Введение
1. Состояние проблемы, цель и задачи исследований 12
1.1. Анализ экологической проблемы угольного метана 12
1.2. Оценка запасов и состояния метана в угольном месторождении Карагандинского бассейна 25
1.3. Проблема обеспечения метанобезопасности средствами дегазации при работе угольных шахт 31
1.4. Анализ технологий утилизации шахтного метана 44
1.5. Анализ возможностей повышения экологической и экономической эффективности угледобычи за счет использования шахтного метана 54
1.6. Цель, идея и задачи исследований 60
Выводы 62
2. Исследования параметров техногенных коллекторов угольной шахты, эмиссии и извлечения метана из этих источников 64
2.1. Эмиссия метана при подготовительных горных работах на шахтах Карагандинского бассейна 64
2.2. Современные представления о формировании техногенного коллектора в выработанном пространстве очистного забоя 74
2.3. Исследования техногенных коллекторов метана, формируемых при гидрорасчленении угольных пластов... 92
2.4. Исследования эмиссии и извлечения метана из очистных забоев Карагандинского угольного бассейна 110
Выводы 123
3. Снижение эмиссии метана и обеспечение метанобезопасности горных работ путем заблаговременной дегазационной подготовки углегазовых месторождений 125
3.1. Принципы управления эмиссией шахтного метана 125
3.2. Снижение эмиссии шахтного метана его заблаговременным извлечением 129
3.3. Снижение эмиссии метана при открытой добыче угля 137
3.4. Обеспечение метанобезопасности горных работ путем заблаговременной дегазационной подготовки угольных пластов . 153
3.4.1. Анализ эффективности заблаговременной дегазационной подготовки по снижению газообильности очистных забоев 153
3.4.2. Механизм предотвращения выбросоопасности угольного пласта при его гидрорасчленении 163
3.5. Результаты внедрения заблаговременной дегазационной подготовки и снижения эмиссии метана на шахте «Казахстанская» 171
Выводы 176
4. Совершенствование технологии заблаговременной дегазации 177
4.1. Технологические схемы заблаговременной дегазационной подготовки газоносных угольных пластов 177
4.2. Совершенствование технологии расчленения угольных пластов на основе использования вспенивающихся растворов и химически активных газов.. 194
4.3. Разработка технологии циклического гидропневмовоздействия с использованием геоэнергии 202
4.4. Совершенствование способов извлечения рабочей жидкости и газа при заблаговременной дегазации 209
Выводы 215
5. Энергетический комплекс утилизации шахтного метана на базе установки ПАЭС-2500 218
5.1. Аналитико-теоретическое обоснование работы установки ПАЭС - 2500 на шахтных метановоздушных смесях 218
5.2. Технические решения, используемые в конструкции комплекса 233
5.3. Результаты испытаний ПАЭС-2500 на шахтных метановоздушных смесях 240
5.4. Направления совершенствования энергетического комплекса ПАЭС-2500 243
Выводы 248
6. Разработка новых технологий сжигания шахтных метановоздушных смесей в форкамере жаротрубного типа и в факеле 251
6.1. Технология сжигания шахтных метановоздушных смесей в форкамере жаротрубного типа 251
6.2. Теоретические основы факельного сжигания метановоздушных смесей взрывоопасных концентраций и разработка газовых горелок для прямого сжигания метановоздушной смеси с концентрацией метана свыше 10 % 259
6.3. Конструкция энергетических установок с форкамерой жаротрубного типа 269
6.4. Результаты исследований и промышленной эксплуатации энергоустановок с форкамерой жаротрубного типа 278
Выводы 279
7. Разработка технологии переработки шахтного метана в технический углерод, электрическую и тепловую энергию 281
7.1. Экологические аспекты энерготехнологической переработки газообразных углеводородов 281
7.2. Исследования процесса переработки шахтного метана в технический углерод на экспериментальной установке 288
7.3. Аналитическое обоснование параметров конвертора шахтного метана 291
7.4. Комплекс энерготехнологической переработки шахтного метана 296
Выводы 298
8. Оптимизация технических решений по снижению эмиссии парниковых газов и себестоимости угледобычи за счет использования энергетического потенциала извлекаемого метана 299
8.1. Методология и алгоритм оптимизации параметров схемы дегазации угольной шахты с учетом использования метана 299
8.2. Методология выбора технологии переработки шахтного метана 304
8.3. Оценка экономической эффективности отдельных способов извлечения метана 320
8.4. Оценка резерва снижения себестоимости угледобычи за счет использования энергетического потенциала извлекаемого метана на примере шахты им. Ленина УД АО «Миттал Стал Темиртау» 330
8.5. Экологическая эффективность использования шахтного метана 333
Выводы 337
Заключение 339
Литература
