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

Т а б л и ц а 10. Возможная метанодобываемость по участку при различных способах дегазации

Угольные пласты и трещиноватые породы, неразгруженные от горного давления

Для определения количества метана, извлекаемого из шахт средствами вентиляции, были собраны сведения о количестве воздуха, исходящего из шахт, и содержании в нем метана. Такие сведения были собраны на шахтах Украинской ССР с газообильностыо выработок 15 мЧт добываемого угля и более. Для шахт, работающих с при-

50

•менением дегазации, общее метановыделенйе подсчиты­ валось как сумма количеств метана, извлекаемого сред­ ствами вентиляции и газа. Результаты обработки собран­ ных сведений даны в табл. 1 1 .

51

Пр о д о л же н и е табл. ІІ.

52

53

54

Общее количество газа, которое может быть извлече­ но при отработке каждого шахтного поля, подсчитыва­ лось по фактическому газовыделению на тонну угля и общим запасам полезного ископаемого.

По ориентировочным подсчетам запасы угля в уголь­ ных пластах до глубины 1800—2000 м сопоставимы с за­ пасами природного газа. Однако добыча его из угольных месторождений по сравнению с добычей из нефтегазо­ вых и газовых месторождений значительно осложняется вследствие низкой газопроницаемости угольных пластов и вмещающих пород. Кроме того, значительная часть га­ за из угольных месторождений производится в ограни­ ченных количествах. Значительная часть его выносится вентиляционной струей. Так, только в Донбассе из шахт средствами вентиляции извлекается около 7 млн. м3 ме­ тана в сутки, а по основным угольным бассейнам СССР

(Донбасс, Караганда, Кузбасс, Печорский бассейн) поч­ ти 12 млн. м31сут (табл. 12). В основных угледобываю­ щих странах мира ежесуточно с вентиляционной струей выносится в атмосферу около 65 млн. м3 метана.

55

Т а б л и ц а 12. Количество метана, выносимого из шахт вентиляционной струен по основным угольным бассейнам мира

Г Л А В А II. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИЗВЛЕКАЕМОГО МЕТАНА

I

Общие сведения о горючих газах

В промышленности и в быту уже давно используются различные горючие газы. В связи с этим в значительной степени решены вопросы технологии их применения, соз­ дана необходимая аппаратура. Для того чтобы оценить, в какой степени можно использовать уже известные ре­ шения, следует прежде всего сопоставить основные свой­ ства и параметры горючих газов и газа, извлекаемого при разработке угольных месторождений.

Все газы, используемые в быту и в промышленности, принято разделять по своему происхождению на природ­ ные и искусственные [26, 27]. К природным газам отно­ сятся газы, добываемые из недр земли, а к искусствен-

56

ным — получаемые на газовых заводах из твердого или жидкого топлива. Природный газ может быть получен попутно с нефтью при разработке газонефтяных место­ рождений. В этом случае он называется «попутным га­ зом». Однако имеются и так называемые чисто газовые месторождения, где газ добывается без признаков нефти. Такие газы называются «сухими», или «тощими».

Попутные газы содержат в значительном количестве конденсаторы и тяжелые углеводороды (С,„НП). Они нс отличаются постоянством состава, а количество тяжелых углеводородов иногда доходит до 59%. Газы, извлекае­ мые из чисто газовых месторождений, отличаются по­ стоянством состава при большом содержании метана (75—98%) и незначительной примеси тяжелых углеводо­ родов.

Попутные газы подвергаются очистке на газобензнио вых заводах, где из них извлекают ценные примеси — сжиженные газы и бензин. После очистки газы направ­ ляют по магистральным газопроводам к местам потреб­ ления.

Наиболее известным способом получения искусствен ного газа считается способ «сухой перегонки», который заключается в нагревании угля в специальных печах бе: доступа воздуха до температуры 900— 1100°С. Основной продукт сухой перегонки — кокс. Поэтому получаемый при перегонке газ называется коксовым. Из одной тонны каменного угля можно получить 300—350 м3 коксового газа.

Подобным образом горючий газ может быть получен из горючих сланцев, отличающихся высоким содержани­ ем золы (до 65%). При нагревании сланцев без доступа воздуха до температуры 1000— 1100°С около 75% их ор­ ганической массы может перейти в горючий газ, что дает возможность получить 350—400 м3 газа из одной тонны сланца.

Газообразное топливо может быть получено также пу­ тем безостаточной газификации твердого топлива, т. е. путем превращения в газ его горючей части, летучей и твердой. Такая переработка топлива осуществляется с газогенераторах, а полученный газ называется генера­ торным, одна из составных частей которого—окись угле­ рода. Процесс получения генераторного газа проходит с применением воздушного дутья или с прибавлением к нему водяного пара, кислорода и их смесей. В зависи­

57

мости от применяемого дутья генераторный газ назы­ вается «воздушным», «паровоздушным», «водяным» п «парокислородным».

Генераторные газы имеют низкую теплотворную спо­ собность и содержат в своем составе значительное коли­ чество негорючих и ядовитых газов. Поэтому в чистом виде они не применяются для бытовых нужд, а только добавляются к другим высококалорийным газам пли подаются для сжигания в металлургических, стеклова­ ренных и других печах, требующих газового нагрева.

К генераторным газам относится газ, образующийся при подземной газификации углей. В этом случае пере­ работка твердого топлива в газообразное производится в подземных газогенераторах. Процесс газификации в них трудноуправляем, и поэтому получаемый газ имеет сравнительно низкую теплотворную способность из-за большого содержания углекислого газа.

Газ, извлекаемый дегазационными установками угольных шахт, относится к природным газам по проис­ хождению II является попутным продуктом при разра­ ботке угольных месторождений. В отлпчпе от попутного нефтяного газа он не содержит продуктов конденсации и может направляться к потребителям без предваритель­ ной осушки или очистки. По сравнению с природным газ угольных месторождений не отличается постоянным со­ ставом, хотя основной его составной частью, как и при­ родного, является метан.

Непостоянство концентрации различных компонен­ тов в газовой смеси объясняется технологическими при­ чинами. Газ угольных месторождений извлекают из гор­ ного массива, подверженного в какой-то степени влия­ нию очистных или подготовительных работ. В таких условиях во многих случаях не удается обеспечить над­ лежащую герметичность отсасывающей системы. Поэто­ му, несмотря на высокое содержание метана в угольных месторождениях, концентрация его в отсасываемой сме­ си может изменяться в широких пределах.

Состав и теплотворная способность извлекаемого газа

Горючие газы представляют собой механические смеси различных газов, часть из которых—негорючие (табл. 13). В горючую смесь входят водород (Н2), метан (СГП),

58

о

о

CJ

cd

59