|
Изучение опыта применения предварительного увлажнения угля в мае* сиве позволило установить, что основными причинами недостаточной эффективности метода являются: низкая' смачиваемость* поверхности угля, а также неравномерность распределения нагнетаемой жидкости в пласте. В процессе предварительного увлажнения угольных пластов нарушается, равновесное состояние в системе «угольметан». Под воздействием давления жидкости свободный газ вытесняется из крупных трещин и пор в более мелкие, где газ находится в сорбированном и в свободном состояниях. В каждый момент времени функция распределения давления (Р) в жидкости будет удовлетворять уравнению фильтрации капельной жидкости div[K grad Р{х, у, х, 0] = £ (* £) + Ту {К ?) + Гг (К S = °* ^1 б> где К(х, у, z) проницаемость. Известно небольшое число работ, посвященных замещению метана, вмещаемого угольными пластами, другими газами. Физико-химически не взаимодействует с углем лишь один газ гелий. Он не вступает с углем ни в какие виды адсорбционных взаимодействий: Весьма слабо адсорбируются с углем по механизму физической адсорбции другие инертные газы: аргон, криптон, ксенон, а также азот. При продувке такие газы вытеснят метан из фильтрующего пространства, а сами адсорбироваться углем практически не будут. Адсорбированный метан будет выделяться из угля в режиме диффузии. По экономическим соображениям в практике может быть использован только азот, так как инертные газы чрезвычайно дороги. Диоксид углерода адсорбируется углем гораздо лучше, чем метан. Вытеснение метана диоксидом углерода в угольном пласте происходит как из фильтрующего, так и из сорбционного объема угля. По Правилам безопасности содержание диоксида углерода в исходящих струях участка не должно превышать 0,5%. Поэтому в качестве газа для наполнения рабочей жидкости был выбран азот. 86 |
78 1,5% до 8% запыленность воздуха снижается в Кузбассе в 9 раз. По данным каталога шахтопластов Кузнецкого, Донецкого, Подмосковного бассейнов построен график зависимости пластовой влажности угля и удельного пылевыделения от выхода летучих веществ (рис. 3.1). Рис. 3.1. Изменения удельного пылевыделения и влажности угля в ряду метаморфизма Кузнецкого, Донецкого, Подмосковного бассейнов ——— удельное пылевыделение; — —-------------влажность угля. Из полученных данных следует, что на участке средней стадии метаморфизма (ОС, К. Ж, Г) уровень удельного пылевыделения остается весьма высоким. При переходе к длиннопламенным (Д) и бурым (Б) углям (низкая стадия метаморфизма) удельное пылевыделение резко падает. Изучение опыта применения предварительного увлажнения угля в массиве позволило установить, что основными причинами недостаточной эффективности метода являются: низкая смачиваемость поверхности угля, а также неравномерность распределения нагнетаемой жидкости в пласте. При исследовании процесса увлажнения угольного пласта как способа пылеподавления удельный расход жидкости является основным параметром. Из зависимости на рис. 3.2, полученной в результате исследований на разрезе Нерюнгринский [49), следует, что при малых удельных расходах жидкости 83 получены следующие результаты сорбционная емкость угля составляет 200 400 г/т (для смачивателя ДБ) [52]. Для приведенного выше примера расход смачивателя составляет 0,03 л/т (примерно 35-40 г/т), что в десять раз ниже полученных данных. Более того, приведенные на рис. 3.5 данные нуждаются в проверке, т.к. по новым сведениям, кривая зависимости кратности снижения запыленности воздуха при ТВХО при концентрациях смачивателя выше 0,2% продолжает значительно повышаться. В итоге, данный смачиватель полностью абсорбируется на одной десятой части угля, подвергающегося увлажнению. Девять десятых частей будут смачиваться чистой водой без достижения требуемого эффекта. Поэтому при влагохимреагентной тепловой обеспыливающей обработки угольного массива необходимо применять смачиватель с концентрацией, исходя из расчета сорбционной емкости угля (200 400 г/т) -1-2% [52]. Добавки ПАВ к воде при большой концентрации их будут способствовать эффективному распространению жидкости в массиве угля или в разрыхленной горной массе, обеспечивая связывание пыли. Даже в наблюдениях с малыми концентрациями смачивателя [52] установлено, что при применении увлажнения пластов растворами (с хлористым натрием 2,5%; со смачивателем ДБ 0,1%; с хлористым кальцием 5% отдельно и в сочетании со смачивателем ДБ 0,1%) запыленность воздуха снижается на 80%, что в 1,5-2 раза больше по сравнению с водой. 3.3.2. Взаимодействие нагнетаемой жидкости с угольным пластом В процессе предварительного увлажнения угольных пластов нарушается равновесное состояние в системе уголь метан. Под воздействием давления жидкости свободный газ вытесняется из крупных трещин и пор в более мелкие, где газ находится в сорбированном и свободном состоянии. Кроме того, жидкость вытесняет некоторое количество |