СОДЕРЖАНИЕ

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. РОЛЬ МЕТАНА В УГОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

ГЛАВА 2 . АНАЛИЗ ОБЪЕКТА ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Анализ угольной промышленности

2.2 Анализ экологического аспекта функционирования угольной промышленности

2.3 Анализ экологического аспекта шахтного метана

2.4 Анализ способов использования шахтного метана

2.5 Экономическая оценка добычи и использования шахтного метана.

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ДОБЫЧЕ МЕТАНА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СЕПАРАТОРА СЦВ-7

ГЛАВА 4.ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ДОБЫЧИ

ГЛАВА 5. БЖД

5.1 Анализ вредных и опасных факторов при работе в шахте

5.1.1 Рудничный воздух и климатические условия

5.1.2 Запылённость рудничного воздуха, как причина профзаболеваний. Меры борьбы с пылью

5.1.3 Защита от производственного шума и вибрации

5.1.4 Рудничное освещение

5.2 Нормативные значения факторов и мероприятия по предотвращению, снижению и ликвидации последствий их действия на людей

5.2.1 Виды аварий в шахтах

5.2.2 Особенности взрыва пылегазовых смесей в шахте

5.2.3 Газовый и пылевой режимы

5.2.4 Методы и средства контроля пылегазового режима

5.2.5 Внезапные выбросы угля и газа

5.2.6 Рудничные пожары

5.2.7 Горные удары

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

АННОТАЦИЯ

В дипломной работе предложено решение актуальной проблемы, заключающейся в разработке рекомендаций по использованию шахтного метана.

За основу взят метод дегазации с помощью сепаратора СЦВ-7. Данный агрегат обладает рядом экономических преимуществ перед другими методами дегазации, при этом решая те же экологические проблемы.

Работа структурно состоит из 4 глава, выполнена на листах формата А4 содержит 3 таблицы и 5 рисунков.

THE SUMMARY

In degree work the decision of the actual problem consisting development of recommendations on use of mine metane is offered.

For a basis the method of decontamination by means of separator СЦВ-7 is taken. The given unit possesses a number of economic advantages before other methods of decontamination, thus solving the same environmental problems.

Work structurally consists from 4 chapter, is executed on sheets of format А4, contains 3 tables and 5 figures.

ВВЕДЕНИЕ

Функционирование предприятий угольной промышленности, как правило, сопровождается многосторонним негативным воздействием на окружающую природную среду, масштабы которого непосредственно зависят от объема основного производства и в связи с возможным увеличением объемов добычи угля имеют тенденцию к дальнейшему росту.

По уровню образования и выбросов вредных веществ в атмосферу угольная промышленность является одной из наиболее загрязняющих воздушный бассейн отраслей. В 1999 году предприятиями угольной промышленности было выброшено в атмосферу 620,8 тыс. т вредных веществ, в том числе 443,5 тыс. т метана, в 2004 г. объем выброшенного в атмосферу метана возрос до 660,7 тыс. т.

Одним из главных направлений снижения отрицательного воздействия угольной промышленности на атмосферный воздух и повышения уровня природопользования является использование шахтного метана, дающее как экологический, так и экономический эффект.

Существующие технологии добычи шахтного метана во многом зависят от конкретных горно-геологических условий и целей, которые мы при этом преследуем. Поэтому разработка рекомендаций по использованию метана конкретным способом является актуальной задачей.

Цель дипломной работы заключается в разработке рекомендаций по использованию метана конкретным способом.

Задачи дипломной работы:

-анализ эколого-экономической ситуации в угольной промышленности;

- анализ существующих технических возможностей извлечения и использования шахтного метана;

- разработка рекомендаций по использованию шахтного метана;

- эколого-экономическая оценка варианта добычи и использования шахтного метана.

Объектом исследования является метод дегазация угольных шахт с помощью сепаратора СЦВ-7.

ГЛАВА 1. РОЛЬ МЕТАНА В УГОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Российская Федерация обладает развитой угольной промышленностью, крупной и разнообразной ее сырьевой базой. В ее недрах сосредоточено

4450,7 млрд. т. прогнозных ресурсов (около 30% мировых) – больше, чем в любой другой стране. По состоянию на 1-е января 1997 г. разведанные по категориям А+В+С1 запасы угля составили 200, 6 млрд. т (11, 6% от мировых), предварительно оцененные по категории С2 – 79 млрд. т. По разведанным запасам Россия занимает третье место в мире после США (444, 8 млрд.т) и Китая (296 млрд. т.). Важное значение угля в России обуславливается тем обстоятельством, что он имеет более широкое территориальное распространение, чем другие энергоресурсы. Его запасы выявлены практически повсеместно в районах, где нет значительных ресурсов нефти и газа, – на юге Сибири, в Забайкалье, Приамурье, Приморье и на Северо-востоке. В указанных и в ряде других регионов уголь длительное время будет основным или даже единственным крупным источником теплоэлектрообеспечения ¹.

Однако, в последнее время ситуация стала меняться. Так, за последние два года в России объем добычи нефти снизился на 8%. Еще более сложная ситуация складывается с природным газом. В 2007 г. внутренний дефицит газа в России достиг цифры в 6 млрд. куб. м. Прогнозы еще более пессимистичны. Так, еще в 2006 г. в специальном докладе Минпромэнерго, отмечалось, что в 2010 году в России не будет хватать около 30, а к 2015 г. — уже более 45 млрд. куб. м природного газа.

Причины складывающейся ситуации объясняются просто. Месторождения, разведанные до 1991 года и дававшие до 80% всех объемов традиционных углеводородов, практически истощились, что приводит к ежегодному существенному падению их добычи. Новые нефтегазовые месторождения, расположенные на шельфах арктических морей, представляют собой так называемые «парамаржинальные или субмаржинальные месторождения». По мнению специалистов Минпромэнерго, это означает, что на их освоение и ввод в эксплуатацию требуются значительные финансовые средства, которых у России просто нет. Так, предполагается, что уже в ближайшие четыре года потребуется не менее 600 млрд. долларов.

Во многих странах мира уже с середины 1990-х гг. на учет были поставлены и запущены в производство многие альтернативные источники получения энергии. В европейских странах такие «бесполезные» газы, как конверторный, коксовый, ферросплавный, шахтный метан и газ мусорных свалок давно стали обычным топливом, на котором уже десятками лет вырабатываются электроэнергия, пар и горячая вода.² Утилизация шахтного метана, газа мусорных свалок, продуктов пиролиза и ферментации органических отходов, а также коксового, ферросплавного, доменного и конверторного газов приносит выгоду не только от экономии природного газа и нефтепродуктов, но и благодаря возможности продажи сокращений выбросов парниковых газов. В тоже время в России ко многим нетрадиционным видам энергоресурсов до сих пор относятся как к экзотическим видам топлива, и об их промышленном использовании никто серьезно не задумывался.

Наша страна, входящая в тройку крупнейших производителей нефти и газа, раньше могла себе позволить многое из того, что не позволяли себе страны, не имеющие естественных природных богатств. Россия связала себя международными контрактами на продажу нефти и природного газа на ближайшие 15–20 лет и не может сократить экспортные поставки традиционных энергоресурсов за рубеж. А это означает, что при падении добычи отечественным потребителям нефти и природного газа придется туже и туже затягивать пояс.

К сожалению, в настоящее время российская промышленность не может поставлять на мировой рынок конкурентоспособную продукцию, а существование экономики России и социально-политическая стабильность страны обеспечивается исключительно на «нефтегазодоллары». И для того, чтобы их получать в будущем, необходимо высвобождать внутри страны традиционные энергоресурсы, заменяя их на нетрадиционные местные виды источников энергии, в сочетании с проведением активной энергосберегающей политики.

По оценкам многих российских специалистов, одним из перспективных местных источников энергии является угольный метан, который считается высококачественным и экологически чистым энергоносителем. Многие ассоциируют угольный метан опасным спутником добычи угля. Действительно, главной опасностью для горняков был и остается метан угольных пластов. Взрывы и выбросы метана являются наиболее опасными и крупномасштабными авариями на угольных предприятиях во всем мире. Однако, при правильной утилизации угольный метан становится перспективным и ценным видом топлива. Необходимо отметить, что в отличие от России, угольный метан уже используется во всем мире, превращаясь из проблемы, связанной с безопасностью, в ценный источник энергии.

Угольный метан бесцветен, не имеет запаха, с воздухом образует взрывоопасные смеси. Кроме собственно метана в угольный газ также могут входить углекислый газ, азот, кислород и другие элементы.

Ученые до сих пор не пришли к единому мнению по поводу того, как образовался угольный метан. Сейчас существуют две наиболее распространенные версии его происхождения: первая — пористосорбционная модель формирования метана в процессе метаморфизации угольных залежей (процесс превращения органического материала в уголь под действием температуры, давления и компонентов магмы), вторая — термодинамическая модель формирования газового потока.

Согласно пористосорбционной концепции, базирующейся исключительно на физических процессах, можно выделить четыре типа формирования метановых залежей: абсорбция (поглощение), адсорбция (концентрация), растворенный газ и свободный газ.

Термодинамическая гипотеза связана с тем, что молекулярного метана в природе не существует, а есть исходные элементы (водород и углерод), которые при определенных условиях трансформируются в молекулу метана. Такое формирование происходит в гипер среде при высоком давлении и выделении энергии.

Один и тот же пласт в различных местах порой может проявлять совершенно разную способность отдавать газ. По мнению специалистов, непредсказуемые газодинамические явления происходят из-за нарушения пластов при подземной выработке. Так, когда лава уходит, под тяжестью слоев, лежащих выше, пласты расслабляются, образуются трещины, в которые из околоугольных пород выделяется газ и потом поступает в шахты. Объемы выделяемого газа зависят от способа добычи угля, дальности нахождения от выработки газоносных массивов, геологических и физических свойств пластов. Так, зона газового выветривания (где метана в угольных пластах почти нет) составляет 150–200 м.

А дальше содержание метана очень велико — до 30 куб. м на тонну угля.

Поскольку законченной теории выбросов газа в шахтные пространства не существует до сих пор, ученые пытаются ответить на вопросы, как найти и распознать наиболее газоносные участки, каким образом организовать полную газоотдачу, эффективную дегазацию и вентиляцию, а также как обеспечить подготовку и дальнейшее использование полученного шахтного газа.

Следует отметить, что для добычи метана пригодны далеко не все месторождения.³ Так, длиннопламенные бурые угли бедны этим газом. В свою очередь, уголь-антрацит отличается высокой концентрацией газа, но его очень трудно извлечь из-за высокой плотности и чрезвычайно низкой проницаемости залежи. Угли, занимающие промежуточное положение между бурыми и антрацитом, относятся к самым перспективным для добычи метана.

Метан угольных пород является прекрасным энергетическим топливом. Однако его теплотворная способность в значительной степени зависит от концентрации в нем метана.

Таким образом, роль метана в угольной промышленности с каждым годом набирает все большие обороты. Особенно это актуально для нашей страны. Россия, являясь крупным экспортером природного газа, должна задумываться о возможности использования внутри страны других альтернативных ресурсов.

Обладая богатыми запасами метана, добыча его с каждым годом кажется все более обоснованной.

ГЛАВА 2. АНАЛИЗ ОБЪЕКТА ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Анализ угольной промышленности

Угольная промышленность России играет важную роль в топливно-энергетическом балансе страны. В настоящее время на долю угля приходится 12,2% в производстве и около 18% в потреблении топливно-энергетических ресурсов, что значительно ниже технических возможностей отрасли. По прогнозным оценкам удельный вес угля в топливно-энергетическом балансе в третьем тысячелетии будет увеличиваться, а добыча угля к 2010 г. достигнет 320 млн. т.

В соответствии с программой реструктуризации и общей стратегией развития угольной промышленности предусматривается превращение ее в обозримой перспективе в устойчиво функционирующую и рентабельную отрасль за счет создания конкурентоспособных предприятий нового технического уровня, освоения месторождений с благоприятными горно- геологическими условиями, комплексной экологически чистой переработки угля, дальнейшего расширения применения открытого способа угледобычи, закрытия нерентабельных предприятий. Важной составной частью общей стратегии развитии отрасли является обеспечение экологической безопасности производства и благоприятных жизненных условий для населения угольных регионов.⁴

2.2 Анализ экологического аспекта функционирования угольной промышленности

Функционирование предприятий угольной промышленности России, как правило, сопровождается многосторонним негативным воздействием на окружающую природную среду, под которой в общепринятом смысле понимаются верхняя часть литосферы, вся гидросфера и нижний слой атмосферы Земли, находящиеся в зоне непосредственного контакта и взаимодействия с горным производством.

Перечисленные элементы окружающей природной среды, образующие в совокупности биосферу, непосредственно воспринимают техногенную нагрузку угольных предприятий.

В общем виде техногенное влияние деятельности угольных предприятий на окружающую природную среду приведено в таблице 1.1. При этом характер и масштабы этого влияния в каждом конкретном случае различны и определяются производственно-техническими и зонально- климатическими особенностями эксплуатируемых месторождений.⁵