Details
Parent Category: Геотехнічна механіка, 2019

Geoteh. meh. 2019, 144, 229-240

https://doi.org/10.15407/geotm2019.144.229

Технико-экономическая и экологическая оценка эффективности использования вод шахты «Сташкова» для теплоснабжения зданий

1Садовенко И.А., 1Инкин А.В., 1Деревягина Н.И., 1Хрипливец Ю.В.

Национальный технический университет «Днепровская политехника»

УДК 622.51:622.817.4

Язык: Русский

Аннотация.

Целью работы является обоснование экономически эффективной технологической схемы освоения теплового ресурса шахты «Сташкова» после её закрытия, обеспечивающей поддержание благоприятного энергетического и эколого-гидрогеологического режима в регионе. Применён комплексный подход, включающий сбор, систематизацию и анализ фактических данных о фильтрационных и физико-механических свойствах вмещающих пород и горнотехнических условиях разработки пластов, влияющих на формирование природно-техногенных месторождений, а также аналитические и численные методы решения уравнений теплопереноса при работе геомодуля в различных условиях. Обоснована геотехнологическая схема экологически безопасного использования шахтных вод, предполагающая откачку вод на поверхность, отбор тепла и обратное их нагнетание в пласты. Предложенная циркуляционная система характеризуется повышенным энергетическим балансом, так как с её помощью извлекается практически всё тепло подземных вод, а также часть тепла вмещающих пород. С целью оценки эффективности применения данной технологии, в программном комплексе Mathcad произведены расчёты использования шахтных вод в качестве источника низкопотенциальной энергии в тепловых насосах в сравнении с другими альтернативными вариантами (грунтовые воды и поверхностные водотоки), и установлено, что это даёт их большие коэффициенты преобразования (5,2‑5,8 при Т2 = 50 °С и 3,2‑3,9 при Т2 = 70 °С). Разработана геотехнологическая схема использования шахтных вод, учитывающая перенос тепла, направление фильтрации, скорость и температуру подземных вод при нагнетании и отборе теплоносителей из водоносного горизонта для отопления и охлаждения зданий. Исследован механизм теплоотбора в затопленном горном массиве ликвидируемой шахты с обоснованием экологически безопасного использования шахтных вод. Проведённые исследования позволили обосновать параметры эксплуатации экономически целесообразной геотехнологической схемы, позволяющей стабилизировать энергопотребление и экологическую ситуацию в угледобывающих регионах путём комбинации в едином модуле технологий по выработке тепловой энергии, дренированию шахт, регулированию водного режима и очистке шахтных вод.

Ключевые слова:

термальный водоносный горизонт; геоциркуляционная система; тепловая энергия; чистая дисконтированная стоимость

Список литературы:

1. Бездонные запасы. Уголь как основа сырьевой базы Украины. URL: http://geonews.com.ua/news/detail/bezdonnye-zapasy-ugol-kak-osnova-9 (дата обращения: 06.04.2019).

2. Ермаков В.Н., Улицкий О.А., Спожагин А.И. Изменение гидродинамического режима шахт при затоплении. Уголь Украины. 1998. № 6. С. 11-13.

3. Snihur V., Malashkevych D., Vvedenska T. Tendencies of coal industry development in Ukraine. Mining of mineral deposits. 2016. Vol. 10(2). Р. 1-8.

4. Wieber G. A Source of Geothermal Energy – Examples from the Rhenish Massif. Mine Water. Proceedings of the 10th IMWA Congress –2008 in Karlovy Vary, Check Republic. Technical University of Ostrava Faculty of Mining and Geology. Р. 113-116.

5. Robinson R. Mine gas hazards in the surface environment. Mining Technology, Section A. 2000. Vol. 109. P. A228-236.

6. Самуся В.И. Оценка эффективности теплонасосной технологии утилизации тепла воздушных турбокомпрессоров. Научный вестник НГУ. 2010. № 6. С. 78-82.

7. Кириллин В.А., Сычев В.В., Шейдлин А.Е. Техническая термодинамика. Москва: Энергоатомиздат, 1983. 417 с.

8. Щербань А.Н., Кремнев О.А., Журавленко В.А. Руководство по регулированию теплового режима шахт. Москва: Недра, 1977. 359 с.

9. Гончаров С.А. Термодинамика. Москва: Изд-во Московского гос. горного ун-та, 2002. 440 с.

10. Заключение о прогнозных величинах водопритоков в шахту им. Н.И. Сташкова на период полной отработки промышленных запасов и рекомендации по сбросу шахтных вод в речную сеть. ГГАУ; рук. В.Г. Пасечный. Днепропетровск, 1994. 81 с.

11. Политехнический словарь / под ред. А.Ю. Ишлинского и др. Москва: Советская энциклопедия, 1989. 656 с.

12. Белоусов В.Н., Смородин С.Н., Лакомкин В.Ю. Энергосбережение и выбросы парниковых газов (СО2). СПб: СПбГТУРП, 2014. 52 с.

Об авторах:

Садовенко Иван Александрович, д.т.н., профессор, профессор кафедры гидрогеологии и инженерной геологии Национального технического университета «Днепровская политехника» (НТУ «ДП»), Днепр, Украина

Инкин Александр Викторович, д.т.н., профессор кафедры гидрогеологии и инженерной геологии Национального технического университета «Днепровская политехника» (НТУ «ДП»), Днепр, Украина, This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

Деревягина Наталья Ивановна, к.т.н., доцент кафедры гидрогеологии и инженерной геологии Национального технического университета «Днепровская политехника» (НТУ «ДП»), Днепр, Украина, This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

Хрипливец Юлия Владимировна, научный сотрудник кафедры гидрогеологии и инженерной геологии Национального технического университета «Днепровская политехника» (НТУ «ДП»), Днепр, Украина