

зопровод; в) проверка уровня жидкости в гидравлическом за­

творе; г) проверка состояния смазки штока клапаиа-отсе-

кателя; д) контроль за расходом газа, поступающего в газо­

анализатор; е) наблюдение за показаниями газоанализаторов;

ж) ведение журнала работы приборов и аппаратуры защиты, в котором записываются все неисправности и пе­ ребои в их работе.

В случае обнаружения неисправностей в аппаратуре пли при снижении концентрации метана дежурный ма­ шинист обязан сообщить об этом начальнику или меха­ нику участка дегазации.

Плановая проверка приборов и аппаратуры защиты дегазационных систем возлагается на лиц, выделенных по комбинату (тресту) для осмотров п регулировки при­ боров СМП-1 и СШ-2 согласно утвержденному Мини­ стерством угольной промышленности СССР «Временно­ му руководству по внедрению, эксплуатации и проверке приборов СМП-1 и СШ-2». Плановая проверка произво­ дится не реже одного раза в три месяца и обязательно в сопровождении опытного слесаря участка дегазации. В ней также должен участвовать начальник или механик участка дегазации. Доступ к приборам и аппаратуре не­ специалистам воспрещается.

При плановом осмотре проверяют:

а) мыльной эмульсией герметичность импульсных га­ зовых трубок и их соединений;

б) удаление пыли и грязи с приборов и аппаратуры; в) крепление приборов и аппаратуры, проводов, ис­

правность и надежность всех присоединений электропро­ водов к приборам;

г) схему защиты на прекращение подачи газа в ко-

94

тельную при снижении концентрации метана ниже уста­ новленного предела;

д) схему защиты на прекращение подачи газа в ко­ тельную при падении давления в нагнетательном газо­ проводе ниже установленного.

Дата проверки и ее результаты записываются в жур­ нал.

Профилактический ремонт (ревизия) производится не реже одного раза в год специалнзорваниой наладочной организацией. При ревизии осматривают каждый прибор, и аппарат. В процессе осмотра проверяют состояние всех узлов и деталей крепления, надежность и легкость рабо­ ты механической части, отсутствие люфтов, трений и за­ еданий; проверяют регулировку приборов, плотность за­ порных устройств, заменяют неисправные части, чистят и смазывают трущиеся детали; производят чистку, регу­ лировку и наладку подвижных контактов приборов (ре­ ле, пускателей, кнопок и т. п.).

При ревизии необходимо обновить окраску приборов, аппаратов, надписей. Электрические цепи приборов и ап­ паратов отключают, производить ревизию под током вос­ прещается. Результаты ревизии заносят в журнал.

Один раз в год измерительные приборы в установлен­ ные сроки предъявляются проверяющим организациям на государственную проверку.

Ведение технической документации. Каждый прибор должен иметь заводской паспорт, который ведется со­ гласно рекомендации завода-нзготовителя.

На каждый тип прибора должны быть: принципиаль­ ная схема, описание и инструкция. Механик участка де­ газации обязан вести журнал работы приборов и аппа­ ратов защиты, в котором записывает пуск приборов в эксплуатацию, неисправности, перебои н перерывы в ра­ боте, результаты проверок и ревизий.

Пуск газа потребителю производится по согласова­ нию с потребителем и указанию инженерно-технического работника, ответственного за эксплуатацию вакуум-на­ сосной станции. При пуске газа в котельную машинист вакуум-насосной станции обязан:

а) предварительно убедиться в том, что концентра­ ция метана в отсасываемом газе находится,, в преде­ лах, допустимых для использования, а количество отса­ сываемого метана достаточно для снабжения потреби­ теля;

95

б) получить подтверждение об открытом состоянии продувочной свечи потребителя;

в) произвести пуск газа на свечу потребителя для продувки газопровода, для чего открыть задвижку и кла- пан-отсекатель на газопроводе к потребителю и закрыть задвижку на свече вакуум-насосной станции;

г) переключить коммутационные краны линии отбо­ ра газа к газоанализаторам при отборе газа из газопро­ вода потребителя;

д) после включения потребителя отрегулировать дав­ ление в газопроводе с помощью вентиля сброса газа в ат­ мосферу;

е) включить схему автоматического управления аппа­ ратурой защиты;

ж) сделать запись в журнале о времени подачи газа и отметить фамилию лица, давшего распоряжение на пуск газа потребителю.

Прекращение подачи газа потребителю возможно:

1.По просьбе потребителя.

2.В случае временного прекращения работы вакуумнасосной станции.

3.При возникновении аварийных ситуаций.

Спрекращением подачи газа по просьбе потребителя машинист вакуум-насосной станции обязан:

а) открыть вентиль на свечу сброса газа в атмосфе­ ру, закрыть клапап-отеекатель и вентиль на газопроводе потребителя;

б) выключить цепь автоматического управления аппаратурой защиты;

в) переключить коммутационные краны линии отбора газа к газоанализаторам на отбор из газопровода, по ко­ торому газ направляется в атмосферу;

г) сделать запись в журнале о причинах и времени от­ ключения газа.

В случае необходимости временного прекращения по­ дачи газа в связи с остановкой вакуум-насосов машинист обязан предупредить потребителя о причинах и сроке прекращения подачи газа. Порядок выполнения этой опе­ рации такой же, как п в первом случае.

При аварийном прекращении подачи газа по причине снижения в нем концентрации метана пли уменьшения давления, а также по другим причинам дежурный маши­ нист обязан немедленно известить начальника или меха­

ника участка дегазации и диспетчера шахты.

96

Г Л А В А IV. ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ ДЕГАЗАЦИИ

Экономическая эффективность извлечения и использования газа на шахтах

Применение дегазации повышает безопасность работ в шахтах н дает значительный экономический эффект за счет роста добычи угля в результате ликвидации или зна­ чительного сокращения простоев лав при обильном газовыделенин, а также благодаря использованию каптируе­ мого метана для технических нужд шахты. В настоящее время нет достаточно обоснованной методики экономиче­ ской оценки дегазационных мероприятий в различных горнотехнических условиях. Поэтому ниже дается только приближенная оценка экономического эффекта, получае­ мого в результате применения дегазации и использова­ ния газа.

Если газ не используется, то экономическим эффек­ том можно считать разность между экономией средств, полученных при повышении нагрузки на очистной забой вследствие снижения газовыделения, и затратами на про­ ведение работ по дегазации [10].

где Э — экономический эффект от проведения дегаза­ ции, руб/год;

Э0 — то же от увеличения нагрузки на очистной за­ бой, руб/год;

3 — затраты на дегазацию, руб/год.

где -fiu — удельный вес условно-постоянных расходов в обслуживании общешахтных звеньев, проц.;

Су — себестоимость угля по шахте без учета дега­ зации, руб/т;7

Д ш ~ суточная добыча по Шахте без учета дегаза­ ции, тісут;

Лд — число дней работы шахты в году, сут.;

п— число лав, работающих с применением дега­ зации;

7 н — удельный вес условно-постоянных расходов по обслуживанию очистного забоя в общешахт­ ной стоимости, проц;

аі — средний коэффициент нагрузки на лаву; аш — коэффициент роста нагрузки по шахте

где ДДш— повышение нагрузки на шахту в результате применения дегазации разрабатываемого пласта, тісут;

С\ — себестоимость тонны угля по шахте в случае, если бы нагрузка возросла только за счет уве­

Общие затраты по шахте на дегазацию состоят из за­ трат на проведение камер, бурение скважин и обслужи­ вание дегазационной установки.

Оценим экономический эффект по фактическим дан­ ным отдельных шахт Донбасса. Так, например, на шах­ те «Пролетарская-Глубокая» комбината «Макеевуголь» с 1958 г. применяется дегазация спутников угольных пластов скважинами. В результате ее освоения газовыделенпо на тонну суточной добычи снизилось с 33 ж3 в 1957 г. до 17,7 в 1962 г. Это позволило шахте без допол­ нительной реконструкции вентиляторных установок до­ бывать дополнительно 214 тыс. т угля в год. При этом значительно сокращены простои лав из-за повышенного содержания метана. Так, в 1957 г. до применения дегаза­ ции было зафиксировано 26 случаев остановки лав с об­ щей потерей добычи угля около 8000 т. В 1962 г. загазировапне лав не наблюдалось. Среднесуточная добыча шахты увеличилась за этот период с 2097 до 3178 т.

Необходимо отметить, что достигнутое повышение до­ бычи не являлось результатом только применения дега-

98

зацйи. Следует еще учитывать улучшение организаций работ, повышение уровня механизации выемки и транс­ портировки угля и т. п. Однако без дегазации значитель­ ная часть этих мероприятий могла быть выполнена лишь частично. Поэтому если считать, что повышение добычи только наполовину достигнуто в результате применения дегазации, то коэффициент роста нагрузки на лавы и по шахте составит 1,26.

Себестоимость угля до применения дегазации равня­ лась 11— 13 руб/т. Принимая удельный вес условно-по­ стоянных расходов в обслуживании общешахтных звень­ ев 30% и 300 рабочих дней в год, по формуле (20) полу­ чим

Э /^ 0 ,0 1 •30 •11,13 ■ 2097 •300( 1,26—1) = 546 тыс.руб./год

Подсчитаем себестоимость угля, если бы производи­ тельность шахты возросла только за счет увеличения чис­ ла лав.

€ / = 1 1 , 1 3 — J f262097^300 10,44 Р у б І Т '

Следовательно, экономия за счет снижения условнопостоянных расходов по обслуживанию очистных забоев при 7 ш= 1 ,3 % и /г = 5 составит

Э% = 0,01 -1,26 М ,3 -10,44-2097-300(1,26 - 1) = 3 5 6 0 0 ;

Э = 546000 + 35600 = 581600 руб./год.

По данным шахты за 4 года применения дегазации было пробурено 218 скважин общей длиной 19 571 м. Средний годовой объем бурения 4900 м/год. Стоимость 1 /гог. м по породе около 8 руб. Следовательно, затраты на бурение составляют

8X 4900=39200 руб./год.

Стоимость проведения камер для бурения дегаза­ ционных скважин равна 8650 руб./год.

Ниже приведены фактические расходы на зарплату трудящимся участка дегазации (табл. 19) и общие эксплуатационные расходы на дегазацию по отдельным статьям (табл. 20).

Таким образом, экономический эффект от применения дегазации составляет