Садовенко И.А., Инкин А.В., Деревягина Н.И., Хрипливец Ю.В. Технико-экономическая и экологическая оценка эффективности использования вод шахты «Сташкова» для теплоснабжения зданий

Деталі
Батьківська категорія: Геотехнічна механіка, 2019
Категорія: Геотехнічна механіка, 2019, № 144

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, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Деревягина Наталья Ивановна, к.т.н., доцент кафедры гидрогеологии и инженерной геологии Национального технического университета «Днепровская политехника» (НТУ «ДП»), Днепр, Украина, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

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