بخشی از مقاله
مروری بر فناوری نوین های زهکشی گاز متان در معادن زغال سنگ
چکیده :
در حال حاضر اغلب عملیات معدنی در معادن زغالسنگ در زون گازدار صورت میگیرد. در آینده نیز با گسترش و توسعه معادن و عمیقتر شدن آن مسلماً مسائل و مشکلات ناشی از گازها در معادن زغال-سنگ افزایش مییابد.
گرچه تاآنون این امکان به وجود نیامده است آه بتوان معدنکاري را به طور آامل ایمن ساخت ولی در عین حال باید با استفاده از دانش فنی و تکنولوژي نوین و سایر امکانات موجود خطرات ناشی از هجوم گاز به کارگاه یا انفجار را به حداقل رسانید.
یکی از خطرهایی آه میزان آن در معادن زغالسنگ جهان نه تنها آاهش محسوسی نیافته بلکه به ویژه در ممالک در حال توسعه، نیز افزایش یافته است »انفجار ناشی از گاز متان و گرد زغال است.« در این مقاله تکنولوژیهای نوین زهکشی گاز متان در معادن زغالسنگ مرور شده است.
با توجه به تجربه های بدست آمده از کشورهای پیشرفته، سرمایهگذاری برای زهکشی گاز متان از معادن زغالسنگ در کوتاه مدت با توجه به گازخیزی معدن، باعث ایجاد محیط معدنکاری ایمن و استفاده از گازی با کیفیت مناسب میشود. مشکلات زهکشی گاز متان در معادن زغالسنگ میتواند توسط به کارگیری تکنیک های موجود حل شود.
اجرای صحیح سیستمهای زهکشی میتواند نصب صحیح سیستم نگهداری، کنترل منظم و تکمیل طرحهای حفاری سیستماتیک را بهبود ببخشد.
در انتها براساس یافتههای مروری این تحقیق پتانسیلهای استفاده از فناوری های نوین در معادن زغال-سنگ داخلی پیشنهاد شده است.
آلید واژه ها:بازیابی متان، زهکشی، معادن، زغالسنگ، ایمنی
مقدمه :
هدف از زهکشی متان تولید گازی با کیفیت بالا در مخزن قبل از اینکه بتواند وارد سیستم تهویه معدن شود است. و دلیل اصلی برای حداکثر میزان گاززدایی ایمنی بیشتر، اعتدال محیط زیست و بازیابی انرژی است.
روشهای بسیاری برای گاززدایی وجود دارد، انتخاب روشهای نامناسب و یا به کارگیری تجهیزات کم ارزش باعث زهکشی ضعیف میشود و در نتیجه گاز تولیدی ممکن است در حین انتقال و یا استفاده خطر آفرین باشد.
◊◊◊◊◊◊◊
بحث :
مسایل مهم در رابطه با کاربرد روشهای مختلف زهکشی گاز متان
ویژگیهای زمینشناسی متنوع و شرایط خاص معدنکاری در حوضههای مختلف زغال جهان باعث به وجود آمدن تکنیکهای مختلف زهکشی گاز متان از معادن زغالسنگ شده است. روشهای زهکشی گار متان مطابق قرارداد طبقهبندی شدهاند که انتخاب این روشها به تکنیکهای pre-drainage و post-drainage وابسته است.
روشهای pre-drainage شامل دور کردن متان از لایههای در حال کار میباشد در حالی که روشهای post-drainage مستلزم انتشار گاز متان و گازهای دیگر است که از لایههای زغال به دلایل مختلف مانند حرکت لایهها، افزایش نفوذپذیری و...، آزاد شدهاست.
روشهای مناسب زهکشی براساس تکنیکهای pre-drainage باید٠۵ تا ٨٠ درصد از کل گاز متان درون معدن را بازیابی کند. در حالی که اگر انتخاب این روشها مطابق تکنیکهای بعد از زهکشی باشد تمرکز متان باید از ٣٠ ٪ به بالا قابل دسترسی باشد.
پایگاه های pre-drainage
Pre-drainage تنها به معنی کاهش مسیرهای عبور جریان گاز از لایههای در حال کار میباشد که اگر گاز تولید شده از این روش دارای کیفیت بالایی باشد این روش اهمیت قابل توجهی پیدا میکند. بیشترین کاربرد این روش برای کاهش خطرات ناشی از انفجار گاز متان است.
نفوذپذیری زغال مستقیماً بر زمان لازم برای زهکشی گاز متان از لایههای زغال سنگ تأثیر میگذارد. اگر نفوذپذیری زغال کم باشد به زمان بیشتری برای زهکشی نیاز است زیرا به دلیل نفوذپذیری کم لازم است تعدادی گمانه برای دستیابی به طبقات مختلف حفر شود. و گاز بدست آمده از نظر کیفیت در حد متوسط میباشد.
تکنولوژیهای pre-drainage در جهان به گونههای مختلفی وجوددارند. مته حفاری معمولاً برای حفاری-های زیرزمینی در گمانههای درون لایهای از عمق ١٠٠ تا ٢٠٠ متر استفاده میشود. این گمانهها تا عمق ١٠٠٠ متر و حتی بیشتر میتوانند با استفاده از تکنیکهای مختلف حفاری حفر شوند و بدین وسیله کارایی عملیات حفاری را افزایش دهند.
در بیشتر موارد درمعادنی که خیلی عمیق نیستند، تجهیزات حفاریها و گازداییهای وسیع میتواند به خارج از سطح منتقل شود. در استرالیا یک ترکیب از pre-drainage و post-drainage که شامل مسیرهای حفاری از سطح است طراحی شده است که مقدار گاز منتشر شده از معدن حدود ٨٠٠٠ لیتر بر ثانیه بوده و بازدهی گاززدایی سطح جبهه کاربلند حدود٨٠٪ بدست آمدهاست. با توجه به تجربیات بدست آمده در استرالیا و آمریکا تکنیکهای حفاری درون لایهای در سطح نسبت به زیرزمین نتیجه بهتری را در بردارد زیرا در زمان کمتری به نتیجه میرسد. شکل١ نشان دهنده یک ترکیب از حفاری است که میتواند برای شروع زهکشی گاز با توجه به روش pre-drainage به کار رود. در این شماتیک دو لایه از طریق حفر گمانه راهنما از دو گمانه پهلویی حفر شده درون لایهها در حال زهکشی هستند. بعد از جانمایی گمانههای پهلویی، گمانههای عمودی دیگر در مرکز این گمانهها حفر می-شوند. آب و گاز تولید شده از گمانههای راهنمای عمودی خارج میشوند.
برای لایههای کم عمق یا لایههای با عمق متوسط با نفوذپذیری بالا و تحریکهای هیدرولیکی گمانه-های عمودی در سطح حفر میشوند. روش آب شکست در آمریکا بدون بر هم زدن ایمنی معدن مورد استفاده قرار میگیرند.اما در مواقعی که شرایط زمینشناسی ویژهای داشته باشیم باید در انتخاب این ر سطح این است که عملیات آن مستقل از فعالیتهای معدنکاری میباشد. اما اجرای این عملیات وابسته به عمق حفاری ، نفوذ پذیری زغال و محدودیتهای تحمیل شده توسط توپوگرافی میباشد.
پایگاه های post-Drainage
روشهای post-drainage شامل جدا کردن متان آزاد شده توسط فعالیتها قبل از اینکه وارد هوای معدن شود وبدست آوردن موفقیت در بالای زون های خرد شده و یا زیر لایههای در حال کار میباشد. چنانچه لایههای بیشتری در بالا یا زیر لایههای در حال کار باشد انتشارات گاز متان از این لایهها بیشتر میشود. در واقع میزان انتشارات متان وابسته به ضخامت زغال و گنجایش گاز در این لایه ها میباشد. در مقایسه با سیستمهای pre-drainage حجم بسیار بیشتری از جریانات گاز میتواند توسط تکنیک-
های post-drainage زهکشی شود.
تولید گاز متان با کیفیت بالا مستلزم طراحی دقیق و سیستمهای پیشرفته است. شکل ٢به طور اجمالی تکنیکهای زهکشی را نشان میدهد که میتوانند برای زهکشی گاز از پانلهای جبههکار بلند بعد از استخراج زغالسنگ مورد استفاده قرار بگیرد. در این دیاگرام سه روش حفاری نشان داده شده است :
•گمانه های افقی راهنما : در گالری های حمل و گالری های پیش ساخته حفر میشوند .همچنین این گمانهها میتوانند درون لایه های مجاور سست شده از عقب نشینی سطح در حال کار حفر شوند. این لایههای سست درون زونهای فعال گاز متان تولید میکنند و گازهایی که به سمت بالا مهاجرت کرده-اند را جمع آوری میکنند.
•گمانه های متقاطع :این گمانه ها در اشکال گوناگون حفر میشوند و برای زهکشی کف و سقف لایه-های که در اثر استخراج زغال سست شدهاند طراحی شدهاند.
•گمانه های منطقه تخریب: این گمانهها در فاصله بین بالای گاب از سطح حفر میشوند. پس از حفر گمانه ها از قسمت پایین گمانه گازی که به سمت بالای لایه های سست مهاجرت کردهاند زهکشی میشود.
