Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ состояния вопроса и постановка задачи исследований .. 9
1.1. Оценка величины и структуры выбросов парниковых газов при разработке углегазовых месторождений 9
1.2. Анализ применяемых способов дегазации 17
1.3. Анализ способов промышленного использования шахтного метана 29
1.4 Цель, идея и задачи исследований 35
Выводы 36
2. Исследование закономерностей гидрообработки угольных пластов при заблаговременной дегазации 38
2.1. Концептуальная модель задачи 38
2.2. Построение математической модели процесса гидрорасчленения угольных пластов 41
2.3. Выбор решения и численное моделирование процесса гидрорасчленения угольных пластов 48
2.4. Численные эксперименты 58
2.5. Построение математической модели обратной задачи 69
2.6. Выбор решения и численное моделирование обратной задачи... 72
Выводы 77
3. Рекомендации по совершенствованию технологии гидрорасчленения угольных пластов на основе математической модели процесса 79
3.1. Общая схема совершенствования технологии гидрорасчленения угольных пластов 79
3.2. Нахождение параметров коэффициента переноса угольного пласта и потерь воды в кровлю и почву при гидрорасчленении на основе решения обратной задачи 82
3.3. Оптимизация режима гидровоздействия на основе модели гидрорасчленения угольного пласта 92
Выводы 101
4. Эколого-экономнческая оценка решений по снижению выбросов парниковых газов 102
4.1. Оценка газовыделения при гидравлической обработке угольных пластов 102
4.2. Экологическая оценка снижения выбросов метана при гидравлической обработке угольных пластов 104
4.3. Экономический эффект при гидравлической обработке угольных пластов 107
Выводы 117
Заключение 119
Литература 121
- Оценка величины и структуры выбросов парниковых газов при разработке углегазовых месторождений
- Построение математической модели процесса гидрорасчленения угольных пластов
- Общая схема совершенствования технологии гидрорасчленения угольных пластов
- Оценка газовыделения при гидравлической обработке угольных пластов
Введение к работе
Актуальность работы. Климатологи межправительственной группы экспертов по проблемам изменения климата ІРСС определили, что для стабилизации концентрации парниковых газов (ПГ) на современном уровне необходимо сокращение выбросов диоксида углерода более чем на 60%, метана — на 15-20%, оксида азота — на 70-80%, фторхлорулеродов — на 70-85%. Оценки специалистов Агенства по охране окружающей среды США (ЕРА) практически совпадают с этими величинами.
В 1992 г. Россия подписала и в 1994 г. ратифицировала Рамочную конвенцию ООН об изменении климата. В 2004 г. был ратифицирован Киотский протокол, согласно которому выбросы СОг в период 2008 — 2012 гг. не должны превышать базовый уровень эмиссии 1990 г.
При решении проблемы выбросов парниковых газов в России приоритет следует отдать совершенствованию существующих и развитию малоотходных технологий. Несмотря на то, что использование возобновляемых источников энергии практически исключает выбросы ПГ, следует учитывать, что их развитие связано со значительными капитальными затратами, поэтому в обозримом будущем они смогут обеспечить только частичное замещение традиционных энергоносителей.
С точки зрения развития малоотходных технологий в нашей стране наибольший интерес представляют нефтегазовая и угольная отрасли. Определяется это достаточно простой системой контроля, технологичностью, высоким удельным весом выбросов парниковых газов на единицу генерируемой тепловой энергии. В России эмиссия метана нефтегазового сектора превышает 10 млн. т в год, а добыча угля обеспечивает поступление в атмосферу 2,5 млн. т в год [35, 68, 71].
Поэтому угольные месторождения нужно рассматривать также с позиции добычи и использования метана, содержание которого в России составляет порядка 50 - 80 трлн. м3 [53, 70, 75, 83].
Расширение и развитие заблаговременной дегазации угольных пластов является базой для промышленного использования метана, например, в качестве нетрадиционного энергоносителя [86, 88]. Однако широкое внедрение технологий заблаговременной дегазации угольных пластов сдерживается невысокими дебитами метана из скважин, что обусловлено, в том числе, и недостаточной изученностью физических процессов, происходящих при извлечении газов.
Доля диоксида углерода и метана в потеплении климата составляет соответственно 50 и 20% [47]. При этом соответствующая доля эмиссии антропогенных источников этих газов около 7 и 70% от глобальной [25]. За последние 200 лет концентрация метана в атмосфере увеличилась вдвое, что в основном определяется антропогенными источниками [53]. Ежегодная эмиссия метана оценивается в 560 млн. т, при этом антропогенные выделения более чем вдвое превышают естественные. Величина поглощения метана оценивается в 530 млн. т/год, что приводит к ежегодному увеличению содержания метана в атмосфере на 30 млн. т [67].
Необходимо отметить, что для решения проблем сокращения выбросов парниковых газов (ПГ) имеет значение развитие системы торговли квотами на выбросы ПГ. Так как метан обладает в 20-40 раз большим парниковым воздействием, то тонне диоксида углерода соответствует 71,5 м метана [62, 87]. Стоимость углеродного кредита определяется рынком, который в настоящее время только формируется. В 1999 г. торговые сделки были заключены примерно на 20 млн. тонн эквивалента диоксида углерода, при этом рыночная цена изменялась от 0,6 до 30 долларов США за тонну эквивалента, в среднем составив 1,5 $ за тонну [63, 73].
Все проблемы добычи угля достаточно тесно связаны между собой. Так, вопросы снижения выбросов метана решаются путем разработки способов и средств его утилизации на полях действующих шахт, которые в свою очередь связаны с решением проблем эффективного извлечения газа и, как следствие, с вопросом безопасности ведения горных работ.
Таким образом, комплексное решение проблемы повышения безопасности подземных горных работ и снижения экологической нагрузки на окружающую среду обеспечивается при реализации технологии с заблаговременным извлечением метана из угольных пластов.
Одним из наиболее перспективных способов заблаговременной дегазации угленосного массива путем активных воздействий с поверхности является гидравлическое расчленение угольных пластов (ГРП).
Сущность технологии гидрорасчленения заключается в закачке рабочей жидкости в пласт через скважины с темпом, превышающем естественную приемистость пласта и обеспечивающим раскрытие, расширение и соединение пластовых трещин.
Для достижения максимальной зоны гидрорасчленения необходимо целенаправленно выбирать параметры процесса. Для этого необходимо установить закономерности газодинамических процессов, протекающих в угольном пласте и создать технологию, направленную на управление интенсификацией извлечения метана. Поэтому построение математической модели гидрорасчленения угольных пластов является актуальной научно-технической задачей.
Целью работы является установление закономерностей гидравлической обработки неразгруженного угольного пласта в зависимости от его гидромеханических параметров и режимов работы нагнетательного оборудования, обеспечивающих повышение эффективности извлечения метана и снижение его выбросов в атмосферу.
Идея работы заключается в оптимизации режима гидравлического воздействия на неразгруженный угольный пласт на основе опытного определения его фильтрационных параметров с учетом изменения свойств угля в процессе гидрообработки и управления технологическим процессом на базе компьютерного моделирования.
Методы исследовании. В диссертации использовались аналитические и численные методы, анализ литературных материалов, статистических и экспериментальных данных и компьютерное моделирование.
Основные научные положения, выносимые на защиту:
Разработан метод оптимизации процесса гидравлической обработки угольных пластов путем регулирования параметров гидродинамического воздействия на основе результатов компьютерного моделирования, использование которого обеспечивает увеличение объемов заблаговременного извлечения и утилизации шахтного метана.
В процессе гидравлической обработки угольного пласта при достижении критического давления жидкости происходит разрыв сплошности пласта, что сопровождается сначала скачкообразным ростом коэффициента фильтрации, затем его монотонным возрастанием по мере роста давления и проявлением гистерезиса при убывании давления. Эта особенность учтена в аналитической и разработанной на ее базе компьютерной модели гидрообработки, построенной на соблюдении закона Дарси с переменным коэффициентом фильтрации и уравнения неразрывности фильтрационного потока.
Для моделирования процесса гидрообработки угольного пласта разработан метод определения его фильтрационных параметров на основе решения обратной задачи гидрообработки по сопоставлению расчетных и опытных значений давления рабочей жидкости и выборе на этой базе наиболее вероятных фильтрационных параметров по критерию наименьших квадратов отклонений.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и
рекомендаций подтверждаются'.
использованием фундаментальных законов гидромеханики и численных
методов при решении задачи моделирования процесса гидрообработки
угольных пластов;
удовлетворительной сходимостью результатов теоретических исследований с экспериментальными данными (погрешность не более 15%);
положительными результатами апробации разработанной компьютерной модели процесса гидрорасчленения угольных пластов.
Научная новизна результатов исследований состоит в следующем:
установлены новые закономерности состояния угленосной толщи от параметров угольного пласта и гидровоздействия на нее;
разработана методика определения фильтрационных параметров угольного пласта по имеющимся экспериментальным данным о процессе гидрорасчленения.
Научное значение работы заключается в разработке методических основ прогнозирования зоны гидрообработки метаноносных угольных пластов в зависимости от горно-геологических и гидромеханических параметров пласта и режима воздействия, позволяющих увеличить извлечение парникового газа, минимизировать энергетические и материальные затраты при реализации технологии и снизить выбросы метана в атмосферу.
Практическое значение работы:
разработана и апробирована методика определения базовых фильтрационных параметров угольного пласта по принципу обратной связи с учетом известных опытных данных о процессе гидрорасчленения;
разработана и апробирована методика прогнозирования результатов и оптимизации параметров заблаговременного гидравлического воздействия на метаноносные угольные пласты, основанная на компьютерном моделировании процесса обработки.
Реализация работы.
Результаты работы использованы при оптимизации параметров заблаговременного гидравлического воздействия при обработке
s особовыбросоопасного пласта Дб через скважину № 35 на поле шахты «Казахстанская».
Апробация работы. Результаты» изложенные в диссертации докладывались на научных симпозиумах «Неделя горняка-2000», «Неделя горняка-2002», «Неделя горняка-2003», «Неделя горняка-2004», на 6-ом Всероссийском Совещании-семинаре «Инженерно-физические проблемы новой техники», на студенческой Научно-технической конференции Аэрокосмического факультета МГТУ им. Н.Э. Баумана.
Публикации. Основные положения диссертации изложены в 5 научных статьях.
Объем и структура. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы из 89 наименований, содержит 129 страниц текста, 61 рисунок, 20 таблиц.
Автор выражает глубокую благодарность проф., д.т.н. Каркашадзе Г.Г., д.т.н. Коликову К.С. и д.т.н. Сластунову СВ. за поддержку данного направления, ценные научные консультации и практическую помощь при проведении исследований.
Оценка величины и структуры выбросов парниковых газов при разработке углегазовых месторождений
Конец 20 века принес изменения климата в масштабах всей планеты. Повысилась температура воздуха у поверхности Земли, воды в океанах, участились стихийные бедствия. Представления о глобальном потеплении дают временные ряды осредненнои температуры приземного воздуха для всего земного шара и отдельно для Северного и Южного полушарий за период с 1856 по 2001 год (рис. 1.1). Также на рисунке 1.2 показана средняя по территории России аномалия среднегоовой температуры воздуха [52].
Происходящие изменения во многом обусловлены антропогенным воздействием. Возросший объем загрязнения биосферы антропогенного происхождения привел к изменению баланса основных газовых составляющих атмосферы (кислород, диоксид углерода, окислы азота, озон, хлорофторуглероды и т. п.). Появился термин - «парниковые газы». Это газы, выделение которых в атмосферу вызывает нарушение баланса в системе «образование - разрушение», которое может вести к потеплению климата планеты.
К парниковым газам (ПГ) отнесены диоксид углерода, метан, окислы азота и хлорофторуглероды. В таблице 1.1 представлена роль парниковых газов в потеплении климата [47, 72].
В 1992 г. Россия подписала и в 1994 г. ратифицировала Рамочную конвенцию ООН об изменении климата. В последующем был подписан и в 2004 г. ратифицирован Киотский протокол, согласно которому выбросы СОг в период 2008 - 2012 не должны превышать базовый уровень эмиссии 1990г. Климатологи межправительственной группы экспертов по проблемам изменения климата IPCC определили, что для стабилизации концентрации парниковых газов на современном уровне, необходимо сокращение выбросов диоксида углерода более чем на 60%, метана на 15-20%, закиси и азота на 70-80%», фторхлоруглеродов на 70-85%. Оценки специалистов Агенства по охране окружающей среды США (ЕРА) практически совпадают с этими величинами.
Добыча угля сопровождается выбросами твердых, жидких и газообразных отходов. Поэтому необходимо оценить опасность, которую представляют собой выбросы парниковых газов (ПГ) при разработке углегазовых месторождений. Приведенные данные основаны на исследованиях, проведенных в [47-51].
Диоксид углерода
Диоксид углерода оказывает решающее значение на перенос инфракрасного излучения в атмосферу Земли. Она поглощает часть отражаемого поверхностью Земли тепла, тем самым препятствуя его уходу в космическое пространство. С другой стороны, диоксид углерода не препятствует проникновению излучения Солнца, что способствует нагреванию Земли. Поэтому при увеличении концентрации диоксида углерода в тропосфере количество тепловой энергии у земной поверхности возрастает, создавая «парниковый» эффект.
Источники диоксида углерода на угольных шахтах иногда подразделяются на первичные и вторичные. К первичным относятся выделения свободного и десорбирующегося из угля диоксида углерода, образование в результате разложения горных пород и внезапные выбросы.
К вторичным относят образование диоксида углерода при дыхании людей, в процессе взрывных работ под землей и на карьерах и при горении пламенных ламп. Такие источники обычно составляют около 10 % от общего количества.
Суммарный объем выделения диоксида углерода из угольных шахт оценивается в (0,1 - 0,2)х109 т/год. Из них (35-40)х106 т/год выделяется при добыче угля подземным способом, в том числе 6х10б т/год в шахтах СНГ. Также (40-180)х106 т/год диоксида углерода выделяют горящие породы породных отвалов угольных шахт.
Метан
Метан занимает второе место после углекислого газа по степени опасности, а его общее влияние на потепление оценивается в 20 % [47]. За последние 200 лет его концентрация в атмосфере увеличилась вдвое, что в основном определяется антропогенными источниками. Ежегодная эмиссия метана оценивается в 560 млн. т, при этом антропогенные выделения более чем вдвое превышают естественные. Величина поглощения метана оценивается в 530 млн. т/год, что приводит к ежегодному увеличению содержания метана в атмосфере на 30 млн. т.
Выделение метана из угольных пластов имеет как негативное, так и позитивное значение. К негативным проявлениям относятся: Опасность взрывов метана в угольных шахтах» в результате чего возможна гибель людей (социальное); Ограничение скорости проведения подготовительных выработок, а значит, и скорости добычи угля по газовому фактору (технико-экономическое); Эмиссия метана из угольных пластов в атмосферу Земли (экологическое).
Однако есть и положительное значение метана, состоящее в том, что при его добычи и утилизации повышается использование недр.
При подземной и открытой разработке метаноносных угольных пластов выделяется (35-40)х10б т/год метана. На долю основных шахт бассейнов СНГ приходится (6,18-8,9)х10б т/год выбросов метана. При общем объеме эмиссии метана в атмосферу из антропогенных и природных источников (575 — 600)х10 т/год выбросы метана из угольных шахт не превышают 7-8%. Поэтому влияние метана, выделяющегося из угольных пластов, на потепление составляет всего 1,1-1,6 % в общем потеплении климата. Однако не следует недооценивать эту величину. Как уже было отмечено выше, добыча угля в будущем будет продолжать расти, а, значит, и влияние угольного метана на глобальное потепление увеличится.
Оксид азота
Опасность оксида азота связана в первую очередь с их ролью в фотохимических реакциях, приводящих к образованию смога.
В горнодобывающей промышленности эмиссия оксида азота происходит в результате взрывных работ на карьерах и в шахтах. Таким образом, в мире ежегодно в атмосферу выделяется (0,45-0,77)х106 т оксида азота.
Построение математической модели процесса гидрорасчленения угольных пластов
В силу нелинейности, уравнения (2.2.19) и (2.2.24) сложно решить аналитически, поэтому необходимо разработать численный алгоритм решения. Наибольшую сложность при выборе метода решения представляет существенная нелинейность коэффициента фильтрации. В качестве вариантов решения рассматривались метод интегральных соотношений [16, 17, 82], безусловно устойчивая разностная схема для нелинейных задач [1, 6, 15] и полуаналитический метод [13, 14].
Метод интегральных соотношений при своей очевидной простоте не подходит для решения существенно нелинейных задач, так как сложно выбрать функцию, аппроксимирующую профиль давления.
Полуаналитический метод предполагает разложение решения в ряд Фурье. Этот метод дает хорошие результаты для задач с разрывными коэффициентами, но требует огромных затрат машинного времени даже по сравнению с реализацией численных схем на больших интервалах.
Поэтому для решения уравнений (2.2.19) и (2.2.24) выбрана неявная нелинейная разностная схема с опережением, которая абсолютно устойчива и монотонна при любых шагах. Эта схема рекомендуется для решения уравнений фильтрации однородных жидкостей в трещиноватых средах [15].
Аналогично определяются с и р.
Построенная таким образом система нелинейна относительно уп. Если г - 0, то у„- у„, поэтому при достаточно малом г существует вещественное решение полученной системы. Но при большом г система может и не иметь вещественного корня. Вычислять решение системы будем методом последовательных приближений, в котором значения х Ф и с берутся с предыдущей итерации: V -л) = fc Afe fO-i te" -Ж)]+ФГ\ (23.4)
В качестве нулевого приближения здесь, естественно, берутся значения с известного слоя. Величины у(п } находятся из полученной системы прогонкой. Итерации сходятся линейно и обычно не быстро. Они могут и расходиться. В последнем случае можно вести расчет с фиксированным числом итераций, обычно с двумя или тремя итерациями.
Выбранная схема обладает следующими достоинствами [1, 6, 15]: 1) Схема абсолютно устойчива, то есть малые ошибки входных данных не приведут к большой ошибке решения. 2) Выбранная схема консервативна. Консервативные схемы выражают закон сохранения на сетке, т. е. они качественно похожи на исходное интегральное уравнение. Консервативные схемы обычно приводят к существенному улучшению точности расчета, как разрывных, так и гладких решений. 3) Разностная схема монотонна
Точное решение уравнения параболического типа при определенных условиях сохраняет монотонность. Например, решение u(x,t) уравнения и, = киа монотонно в любой момент времени, если начальные данные монотонны и температура на концах отрезка постоянно. То же будет при постановке задачи Коши на бесконечной прямой.
Таким образом, выбранная разностная схема сохраняет монотонность решения. 4) Схема имеет погрешность аппроксимации 0{т + h ) на четырежды непрерывно дифференцируемых решениях.
При заданном разрывном коэффициенте фильтрации нельзя ожидать, чтобы решение было четырежды непрерывно дифференцируемым. Однако можно повысить гладкость решения, если в окрестности разрыва сгладить коэффициент фильтрации кубической параболой.
К недостаткам разностной схемы стоит отнести необходимость задавать маленький шаг разностной схемы, что повышает время решения задачи на полубесконечном интервале. Кроме того, из-за погрешностей решения нелинейного уравнения могут появиться пилообразные профили решения [15]. Это следует учитывать при анализе полученных результатов.
Сходимость выбранной схемы
На практике для нелинейных уравнений и схем редко удается строго доказать сходимость. Например, сходимость разностных схем для уравнений газодинамики не доказана. Поэтому зачастую пользуются следующими соображениями. Проверим локальную аппроксимацию схемы и затем на численных расчетах со сгущением сеток убедимся, что разностное решение при Л-»0 сходится к какой-то предельной функции. Поскольку нет расходимости, то расчет устойчив, а из устойчивости и консервативности схемы следует сходимость к решению исходной задачи [81]. Таким образом, выбор подобной разностной схемы вполне оправдан.
Общая схема совершенствования технологии гидрорасчленения угольных пластов
Используя математическую модель процесса гидрорасчленения, можно по заданному темпу нагнетания воды в скважину рассчитать распределение давления в угольном пласте. Если определен критерий оптимальности технологии гидрорасчленения, то можно подобрать такую зависимость расхода воды от времени, для которой будет реализован оптимальный режим гидрорасчленения. Таким критерием может быть максимальная зона гидрорасчленения при заданном количестве закачанной в пласт жидкости, минимальное количество закачанной в пласт жидкости при постоянной зоне гидрорасчленения и т. п.
Однако для расчета распределения давления в угольном пласте необходимо знать значения целого ряда параметров угольного пласта. Некоторые из этих параметров, такие как глубина залегания, пористость, мощность пласта известны с большой степенью точности. Но значения параметров нелинейного коэффициента фильтрации угольного пласта (5 параметров, см. рис. 2.2) и потерь воды в кровлю и почву, как правило, могут меняться даже для одного месторождения на порядок [80]. Поэтому для каждой скважины гидрорасчленения необходимо эти значения уточнять, для чего может быть использовано решение обратной задачи.
Для поиска неизвестных параметров необходимо сделать пробную закачку воды в пласт с небольшим темпом нагнетания. При этом следует измерить давление на устье скважины. Также радиуса гидрорасчленения при заданном объеме закачанной в угольный пласт воды. Выбор оптимального режима нагнетания воды в пласт проводится с учетом максимально возможных мощностей компрессорных установок. В табл. 3.1 представлены известные значения используемых в расчетах параметров.
Следует отметить, что решение обратной задачи, как и поиск оптимального режима гидро воздействия, представляет собой итерационный процесс. Чтобы найти значения неизвестных параметров, необходимо задать области их изменения и шаг поиска. Однако в результате решения обратной задачи значения некоторых искомых параметров могут оказаться на границах интервалов изменений. Это может означать, что необходимо сместить границы интервала изменения этих параметров вправо или влево. После этого решение обратной задачи следует повторить. Этот процесс прекращается, когда значения всех искомых параметров лежат внутри интервалов их изменения.
Поиск значений параметров нелинейного коэффициента фильтрации угольного пласта и потерь воды в кровлю и почву проиллюстрирован на примере двух скважин, для которых известен темп закачки воды и соответствующее ему давление на устье скважины (таблицы 3.2,3.4).
Для решения обратной задачи потребовались 2 итерации. В первом случае значения некоторых параметров оказывались на границах интервалов поиска, поэтому интервалы поиска этих параметров пришлось изменить. Процесс поиска решений обратной задачи представлен на графиках внизу (рис. 3.4, 3.5). Красным цветом показано измеренное давление на устье скважины, черным - расчетное. Горизонтальная красная линия отмечает значение критического давления.
Следующий после поиска решения обратной задачи этап — это поиск оптимального режима гидровоздействия. Найдем оптимальные режимы для примеров, приведенных в предыдущем параграфе. Пример 1.
При заданном в таблице 3.2 режиме гидровоздействия радиус гидрорасчленения составляет 66 м (рис. 3.3) . При этом объем закачанной в угольный пласт воды составляет 2012 м3.
Попробуем подобрать воздействие на угольный пласт с целью увеличить зону гидрорасчленения при постоянном объеме закачанной воды. Чтобы избежать гидроразрыва, расход воды должен возрастать по формуле [26] Q = 0.5t, (3.1) где Q — расход воды, л/с, t — время, мин.
На рисунках 3.11 — 3.18 представлены смоделированные режимы и соответствующие им радиусы гидрорасчленения. Особенностью этих режимов является то, что сначала расход воды возрастает до максимального уровня за время, определенное (3.1), а затем поддерживается максимальный темп закачки. При этом участок возрастания может быть выпуклым (рис. 3.11), вогнутым (рис. 3.13), линейным (рис. 3.15) или ступенчатым (рис. 3.17).
По графикам 3.11 - 3.18 можно отметить, что изображенные на них режимы нагнетания воды не обеспечивают увеличения радиуса гидрорасчленения, а для зависимости на рисунке 3.11 наблюдается даже его уменьшение.
Оценка газовыделения при гидравлической обработке угольных пластов
При заданном в таблице 3.2 режиме гидровоздействия прогнозируемый радиус гидрорасчленения составляет 66 м (рис. 3.3). При применении оптимального режима гидровоздействия (рис. 3.21) радиус гидрорасчленения увеличился до 79 м (рис. 3.22), что на 13 м больше радиуса гидрорасчленения, полученного для экспериментального режима. 792 Тогда суммарный съем газа из этой скважины увеличится в "ГТг 1 43 раза или на 43 %.
Таким образом, увеличение пригодного для промышленного использования съема метана из скважины ГРП составит 43 %. Максимальное увеличение метано-воздушной смеси всей дегазационной сети, пригодной для промышленного использования составит 43 %. Соответственно, выбросы метана в атмосферу снижаются на 43 %. Пример 2. При заданном в таблице 3.4 режиме гидровоздействия радиус гидрорасчленения составляет 60,5 м (рис. 3.7). При применении оптимального режима гидровоздействия (рис. 3.23) радиус гидрорасчленения удалось увеличить до 70 м (рис. 3.24), т. е. на 9,5 м. Тогда суммарный съем газа из этой скважины увеличится в 70 2 -——у- 1,34 раза или на 34 %. 60,5
Таким образом, увеличение метана скважины ГРП, пригодного для промышленного использования, составит 34 %. Максимальное увеличение метано-воздушной смеси всей дегазационной сети, пригодной для промышленного использования составит 34 %.
Соответственно, выбросы метана в атмосферу снижаются на 34 %.
Таким образом, применение оптимального режима гидровоздействия позволяет достигнуть существенного экологического эффекта. В обычных условиях большие объемы метана просто выбрасывались в атмосферу. При оптимизации процесса гидрорасчленения этот метан может успешно использоваться.
Экономический эффект от увеличения газовыделения при использовании оптимальной схемы заблаговременной дегазации
Оценка экономической эффективности заблаговременной дегазационной подготовки проведена в соответствии с «Методикой определения экономической эффективности использования в угольной промышленности новой техники, изобретений и рационализаторских предложений» (Москва, ЦНИЭИуголь., 1979). Экономический эффект от внедрения заблаговременной дегазационной подготовки определяется следующей формулой: Э = Э і + Э2 + Э3 + Э4 - 3, (4.7) где Э [руб.] - экономическая эффективность заблаговременной дегазационной подготовки; Зі [руб.] - экономический эффект от повышения темпа проведения подготовительных выработок; Эг [руб.] - экономический эффект от повышения нагрузки на очистной забой; 33 [руб.] - экономический эффект от промьшшенного использования извлеченного метана; 34 [руб.] - экономический эффект от снижения эмиссии метана в атмосферу; 3 [руб.] — расходы на дегазацию. Экономический эффект от повышения темпа проведения подготовительных выработок: Зі - ( 1- V,/V2) Кс Сд Д1Упл. Vyn / 100УШ, (4.8) где V], Уг — скорость проведения подготовительных выработок соответственно средняя по шахте и в зоне заблаговременной дегазационной подготовки, м/мес;
Кс - коэффициент несоответствия уменьшения числа действующих подготовительных забоев и участков темпам роста скорости проведения выработок, Кс =0,8; Сд - производственная себестоимость добычи 1 тонны угля до внедрения новой техники;
