Обоснование параметров предварительной биообработки угольных пластов при скважинной гидравлической добыче

Стулишенко, Андрей Юрьевич

Автореферат диссертации по теме "Обоснование параметров предварительной биообработки угольных пластов при скважинной гидравлической добыче"

На правах рукописи

005048020

СТУЛИШЕНКО Андрей Юрьевич

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ БИООБРАБОТКИ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ ПРИ СКВАЖИННОЙ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ДОБЫЧЕ

Специальность 25.00.22 - «Геотехнология (подземная, открытая, строительная)»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 7 Ш] 2513

Москва 2012

005048020

Диссертация выполнена в ФГБОУ ВПО «Московский государственный горный университет» на кафедре «Подземная разработка пластовых

месторождений»

Научный руководитель - Васючков Юрий Федорович,

доктор технических наук, профессор. Официальные оппоненты: Атрушкевич Виктор Аркадьевич,

Ведущая организация - ФГБОУ ВПО «Тульский государственный

университет», г. Тула.

Защита диссертации состоится 31 января 2013 г. в 11:00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.128.05 при Московском государственном горном университете по адресу: 119991, ГСП, Москва, Ленинский проспект, 6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного горного университета.

доктор технических наук, профессор, зав. кафедрой «Технологии подземной разработки рудных и нерудных месторождений» ФГБОУ ВПО «Московский государственный горный университет»;

Дмитриев Виктор Анатольевич,

кандидат технических наук, старший научный сотрудник кафедры «Геотехнология руд редких и радиоактивных металлов» ФГБОУ ВПО «Российский государственный

геологоразведочный университет имени Серго Орджоникидзе»;

Автореферат разослан 27 декабря 2012 г.

Ученый секретарь диссертационно--------

доктор технических наук

В.В. Мельник

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. В настоящее время в российских месторождениях сосредоточено около 19% всех существующих в мире запасов бурого и каменного угля, при этом порядка 13,5% признаны непригодными к разработке существующими технологиями. Значительное количество этих запасов находится в нарушенных или тонких пластах действующих шахт, где их отработка по традиционной технологии была признана экономически или технически невозможной. В то же время прогнозные топливно-энергетические балансы России на период до 2030 года предусматривают повышение доли угля в структуре потребления до 19%.

Перспективной технологией разработки нарушенных и тонких угольных пластов является скважинная гидравлическая добыча (СГД), которая позволяет дистанционно извлекать полезные ископаемые из недр, исключить из технологии множество дорогостоящих недобычных операций и в короткие сроки организовать добычу на угольных месторождениях.

Формирование и развитие технологии СГД нашли отражение в трудах научных коллективов ННЦ ГП - ИГД им. А.А.Скочинского, ВНИИгидроугля, МГГУ, ИПКОН, ВНИМИ, ИГД СО РАН, ПНИУИ, УкрНИИгидроугля, ДонНИИ, ДонГТУ, ТулГУ, КузГТУ, СибГГМА, ГИГХС, МГРИ и других научных и учебных организаций. Результаты проведенных исследований показывают высокую эффективность технологии СГД при отработке солей, песков и рыхлых горных пород, содержащих драгоценные металлы. Разработка угольных месторождений методом СГД пока не нашла широкого применения, поскольку высокая прочность угольных пластов при коэффициенте крепости угля {= 1,2-1,5 ограничивает радиус гидравлического разрушения массива и требует создания высоких давлений в гидромониторах, поддержание которых на расстоянии более 3,0 м связано с высокими затратами.

Одним из направлений повышения эффективности метода СГД является предварительное разупрочнение угольных пластов на основе их бактериальной обработки.

Анализ влияния минеральной структуры на прочностные свойства угля, определение и выявление закономерностей изменения прочности угля при контакте с кислыми растворами силикатных или сульфидокисляющих бактерий, анализ оптимальных параметров биообработки угля и разработка принципиальной схемы биогеотехнологии разупрочнения угольных пластов позволят осуществлять эффективную скважинную гидродобычу угля.

В связи с изложенным научные исследования по обоснованию параметров предварительной биообработки угольных пластов при скважинной гидродобыче, обеспечивающей вовлечение в отработку запасов угольных пластов, разработка которых по традиционной технологии была признана экономически или технически невозможной, являются актуальными.

Цель диссертации состоит в обосновании параметров предварительной биообработки угольных пластов для их скважинной гидравлической разработки на базе установленных зависимостей снижения прочности угля от прироста пористости и скорости растворения минералов, позволяющих увеличить производительность гидравлического разрушения угольного массива.

Идея работы заключается в снижении сопротивляемости угля гидравлическому разрушению на основании рекомендуемых параметров его предварительной биообработки, учитывающих скорость биовыщелачивания минералов и позволяющих осуществлять эффективную выемку запасов нерабочих угольных пластов с использованием технологии СГД.

Научные положения, выносимые на защиту: 1. Установлено, что после биообработки угольных пластов их прочность при гидравлическом разрушении снижается на 30-60% вследствие биовыщелачивания минеральной массы из угля и повышения его пористости на 3-7%.

2. Доказано, что снижение зольности угля на 40-60% достигается в процессе его биообработки за счет извлечения сульфидных и силикатных соединений из минеральной структуры угля.

3. Установлено, что производительность гидравлического разрушения после биообработки угольного пласта возрастает в 1,4 раза, при этом радиус гидравлического разрушения угля увеличивается в 1,7 раза.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций работы подтверждаются:

- теоретическим анализом большого объема фундаментальных знаний о геомеханическом состоянии угольного массива и циклом экспериментальных исследований по биовыщелачиванию минералов из угля;

- сходимостью на 75-82% результатов лабораторных экспериментов и теоретических расчетов по деструкции минеральной структуры угля в процессе его биообработки;

Научная новизна работы заключается в следующем:

установлена закономерность снижения кинетической константы скорости биовыщелачивания минералов из угля от времени выщелачивания для исследованных культуральных жидкостей, что позволяет прогнозировать необходимость катализации процесса;

- определены радиусы разрушения угля гидромонитором в зонах биообработки пласта, что позволяет осуществить проектирование параметров выемочных камер СГД;

- установлено предельное допустимое значение размера выемочной камеры СГД после биообработки, при котором сохраняется устойчивость её кровли;

- установлено, что снижение зольности угля после биообработки угля силикатными бактериями в 1,4 раза выше, чем при кислотной обработке, и в 1,2 раза выше, чем при обработке угля железоокисляющими бактериями.

Научное значение работы заключается в выявлении физико-химического механизма влияния бактериальных культур на прочностные характеристики угля и разработке методики расчета параметров предварительной биообработки угольных пластов для скважинной гидродобычи угля, что позволяет повысить производительность работы

гидромониторов и использовать способ СГД угля в более широком спектре горно-геологических условий.

Практическое значение диссертации заключается в разработке технологической схемы СГД с использованием предварительной биообработки угольного пласта и обосновании возможности эффективной скважинной гидравлической добычи угля из неразрабатываемых по традиционным технологиям пластов.

Реализация выводов и рекомендаций. Научные результаты и практические рекомендации использованы: для составления проекта скважинной гидравлической добычи угля с использованием предварительной биообработки нерабочих пластов № 31 и 32 шахты «Большевик» ЗАО «Сибуглемет»; при выполнении в Московском государственном горном университете научно-исследовательской работы по теме «Исследование закономерности жизнедеятельности бактерий в ископаемых углях для определения максимума их активности в технологических процессах горного дела»; при выполнении фундаментальных исследований по теме «Теоретические исследования физико-химического механизма и закономерностей перехода угольного вещества в подвижное состояние».

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на XII Международной экологической конференции студентов и молодых ученых «Горное дело и окружающая среда. Инновации и высокие технологии XXI века» в 2008 г., а также на заседаниях научного симпозиума «Неделя горняка» в Московском государственном горном университете в 2009, 2010 и 2011 гг.

Публикации. Основные результаты диссертации отражены в 6 научных публикациях, две из которых - в изданиях, рекомендуемых ВАК Минобрнауки России.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и трех приложений; содержит 66 рисунков, 30 таблиц и список литературы, состоящий из 146 наименований.

Автор выражает благодарность своему научному руководителю д.т.н., проф. Васючкову Ю.Ф. за бесценные советы, консультации в изучении теоретических основ биогеотехнологии и методическую помощь в проведении исследований; д.т.н., проф. Мельнику В.В. за ценные замечания и полезные

советы, а также коллективу кафедры ПРПМ МГГУ и коллективу кафедры «Обогащение руд цветных и редких металлов» МИТУ «МИСИС» за помощь в исследовательской работе.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Аналитический обзор опытной и теоретической базы применения гидравлической добычи на угольных месторождениях, в том числе и скважинным способом, показал, что в России и за рубежом накоплен большой производственный опыт гидродобычи угля и проведен значительный объем исследований и опытных испытаний по повышению производительности гидравлического разрушения. Аналитический обзор научной и практической базы по использованию биогеотехнологии на месторождениях полезных ископаемых показал, что за последние 30 лет значительно расширилась область промышленного применения бактериальных культур в горном деле, в большей степени, в области извлечения металлов из руд, повышения технологических характеристик угля и борьбы с метаном в угольных шахтах.

Большой вклад в развитие технологии скважинной гидравлической добычи полезных ископаемых внесли многие ученые и специалисты: Вишняков В.Г., Мучник B.C., Арене В.Ж., Исмагилов Б.В., Малухин Н.Г., Бабичев Н.И., Башкатов А.Д., Гридин О.М., Хрулев A.C., Хчеян Г.Х., Васючков Ю.Ф., Мельник В.В., Нурок Г.А., Кузнецов Ю.Н., Коденцев А.Я., Атрушкевич В.А., Кузьмич И.А., Дмитриев В.А., Лукьянченко Е.С., Лобанов Н.К., Михеев О.В., Атрушкевич A.A., Сенкус В.В., Теодорович Б.А., Тютиков Г.Т., Фрянов В.Н., Цяпко Н.Ф., Карпинский М.М., Кулибин К.А., Тимме И. М., Тупицын П.М. и др.

Вопросам биогеотехнологии посвящены труды Скрябина Г.К, Каравайко Г.И., Москаленко Э.М., Нестерова А.И., Патураева В.Н., Васючкова Ю.Ф., Иванова В.М., Сусленкова Б.Д., Мякенького В.И., Кузнецова С.И., Адамова Э.В., Соколовой Г.А., Крыловой Л.Н., Ким Е.А., Кузнецовой Е.П., Богдановой В.Е., Малашенко Ю.Р., Андреева Л.В., Гальченко В.Ф., Романовского В.А., Абрамочкиной Ф.Н. и др.

В соответствии с целью диссертации были поставлены и решены следующие задачи:

- анализ современного состояния и направлений развития скважинной гидравлической добычи угля и факторов, определяющих ее эффективность;

-аналитическое исследование влияния бактериальной обработки угля на прочностные характеристики угольных пластов;

-отбор микробиологических культур, пригодных для целей внутрипластовой дезинтеграции угольного массива, и рекультивация выбранных культур в лабораторных условиях;

- разработка методики экспериментальных исследований по снижению прочности угля на базе бактериальной и кислотной обработки;

- проведение экспериментальных исследований с компьютерной обработкой результатов биодезинтеграции угля при различных параметрах его бактериальной обработки;

- анализ результатов экспериментальных исследований по снижению прочности угля при бактериальном и химическом воздействиях;

- разработка вариантов скважинной биообработки угольных пластов, отработка которых по традиционной технологии была признана экономически или технически невозможной.

Анализ теоретических и опытных исследований по развитию технологии СГД показал, что основным фактором, характеризующим его эффективность, является производительность разрушения угля, определяемая расстоянием эффективного разрушения угля высоконапорной струей гидромониторного агрегата. Одним из методов повышения производительности разрушения является изменение характеристик объекта разрушения, в данном случае — прочностных характеристик угольного пласта.

Для исследования возможности разупрочнения угля путем биодезинтеграции его минеральной структуры принята теория Гриффитса, согласно которой картину разрушения горной породы можно рассмотреть с точки зрения микроконцентраций напряжений, возникающих в результате нагрузок в углах трещин и на неоднородностях. Руководствуясь данной теорией, можно сделать вывод о том, что увеличение количества микроскопических дефектов в угле, к которым относятся мелкие трещины и поры, образующиеся при разрушении или извлечении отдельных минеральных соединений из угля, способствует снижению прочности угля.

Для расчета за основу принята известная в теории геомеханики связь пористости угля с пределом его прочности на сжатие 6СЖ:

бсж = 6ШШ (1 - ат)2, (1)

где амин - предел прочности угля на сжатие, МПа;

а — эмпирический структурный коэффициент, равный 1,5-4 и учитывающий доступность структуры пористого пространства угля для воздействия; т — исходная (природная) пористость угля, %.

Снижение предела прочности угля на сжатие Лбсж выражается через величину прироста пористости по формуле:

А бсж = бтш (Ат) а [2 -2ат- а(Ат)], (2)

где Ат - величина прироста пористости угля, %.

Для оценки снижения предела прочности угля на сжатие принято отношение величин этого показателя до и после изменения пористости угля, выражаемое в процентах и определяемое через X по формуле:

X = (А бсж/бт11)-100, % (3)

На рис. 1 представлена рассчитанная по формуле (3) номограмма зависимости показателя снижения прочности угля X от начальной пористости угля (в расчете принимается т = 2,4,6,8 и 10%) и прироста пористости угля (в расчете Д/и =1,3,5,7 и 9%) при а = 2,7.

Из номограммы (рис. 1) следует, что снижение прочности угля прямо пропорционально приросту пористости, а величина снижения прочности тем больше, чем выше исходная пористость угля. Так, при исходной пористости угля, равной 4-6%, прирост пористости на 6% ведет к снижению прочности угля на 33-35%.

Анализ данных по минеральному составу угля показал, что в основном минеральные соединения в углях представлены глинистыми минералами, сульфидами железа, карбонатами, оксидами кремния и иногда сульфатами. При этом для целей биодезинтеграции угля выделены наиболее весомые в процентном отношении соединения - БЮг, А1203, Ре203,Са0 или комплексы минералов - каолин (А1203+8Ю2), сидерит (БеСОз), кальцит (СаС03) и серосодержащие соединения.

'X.* 70

Am * 10% 60

m=10% X. m=8% 50

^ ............_................

20

Am '2%

Am. % 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 2 4 8 10 12 14 m, %

Рисунок 1 - Зависимость снижения прочности угля «X» от начальной пористости угля «т» и прироста пористости угля «Am».

На основании данных по минеральному составу угля проведен анализ культур бактерий, грибов и дрожжей, способных интенсифицировать процесс разрушения силикатных соединений или сульфидов в угле. Основными критериями при выборе бактериальных культур приняты следующие характеристики: способность развиваться в условиях ограниченного доступа кислорода; сохранение уровня активности при температуре 20-30°С; высокая скорость рекультивации.

Сравнительный анализ опытных и экспериментальных данных о применении различных микробиологических культур в области биогеотехнологии показал, что для целей биодезинтеграции минеральной структуры угля наиболее целесообразно применение силикатных и сульфид-окисляющих бактерий.

Для разрушения соединений силикатов принята культура микроорганизмов Bacillus mucilaginosus (B.Mucilaginosus), способная развиваться без доступа кислорода. Выщелачивание кремния в раствор бактериальной культуры B.Mucilaginosus происходит за счет деструкции силоксановой связи Si-O в кристаллической решетке силикатов под действием выделяющихся в результате жизнедеятельности бактерий карбоновых кислот в присутствии фермента силиказа.

Для разрушения соединений сульфидов принята культура микроорганизмов Acidithiobacillus ferrooxidans (A.Ferrooxidans), субстратом

8

дыхания для которой служит двухвалентное железо или сера. Основными условиями существования и активной жизнедеятельности A.ferrooxidans является кислотность среды, ее температура, наличие воды и кислорода.

Экспериментальные исследования по биодезинтеграции угля проведены совместно с Центром ресурсосберегающих технологий переработки минерального сырья Национального исследовательского технологического университета "МИСиС". Для экспериментальных исследований из пласта № 30 шахты «Большевик» Байдаевского месторождения Кузнецкого бассейна отобрана проба угля массой 20 кг, фракцией до 20 мм.

При помощи программно-аппаратного комплекса автоматического минералогического анализа MLA System Quanta 650 со сканирующим электронным микроскопом проведен минералогический анализ проб угля пласта № 30 шахты «Большевик» Кузнецкого бассейна. Для анализа использованы аншлифы-брикеты, изготовленные из проб угля классов крупности -1 мм. Результаты минералогического анализа элементарного состава угля шахты «Большевик» приведены в табл. 1.

Таблица 1- Содержание примесных минералов в золе угля пласта № 30

шахты «Большевик».

Элемент Содержание, % Элемент Содержание, %

Fe 33,06 W 0,04

О 21,03 Na 0,2962

Са 14,33 Мп 0,2090

Si 12,12 Си 0,1277

А1 6,52 Р 0,1044

Mr 5,69 Сг 0,0335

S 4,61 Zn 0,0280

Ва 1,05 Sr 0,0012

К 0,75

Минералогический анализ проб угля шахты «Большевик» показал, что из химических элементов примесных минералов в исследованных пробах существенно преобладают железо, кислород, кальций и кремний, а также в значительных количествах содержатся алюминий, магний и сера (табл. 1).

Крайне важным результатом анализа золы угля стал подтвержденный факт наличия в составе минералов угля шахты «Большевик» элементов, необходимых для жизнедеятельности силикатных бактерий, т.е. кремния

9

(12,12%), магния (5,69%) и кальция (14,33%), и для жизнедеятельности железоокисляющих бактерий — железо (33,06%) и сера (4,61%), в частности, в пирите.

Для исследований биодеструкции угля используются реакторы с рабочим объемом 200-3000 мл, в которые загружается уголь и подается культуральная среда. Реакторы оснащены технологическими патрубками, отверстиями, расположенными в верхней части, и пробоотборниками, расположенными на боковой поверхности. Шнековым дозатором подается концентрат, жидкая фаза и питательная среда (биогенные элементы) -перистальтическими насосами. Отработанные растворы собираются в приемной емкости. Поскольку предполагается растворение примесных минералов проводить в пластах угля до начала процесса добычи, то исследования деструкции всеми реагентами осуществляется в реакторе без перемешивания.

Исследование взаимодействия угля с культуральной средой железоокисляющих бактерий производится с подачей воздуха в реакторы, так как эти бактерии являются автотрофными и аэробными, то есть для их жизнедеятельности и активности необходим углекислый газ и кислород.

Для проведения исследований приобретен штамм бактерий Bacillus mucilaginosus 7519 во Всероссийской коллекции микроорганизмов и регенерирован на среде Эшби в ИБФМ. Аборигенная культура бактерий Acidithiobacillus ferrooxidans была выделена путем культивирования из пробы угля на питательной среде 9К в лаборатории ИБФМ. После культивирования аборигенные штаммы бактерий Acidithiobacillus ferrooxidans были адаптированы к условиям выщелачивания (высокой концентрации железа в растворе) методом последовательных пересевов. Для сравнительной оценки эффективности действия бактериальной обработки угля проведен анализ влияния на минеральную составляющую угля кислотного раствора (в исследованиях использовалась кислота H2S04) и среды Эшби.

В процессе взаимодействия угля с культуральной жидкостью контролировались значения окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) Eh (рис. 2) и водородного показателя pH среды (рис. 3), при этом также отслеживалась концентрация железа в реакторе с культурой бактерий Acidithiobacillus ferrooxidans.

ЕЙ, тУ

100

О 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45

А - смена питательной среды раз в 3 дня; Б - смена питательной среды раз в 6 дней; В - смена питательной среды раз в 9 дней;

48 51 54 57 60 63 66 69 72 75 78 81 84 87 90

1выщ, СуТ

Рисунок 2 - Динамика изменения ЕИ среды раствора угля и бактериальной культуры В.МисИа^тоьш в зависимости от смены питательной среды для бактерий в течение 3 месяцев биообработки

7 6

5

4

3

О 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60 63 66 69 72 75 78 81 84 87 90

1выщ, СуТ.

Рисунок 3 — Динамика изменения рН среды раствора угля и бактериальной культуры В.Мисг^тозия в зависимости от смены питательной среды для бактерий в течение 3 месяцев биообработки

Снижение ЕЬ и повышение уровня кислотности рН углебактериалъного раствора свидетельствует об активном протекании процесса биовыщелачивания. Экспериментально установлено, что культура микроорганизмов В. МисПа£то5Ш наиболее активна при сменах питательной среды раз в 9 дней.

Анализ результатов растворения минералов в угле проводился путем оценки изменения зольности (табл. 3) и силикатной составляющей золы угля (табл. 4). Исходная зольность угля составила 9,77 %.

Таблица 5 - Результаты определения зольности угля до и после обработки с учетом времени воздействия и режимов обновления питательной среды для бактерий

№ опыта Способ обрабоки Время воздействия, мес. Режим обновления питательной среды Средняя зольность, % Снижение зольности, %

1 Бактерии Bacillus mucilaginosus 1 раз в 6 дней 6,65 31,9

2 2 раз в 6 дней 5,25 46,3

3 3 раз в 6 дней 2,94 69,9

4 3 раз в 3 дня 6,77 30,7

5 3 раз в 9 дней 1,78 81,8

6 Питательная среда без бактерий 3 раз в 6 дней 7,56 22,6

7 Кислотная обработка при рН=3 3 раз в 6 дней 4,04 58,7

8 Железо-окисляющие бактерии 2 3,02 67,3

Установлена зависимость величины снижения зольности угля от времени воздействия и режима смены питательной среды бактериальной культуры Bacillus mucilaginosus (рис. 4).

Установлено, что с увеличением времени биовыщелачивания планомерно возрастает величина снижения зольности угля, при этом наиболее высокой степени снижения зольности можно добиться путем смены питательной среды бактерий раз в 9 дней в течение трех месяцев биообработки. Также отмечена низкая результативность биовыщелачивания угля при смене питательной среды раз в 3 дня. Это обусловлено тем, что

промежутка времени в 3 дня недостаточно для того, чтобы бактериальная культура Bacillus mucilagenosus успела развиться в достаточной степени.

Снижение зольности, %

90

80

1 - смена питательной среды раз в 9 дней;

70

so

40

60

20

1.6,

3 - смена питательной среды раз в 3 дня.

2 — смена питательной среды раз в 6 дней;

ю

о

1

з Ъ>ыщ,5 мес.

Рисунок 4 - Зависмость величины снижения зольности угля от времена воздействия и режима смены питательной среды бактериальной культуры

Bacillus mucilaginosus

Проведен химический анализ на содержание силикатов в золе исходного угля и угля после обработки железоокисляющими бактериями, бактериями Bacillus mucilagenosus, кислотной обработки и обработки питательной средой (табл. 4). Определено, что в золе исходной пробе угля содержится 76,5% оксида кремния.

Получена зависимость величины извлечения оксида кремния из угля пласта № 30 шахты «Большевик» от времени биовыщелачивания и режима смены питательной среды бактериальной культуры Bacillus mucilagenosus. (рис. 5).

Установлено, что наибольшего извлечения оксида кремния из угля (92,37%), а также снижения зольности угля ( на 81,8% относително исходной зольности) можно добиться при биовыщелачивании угля в течение трех месяцев и обновлении среды питания бактерий раз в 9 дней.

Установлено, что снижение зольности при обработке угля силикатными бактериями в 1,4 раза выше, чем при кислотной обработке, и в 1,2 раза выше, чем при обработке угля железоокисляющими бактериями.

Проведенный анализ показал (табл. 4, опыт №6), что питательная среда не оказывает существенного влияния на содержание оксида кремния в угле

(снижение содержания Si02 в угле -1,55%), что позволяет сделать вывод об эффективности обработки угля силикатными бактериями Bacillus mucilaginosus.

Таблица 4 - Результаты химического анализа на содержание силикатов в золе угля до и после обработки с учетом времени воздейтсвия и режимов обновления питательной среды для бактерий

№ опыта Способ обрабоки Время воздействия, мес. Режим обновления питательной среды Содержание Si02 в золе, % Снижение содержания SiOz в золе, %

1 Бактерии Bacillus mucilaginosus 1 раз в 6 дней 43,5 42,8

2 2 раз в 6 дней 37,7 50,43

3 3 раз в 6 дней 21,75 71,4

4 3 раз в 3 дня 57,5 24,39

5 3 раз в 9 дней 5,8 92,37

6 Питательная среда без бактерий 3 раз в 6 дней 74,87 1,55

7 Кислотная обработка при рН=3 3 раз в 6 дней 53,12 30,15

8 Железо-окисляющие бактерии 2 73,25 3,68

1 - смена питательной среды раз в 9 дней;

2 - смена питательной среды раз в 6 дней;

3 - смена питательной среды раз в 3 дня.

же с.

Рисунок 5 - Зависимость извлечения Si02 из угля культурой бактерий Bacillus mucilagenosus от времени выщелачичивания и частоты смены

питательной среды

Извлечение SiOa, %

18,61

Чф»«««.«»

3 tßbOH-,

Для расчета величины прироста пористости после биообработки принята формула:

Дт = (А - А ,) • (руг / рм), %,

(4)

где А - исходная зольность угля, %;

Аа, - зольность угля после бактериального выщелачивания, %; Руг - плотность угля, кг/м3;

рм - средняя плотность минеральных включений в угле, кг/м3.

Величина прироста пористости после биообработки угля шахты «Большевик» максимально составила 4%.

На основании полученных данных построен график зависимости (рис. 6) изменения значений разности прочностей угля до и после биообработки (X) от различных значений исходной пористости угля (1,3,5,7 и 9%) и эмпирического структурного коэффициента (1,5 4).

80 70 60 50 40 30 20 10 0

V

а = 4,0

а = 3,0 а = 2,7

а = 2,0 а = 1,5

т, %

Рисунок б - Зависимость изменения Л от различных значений исходной пористости угля (т) и эмпирического структурного коэффициента (а) при увеличении пористости угля на 4%

Установлено, что при исходной пористости угля т=9% и эмпирическом структурном коэффициенте а=3, а также при исходной пористости угля т= 1% и эмпирическом структурном коэффициенте а=4 биообработка угля приводит к снижению его прочности в среднем на 30,4%.

Разработана концептуальная схема СГД угля шахты «Большевик» с применением предварительной биодезинтеграции угольного массива. Поскольку шахта «Большевик» расположена на пологой поверхности вдали от населенных пунктов и сооружений, наиболее целесообразной и экономичной представляется схема предварительного биовыщелачивания угольных пластов с поверхности (рис. 7).

1 - насосная установка;

2 - комплекс рекультивации бактерий;

3-пескосмеситель;

4 - добычные камеры СГД;

5 - скважины для гидравлической добычи угля.

Рисунок 7 - Принципиальная схема предварительной биообработки угля через поверхностные скважины и СГД угля нерабочих пластов №31 и 32

шахты «Большевик»

Для нагнетания культуральной жидкости в угольные пласты используются плунжерные насосы УН 1-63 0-700А, смонтированные на агрегатах 4АН-70. В качестве смесителей поверхностно-активных и вяжущих веществ используются цементировочные агрегаты ЗЦА-450, ЦА-320м и пескосмесители УПС-50, для закачки биосуспензии - агрегаты типа Азинмаш-30. Основными параметрами биообработки пласта через

поверхностные скважины являются: расход рабочей жидкости, объём её подачи в пласт и давление нагнетания.

После завершения процесса биовыщелачивания производится вскрытие обработанных угольных пластов № 31 и 32 восстающими скважинами, пробуренными из добычных камер СГД подготовленных на горизонте пласта № 30 (рис. 8).

1 - контур добычной камеры, подготовленной в пласте № 30; 2 - выемочная камера; 3 - скважина СГД.

Рисунок 8 - Схема сетки скважин пробуренных на пласт № 32 из добычной камеры

После монтажа оборудования в скважину посылают гибкий гидромонитор с вращающимся в плоскости пласта стволом с насадкой и поворотным устройством, длина которого составляет не более 1-1,2 м. Гидромонитор соединяется с насосом компрессорными бесшовными трубами (НКТ) с условным диаметром 61 мм (ГОСТ 633-80), рассчитанными на давление воды до 12 МПа. Диаметр насадки гидромонитора с1„ = 20 мм, осевое давление, создаваемое насосом на устье сопла гидромонитора, составляет 5 МПа. Редуктор гидромонитора состоит из вращающейся вокруг вертикальной оси турели, к которой крепится карданный механизм для вращения гидромонитора в горизонтальной плоскости, по крайней мере на 330°. Согласно расчету, после биообработки угля радиус разрушения струей гидромонитора составит 8,4 м.

Установлено, что при наличии одного комплекта оборудования, необходимого для проведения биообработки и СГД угля, в первый год может быть отработано 4 и более добычных камер. На основании этого проведен укрупненный экономический расчет эффективности предварительной биообработки угольных пластов при внедрении СГД на шахте «Большевик» Кузнецкого бассейна (табл. 5).

Таблица 5 - Сравнительные технологические и экономические показатели эффективности предварительной биообработки угольных пластов при внедрении СГД на шахте «Большевик»

Показатель СГД СГД с б.о.*

Радиус разрушения Я струей гидромонитора, м 4,8 8,4

Производительность разрушения, т/ч 20,1 28,3

Производственная мощность объекта, т/год 25 715 25 715

Кол-во отрабатываемых камер СГД в год 9 4

Себестоимость добычи угля, руб/т 1 792,32 802,68

Расчетная прибыль, млн.руб/год 2,8 28,2

*СГД с б.о. - скважинная гидравлическая добыча угля с предварительной биообработкой угольных пластов.

Затраты на предварительную биообработку угольных пластов в зависимости от их мощности и глубины залегания находятся в пределах 30 -ь 60 рублей на тонну добываемого угля. Эти затраты легко окупаются за счет

увеличения производительности гидравлического разрушения угля и радиуса действия гидромонитора. Согласно укрупненному расчету, экономический эффект от применения предварительной биообработки угольного массива при СГД угля пластов № 31 и 32 шахты «Большевик» Байдаевского месторождения Кузнецкого бассейна составляет около 25,4 млн.руб/год.

Рассчитано, что предварительная биообработка угольного массива позволяет увеличить радиус разрушения угля высоконапорной струей скважинного гидромонитора в 1,7 раза, при этом производительность разрушения угля возрастает в 1,4 раза.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является законченной научно-квалификационной работой, в которой изложено решение задачи по обоснованию параметров предварительной биообработки угольных пластов при скважинной гидродобыче на базе установленных зависимостей снижения прочности угля от прироста пористости, достигаемого за счет биовыщелачивания из угля силикатных и сульфидных минеральных соединений и обеспечивающего экономически и технологически эффективную выемку угля методом СГД из неразрабатываемых по традиционным технологиям пластов, что имеет существенное значение для развития угледобывающей отрасли России.

Основные научные результаты и выводы, полученные автором, заключаются в следующем:

1. Аналитически установлено и экспериментально подтверждено, что извлечение отдельных минеральных включений из минеральной структуры угля за счет бактериальной обработки угольного массива ведет к увеличению пористости угля на 3-7% и, как следствие, снижению его прочности на 2560%.

2. Установлена прямая зависимость доли выщелоченного минерала от показателя кинетической константы скорости реакции и времени биообработки.

3. Экспериментально установлено, что в целях био деструкции минеральных включений в угле целесообразно использовать культуральный раствор силикатных бактерий Bacillus mucilagenosus с показателем pH 4,5 ^

5,5 и соотношением Т:Ж = 1:10, при этом температура.бактериальной среды должна быть в переделах 25-КЗО °С.

4. Экспериментально установлено, что максимальная эффективность биодезинтеграции угля достигается при его бактериальной обработке в течение 3-х месяцев и режиме смены культуральной среды бактерий раз в 9 дней. При таком режиме биообработки снижение зольности угля составляет 81,8%, а содержание оксида кремния в угле снижается на 92,37%.

5. Установлено, что показатель снижения зольности при обработке угля силикатными бактериями в 1,4 раза выше, чем при кислотной обработке, и в 1,2 раза выше, чем при обработке угля железоокиеляющими.бактериями.

6. Разработан концептуальный проект скважинной гидравлической добычи угля с предварительной биодезинтеграцией нерабочих угольных пластов № 31 и 32 шахты «Большевик» Байдаевского месторождения Кузнецкого бассейна.

7. Установлено, что снижение прочности угля за счет биообработки угольного массива позволяет увеличить радиус разрушения угля в 1,7 раза, при этом производительность разрушения угля высоконапорной струей скважинного гидромониторного агрегата возрастает в 1,4 раза.

8. Экономический эффект от применения предварительной биообработки угольного массива при скважинной разработке пластов № 31 и 32 шахты «Большевик» Байдаевского месторождения Кузнецкого бассейна составляет около 25,4 млн. руб/год.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах: статьи в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ:

1. Васючков Ю.Ф., Стулишенко А.Ю. Анализ бактериальных культур для дезинтеграции угольного массива // Горный информационно-аналитический бюллетень. — М.: изд. «Горная книга», 2011. — №12. — С.190 -197.

2. Стулишенко А.Ю. Изучение кинетики биовыщелачивания ископаемых углей // Горный информационно-аналитический бюллетень. — М.: изд. «Горная книга», 2012.-№11,-С.197-200. ' ' : прочие публикации:

3. Стулишенко А.Ю. Методы интенсификации метаноотдачи угольных пластов // Горное дело, промышленная безопасность,.'экология и экономика:

Сборник научных работ студентов факультета РПМ. - М.: МГГУ, 2007. -С.61- 65.

4. Стулишенко А.Ю. Профессиональный отбор. Его настоящее и будущее // Горное дело, промышленная безопасность, экология и экономика: Сборник научных работ студентов факультета РПМ. - М.: МГГУ, 2007. -С.65-67.

5. Стулишенко А.Ю. Технологические схемы микробиологической обработки горных пород // Горное дело, промышленная безопасность, экология, экономика, менеджмент: Сборник научных работ студентов факультета РПМ. - М.: МГГУ, 2008. - С.55-60.

6. Васючков М.Ю., Федорова М.А., Лапшенков Д.В., Стулишенко А.Ю. Исследование физико-химического механизма и закономерностей состояния системы «природный уголь-метан» при вариации термодинамических условий.- М.: МГГУ, 2009. - 67с.

Формат 60x90/16 Заказ № 1514

Подписано в печать 25.12.2012 Объем 1 печ.л. Тираж 100 экз.

Отдел печати Московского государственного горного университета, Москва, Ленинский проспект, 6

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Стулишенко, Андрей Юрьевич

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Скважинная добыча полезных ископаемых.

1.2. Устойчивость кровель выемочных камер.

1.3. Гидравлическое разрушение угля.

1.4. Прочность угольного пласта.

1.5. Анализ методов направленного изменения прочности угля.

Выводы.

ГЛАВА И. АНАЛИТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНИЯ БИООБРАБОТКИ В ЦЕЛЯХ СНИЖЕНИЯ ПРОЧНОСТИ УГОЛЬНОГО МАССИВА.

2.1. Использование микроорганизмов в горном деле.

2.2. Анализ минеральной структуры угля.

2.3. Анализ культур бактерий, пригодных для биодеструкции минералов из угля.

2.4. Анализ связи прочности угля с изменением его пористо

- трещинного объема.

2.5. Исследование кинетических характеристик бактериального выщелачивания минеральной среды в угле.

Выводы.

ГЛАВА III. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-АНАЛИТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО БИОДЕСТРУКЦИИ

УГЛЯ.

3.1. Методика экспериментального исследования процесса биорастворения минералов угля.

3.2. Методика измерения параметров биорастворения.

3.3. Оборудование и методы измерения параметров процесса биовыщелачивания.

3.4. Показатели эффенктивности биовыщелачивания минералов угля.

Выводы.

ГЛАВА IV. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-АНАЛИТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ БАКТЕРИАЛЬНОГО

ВОЗДЕЙТСТВИЯ НА ПРОЧНОСТЬ УГЛЯ.

4.1. Минералогический анализ угля шахты «Большевик».

4.2. Экспериментальные исследования деструкции минеральной составляющей угля.

4.3. Анализ параметров контроля диструкции минеральных соединений угля.

4.4. Анализ результатов экпериментального исследования диструкции минеральных соединений угля шахты «Большевик».

Выводы.

ГЛАВА V. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ ПО ПРИМЕНЕНИЮ БИОТЕХНОЛОГИИ В ЦЕЛЯХ ПОВЫШЕНИЯ

ЭФФЕКТИВНОСТИ СГД УГЛЯ.

5.1. Технология биообработки угольного пласта через поверхностные скважины для его дезинтеграции.

5.2. Разработка схем скважинной гидродобычи угля на основе его био дезинтеграции.

5.3. Особенности скважинной гидродобычи угля на основе биодезинтеграции пласта.

5.4. Концептуальный проект скважинной гидродобычи угля с применением предварительной биодезинтеграции угольного массива на поле шахты «Большевик».

5.5. Эффективность предварительной биообработки угольных пластов

31 и 32.

Выводы.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Обоснование параметров предварительной биообработки угольных пластов при скважинной гидравлической добыче"

Актуальность темы исследования. В настоящее время в российских месторождениях сосредоточено около 19% всех существующих в мире запасов бурого и каменного угля, при этом порядка 13,5% признаны непригодными к разработке существующими технологиями. Значительное количество этих запасов находится в нарушенных или тонких пластах действующих шахт, где их отработка по традиционной технологии была признана экономически или технически невозможной. В то же время прогнозные топливно-энергетические балансы России на период до 2030 года предусматривают повышение доли угля в структуре потребления до 19%.

Перспективной технологией разработки нарушенных и тонких угольных пластов является скважинная гидравлическая добыча (СГД), которая позволяет дистанционно извлекать полезные ископаемые из недр, исключить из технологии множество дорогостоящих недобычных операций и в короткие сроки организовать добычу на угольных месторождениях.

Формирование и развитие технологии СГД нашли отражение в трудах научных коллективов ННЦ ГП - ИГД им. А.А.Скочинского, ВНИИгидроугля, МГГУ, ИПКОН, ВНИМИ, ИГД СО РАН, ПНИУИ, УкрНИИгидроугля, ДонНИИ, ДонГТУ, ТулГУ, КузГТУ, СибГГМА, ГИГХС, МГРИ и других научных и учебных организаций. Результаты проведенных исследований показывают высокую эффективность технологии СГД при отработке солей, песков и рыхлых горных пород, содержащих драгоценные металлы. Разработка угольных месторождений методом СГД пока не нашла широкого применения, поскольку высокая прочность угольных пластов при коэффициенте крепости угля Г = 1,2-1,5 ограничивает радиус гидравлического разрушения массива и требует создания высоких давлений в гидромониторах, поддержание которых на расстоянии более 3,0 м связано с высокими затратами.

Одним из направлений повышения эффективности метода СГД является предварительное разупрочнение угольных пластов на основе их бактериальной обработки.

Анализ влияния минеральной структуры на прочностные свойства угля, определение и выявление закономерностей изменения прочности угля при контакте с кислыми растворами силикатных или сульфидокисляющих бактерий, анализ оптимальных параметров биообработки угля и разработка принципиальной схемы биогеотехнологии разупрочнения угольных пластов позволят осуществлять эффективную скважинную гидродобычу угля.

В связи с изложенным научные исследования по обоснованию параметров предварительной биообработки угольных пластов при скважинной гидродобыче, обеспечивающей вовлечение в отработку запасов угольных пластов, разработка которых по традиционной технологии была признана экономически или технически невозможной, являются актуальными.

Цель диссертации состоит в обосновании параметров предварительной биообработки угольных пластов для их скважинной гидравлической разработки на базе установленных зависимостей снижения прочности угля от прироста пористости и скорости растворения минералов, позволяющих увеличить производительность гидравлического разрушения угольного массива.

Идея работы заключается в снижении сопротивляемости угля гидравлическому разрушению на основании рекомендуемых параметров его предварительной биообработки, учитывающих скорость биовыщелачивания минералов и позволяющих осуществлять эффективную выемку запасов нерабочих угольных пластов с использованием технологии СГД.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Установлено, что после биообработки угольных пластов их прочность при гидравлическом разрушении снижается на 30-60% вследствие 5 биовыщелачивания минеральной массы из угля и повышения его пористости на 3-7%.

2. Доказано, что снижение зольности угля на 40-60% достигается в процессе его биообработки за счет извлечения сульфидных и силикатных соединений из минеральной структуры угля.

3. Установлено, что производительность гидравлического разрушения после биообработки угольного пласта возрастает в 1,4 раза, при этом радиус гидравлического разрушения угля увеличивается в 1,7 раза.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций работы подтверждаются:

- теоретическим анализом большого объема фундаментальных знаний о геомеханическом состоянии угольного массива и циклом экспериментальных исследований по биовыщелачиванию минералов из угля;

- сходимостью на 75-82% результатов лабораторных экспериментов и теоретических расчетов по деструкции минеральной структуры угля в процессе его биообработки;

Научная новизна работы заключается в следующем: установлена закономерность снижения кинетической константы скорости биовыщелачивания минералов из угля от времени выщелачивания для исследованных культуральных жидкостей, что позволяет прогнозировать необходимость катализации процесса;

- определены радиусы разрушения угля гидромонитором в зонах биообработки пласта, что позволяет осуществить проектирование параметров выемочных камер СГД;

- установлено предельное допустимое значение размера выемочной камеры СГД после биообработки, при котором сохраняется устойчивость её кровли;

- установлено, что снижение зольности угля после биообработки угля силикатными бактериями в 1,4 раза выше, чем при кислотной обработке, и в 1,2 раза выше, чем при обработке угля железоокисляющими бактериями.

Научное значение работы заключается в выявлении физико-химического механизма влияния бактериальных культур на прочностные характеристики угля и разработке методики расчета параметров предварительной биообработки угольных пластов для скважинной гидродобычи угля, что позволяет повысить производительность работы гидромониторов и использовать способ СГД угля в более широком спектре горно-геологических условий.

Практическое значение диссертации заключается в разработке технологической схемы СГД с использованием предварительной биообработки угольного пласта и обосновании возможности эффективной скважинной гидравлической добычи угля из неразрабатываемых по традиционным технологиям пластов.

Реализация выводов и рекомендаций. Научные результаты и практические рекомендации использованы: для составления проекта скважинной гидравлической добычи угля с использованием предварительной биообработки нерабочих пластов № 31 и 32 шахты «Большевик» ЗАО «Сибуглемет»; при выполнении в Московском государственном горном университете научно-исследовательской работы по теме «Исследование закономерности жизнедеятельности бактерий в ископаемых углях для определения максимума их активности в технологических процессах горного дела»; при выполнении фундаментальных исследований по теме «Теоретические исследования физико-химического механизма и закономерностей перехода угольного вещества в подвижное состояние».

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на XII Международной экологической конференции 7 студентов и молодых ученых «Горное дело и окружающая среда. Инновации и высокие технологии XXI века» в 2008 г., а также на заседаниях научного симпозиума «Неделя горняка» в Московском государственном горном университете в 2009, 2010 и 2011 гг.

Публикации. Основные результаты диссертации отражены в 6 научных публикациях, две из которых - в изданиях, рекомендуемых ВАК Минобрнауки России.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и трех приложений; содержит 66 рисунков, 30 таблиц и список литературы, состоящий из 146 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Геотехнология(подземная, открытая и строительная)", Стулишенко, Андрей Юрьевич

Выводы.

1. Приведены схемы и параметры бактериальной обработки угольных пластов через скважины, пробуренные с поверхности или из подземных горных выработок.

2. Выбран оптимальный вариант технически и экономически обоснованной схемы расположения сетки скважин для СГД угля пластов № 31 и № 32 шахты «Большевик» с учетом условий и глубины залегания пластов, устойчивости кровель, мощностей угольных пластов, углов падения и возможных потерь угля в целиках.

3. Разработан концептуальный проект скважинной гидравлической добычи угля с предварительной биодезинтеграцией угольных пластов № 31 и 32 шахты «Большевик» Байдаевского месторождения Кузнецкого бассейна.

4. Установлено, что снижение прочности угля за счет биообработки угольного массива позволяет увеличить радиус разрушения угля в 1,7 раза, при этом производительность разрушения угля высоконапорной струей скважинного гидромонитора возрастает в 1,4 раза.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Диссертация является законченной научно-квалификационной работой, в которой изложено решение задачи по обоснованию параметров предварительной биообработки угольных пластов при скважинной гидродобыче на базе установленных зависимостей снижения прочности угля от прироста пористости, достигаемого за счет биовыщелачивания из угля силикатных и сульфидных минеральных соединений и обеспечивающего экономически и технологически эффективную выемку угля методом СГД из неразрабатываемых по традиционным технологиям пластов, что имеет существенное значение для развития угледобывающей отрасли России.

Основные научные результаты и выводы, полученные автором, заключаются в следующем:

1. Аналитически установлено и экспериментально подтверждено, что извлечение отдельных минеральных включений из минеральной структуры угля за счет бактериальной обработки угольного массива ведет к увеличению пористости угля на 3-7% и, как следствие, снижению его прочности на 2560%.

2. Установлена прямая зависимость доли выщелоченного минерала от показателя кинетической константы скорости реакции и времени биообработки.

3. Экспериментально установлено, что в целях биодеструкции минеральных включений в угле целесообразно использовать культуральный

1 /4 раствор силикатных бактерий Bacillus mucilagenosus с показателем pH 4,5 -н 5,5 и соотношением Т:Ж = 1:10, при этом температура бактериальной среды должна быть в переделах 25-К30 °С.

4. Экспериментально установлено, что максимальная эффективность биодезинтеграции угля достигается при его бактериальной обработке в течение 3-х месяцев и режиме смены культуральной среды бактерий раз в 9 дней. При таком режиме биообработки снижение зольности угля составляет 81,8%, а содержание оксида кремния в угле снижается на 92,37%.

5. Установлено, что показатель снижения зольности при обработке угля силикатными бактериями в 1,4 раза выше, чем при кислотной обработке, и в 1,2 раза выше, чем при обработке угля железоокисляющими бактериями.

6. Разработан концептуальный проект скважинной гидравлической добычи угля с предварительной биодезинтеграцией нерабочих угольных пластов № 31 и 32 шахты «Большевик» Байдаевского месторождения Кузнецкого бассейна.

7. Установлено, что снижение прочности угля за счет биообработки угольного массива позволяет увеличить радиус разрушения угля в 1,7 раза, при этом производительность разрушения угля высоконапорной струей скважинного гидромониторного агрегата возрастает в 1,4 раза.

8. Экономический эффект от применения предварительной биообработки угольного массива при скважинной разработке пластов № 31 и 32 шахты «Большевик» Байдаевского месторождения Кузнецкого бассейна составляет около 25,4 млн. руб/год.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Стулишенко, Андрей Юрьевич, Москва

1. Пучков JI.A., Шаровар И.И, Виткалов В.Г. Геотехнологические способы разработки месторождений.- М.: изд-во «Горная книга», 2006.- 314с.

2. Арене В.Ж., Исмагилов В.В. Скважинная гидродобыча полезных ископаемых.- М.: ГИГХС, 1975.- 234с.

3. Коденцов А.Я. Гидротехнология на шахтах.- М.: Недра, 1984.- 320 с.

4. Арене В.Ж., Брюховецкий О.С, Хчеян Г.Х. Скважинная гидродобыча угля: Учебное пособие,- М.: РАЕН (Горно-металлургическая секция) МГР А, 1995.-139с.

5. Шаровар И.И. Технология безлюдной выемки угля.- М.: МГИД988.78с.

6. Лукьянченко Е.С., Семенов Л.Г., Фищенко В.И. Прогрессивные технологические схемы безлюдной гидравлической скважинной выемки угля// Уголь Украины.- 1979,- № 6. С.16-18.

7. Пучков А.Л. и др. Безлюдная выемка угля с применением гидромеханизации// Уголь, 1963.- № 2.- С.11.

8. Лурин В.Г., Мельник В.В., Романов Ю.Г. Анализ существующих технологических схем гидрошахт Кузбасса,- М.: МГИ, 1989.- 36с.

9. Теоретическое обоснование скважинной гидроотбойки: Отчет/ Васючков Ю.Ф., Терентьев Б.Д.- М.: Акционерное общество «ГРОТ», 1995.- 20с.

10. Федаш A.B. Обоснование параметров скважинной гидравлической технологии угледобычи. Дис. канд. техн. наук. - М.: МГГУ, 2000. - 190с.

11. Summer D. Recent advances in water jet Coal Mining Colliery Grand, -1979-№ 9, pp 537-541.

12. Михеев О.В., Мельник B.B. Разработка комплексов скважинной гидравлической отработки угольных пластов, залегающих в сложных горногеологических условиях//ГИАБ/МГГУ, 1997.-№3.-С. 167-169.

13. Лурин В.Г., Мельник В.В., Романов Ю.Г. Анализ существующих технологических схем гидрошахт Кузбасса.- М.:МГИ, 1989.-36 с.

14. Разработать технические предложения по методам повышения эффективности гидроотбойки угля: Отчет о НИР ВНИИгидроуголь/ Ответственный исполнитель О.Н. Плетнев. - Новокузнецк, 1982. - 73 с.

15. Никонов Г.П., Ищук И.Г., Кузьмич И.А., Кузнецов Г.И. Опыт интенсификации гидроотбойки угля на шахтах Донбасса,- М.: Недра, 1964. 49 с.

16. БурчаковА.С. Принципы управления состоянием массива горных пород и создание эффективной и нетрадиционной технологии и техники в шахтах// Горные науки и промышленность.- М.: Недра,1986. С.97-103.

17. Колиба В. Л. Технология скважинной гидродобычи с обрушением руды налегающих пород// Горный журнал.- 1995.- № 1. С. 19-22.

18. Борисов A.A. Механика горных пород и массивов. М.: Недра, 1980.360с.

19. ФряновВ.Н. Управление геомеханическими процессами и обоснование параметров систем разработки гидрошахт Кузбасса: Дис. докт. техн. наук// СМИ.- Новокузнецк, 1989.

20. Бурчаков A.C., Гринько Н.К., Черняк И.Л. Процессы подземных горных работ. Изд.2, перераб. и доп.- М.: «Недра», 1976.- 408с.

21. Александров В.Г., Шаповал H.A., Литвинов Ю.Г. и др. Управление горным давлением в очистных и подготовительных выработках крутых и крутонаклонных пластов Донбасса: Монография. Донецк, Компания АДВ, 1999. -255 с.

22. Ардашев К.А., Куксов Н.И., Шалмгин A.C. и др. Совершенствование управления горным давлением при разработке наклонных и крутых угольных пластов.- М.: Недра, 1975.- 232с.

23. Ржевский В.В., Новик Г.Я. Основы физики горных пород.- М.: Недра, 1978.- 390 с.

24. Певзнер М.Е., Иофис М.А., Попов В.Н. Геомеханика.- М.: изд-во МГГУ, 2005.- 431с.

25. Динник А.Н., Моргалевский А.Б., Савин Т.Н. Распределение напряжений вокруг подземных горных выработок// в кн.: «Труды совещания по управлению горным давлением». М. - Л.: Изд-во АН СССР, 1938.

26. Фисенко Г.Л. Предельные состояния горных пород вокруг выработок. -М.: Недра, 1976

27. Бурчаков A.C., Гринько Н.К., Черняк И.Л. Процессы подземных горных работ.- М.: Недра, 1982.- 422с.

28. Алексеенко С.Ф., Мележик В.П. Физика горных пород. Горное давление.- Киев: Головное изд-во издательского объединения "Вища школа" , 1987,- 280с.29. http://computerchoppers.ru

29. Исследования гидравлического разрушения угля: Коллективная монография/ под ред. Г. П. Никонова.- М.: Наука, 1968. 183с.

30. Брэгг У.Л., Кларингбулл Г.Ф. Структура минералов.- Изд-во «Мир», 1967,- 392с.

31. Кузьмич И.А., Гольдин Ю. А. Разрушение горных пород струями воды высокого давления. М.: Недра, 1986.- 143с.

32. Шавловский С.С. Исследование скорости и плотности гидромониторных струй низкого и среднего давления: Науч. сообщ. ИГД им. А. А. Скочинского, вып. 197. Методы разрушения горных пород и их горнотехнологические свойства.- 1981. С. 65-66.

33. Шавловский С.С. Основы динамики струй при разрушении горных пород. М.: Наука, 1979. - 173с.

34. ХныкинВ.Ф., Тимме A.A., Уваров В.А. Влияние условий формирования струи на производительность гидромонитора// Сб. «Гидравлическая добыча угля», 1996.- №4.- С. 25-17.

35. Хныкин В.Ф. Компактность гидромониторных струй и выбор оптимального диаметра насадки// Уголь.- 1964.- №3.- С.26-29.

36. Цяпко Н.Ф. Исследование подземной гидромониторной выемки угля (научные основы): Дис. докт.техн.наук. Л.: ЛГИ, 1974. - 343 с.

37. Методика расчета гидравлической выемки угля.-Новокузнецк, ВНИИгидроуголь, 1969. 26 с.

38. Методика расчета гидравлической выемки угля в очистных забоях.-Новокузнецк, ВНИИгидроуголь, 1969.- 47 с.

39. Методика расчета производительности основных технологических процессов (звеньев) гидрошахт.- М.: ИГД им. Л. А. Скочинского, 1985.- 46с.

40. Мельник В.В. Современная концепция и модели повышения эффективности разрушения угольного массива струями при скважинной добыче. -М.: МГГУ// ГИАБ, 2001, № 12. С. 101 -106.

41. Михеев О.В., Мельник В.В., Малышев А.Ю. Обоснование параметров технологии добычи и процесса разрушения угля скважинными гидромониторными агрегатами,- М.:МГТУ//ГИАБ,1997, №3. С.25-28.

42. Мельник В. В. Обоснование параметров технологии очистной выемки угля агрегатами нагидрошахтах. Дисс. канд. техн. наук. М.: МГИ, 1987. -206 с.

43. Фармер Дж. В., Атуэлл П.Б. Разрушение породы высокоскоростными струями воды. International Rock and Mining Sciens, 1965, V.2, №2.

44. КуклинИ.О. Основные вопросы инженерной теории гидромониторных струй//Труды ИГД УФ АН СССР, вып. 3. Свердловск, 1962. С. 53-62.

45. Кузьмич И.Л. Определение эффективной длины струи воды гидромонитора. Киев: Уголь Украины, 1958, № 3. С. 8-10.

46. Гейер В.Г. Теоретические основы расчета струи воды для отбойки угля. Киев: Уголь Украины, 1959, № 12. С. 1-5.

47. Мельник В.В., Полошков С.В. Разработка методики определения производительности разрушения угольного массива скважинными агрегатами.-М.:МГТУ//ГИАБ,2001, №12-С.113-116.

48. Притьмов В.Н., Сенкус В.В., Мельник В.В. Снижение энергоемкости технологических процессов при гидравлической добыче угля // Интенсивная подготовка и отработка шахтного поля. М.: МГИ, 1990. - С. 14 -17.

49. Лурий В.Г., Мельник В.В. Теоретические и экспериментальные исследования гидравлического разрушения угольного массива // Разработкалокальных гидрокомплексов для добычи угля в сложных условиях. М.: МГИ, 1990,- С.114 -131.

50. Краткий справочник горного инженера угольной шахты. Под общ.ред. А.С.Бурчакова и Ф.Ф.Кузюкова. 3-е изд., перераб. И доп. М.: Недра, 1982. 454с.

51. А.С.Бурчаков, Н.К.Гринько, И.Л.Черняк, Процессы подземных горных работ, (второе издание, переработанное и дополненное), М., 1976, 408с.

52. Аммосов П. И., Ерёмин И. В. Трещиноватости углей М.: Недра, 1960.110с.

53. Певзнер М.Е., Иофис М.А., Попов В.Н. Геомеханика: Учебник для вузов. М.:Издательство МГГУ, 2005.-438с.

54. Справочник по горному делу/Под ред.В.А.Гребенюка, Я.С.Пыжьянова, И.Е.Ерофеева. М., Недра, 1983,816с.

55. Росбах A.B., Холодилов А.Н., Коршунов Г.И., Физика горных пород., СПб, 2009

56. Л.И.Барон. Коэффициент крепости горных пород. М.: Наука, 1972,175 с

57. Михеев О.В., Виткалов В.Г., Г.И.Козовой, В.А.Атрушкевич, Подземная разработка пластовых месторождений. М.:МГГУ,2001, 487с.

58. Арене В.Ж., Физико-химическая геотехнология. Учебное пособие. -М.:МГГУ, 2001.-656с.

59. Теоретические и экспериментальные исследования процесса физико-химической обработки крутых пластов с целью повышения эффективности извлечения угля. Научные сообщения ИГД им. Л. Л. Скочинского. вып. 296, 1994.-С.8-17.

60. Ткаченко Н.Ф., Мультанов С.И. Направления развития нетрадиционных технологий добычи угля и переработки его на месте залегания. М.: Горный вестник, 1993, №1. С. 12-17.

61. Методика выбора параметров технологии добычи угля с предварительным разупрочнением угольного массива и закладкой выработанного пространства отходами производства: Отчет о НИР МГГУ: Ответственный исполнитель МельникВ.В.-М.:МГГУ,1999.-144с.

62. Еремин И.В., Лебедев В.В, Цикарев Д.А. Петрография и физические свойства углей. М.Недра, 1980. 263с.

63. В.В.Ржевский, Б.Ф.Братченко, А.С.Бураков, Н.В.Ножкин. Управление свойствами и состоянием угольных пластов с целью борьбы с основными опасностями в шахтах; Москва, издательство «Недра», 1984, 326 стр. (25-36 стр)

64. Васючков Ю.Ф. Теории и физико-химические способы управления свойствами и состоянием угольных пластов с целью их интенсивной дегазации М., МГГУ, Дис. докт. техн. наук, 1982г.,

65. Биогеотехнология металлов, Практическое руководство, М., Центр международных проектов ГКНТ, 1989 г.67. http://plant.geoman.ru68. http://zhurnal.lib.ru

66. Биогеотехнология металлов; практическое руководство. Г.И. каравайко, Дж.Росси, А.Агате, С.Грудев и др., Центр международных проектов ГКНТ, М., 1989, 374 с.

67. Плетнёв О. Н. К расчету гранулометрического состава угля, добываемого в короткомгидромониторном забое. Техника и технология гидравлической добычи угля. Новокузнецк: ВНИИгидроуголь. -С. 68-72.

68. Агроскин А.А. Химия и технология угля. М., ГНТИ литературы по горному делу. 1961, 293 с.

69. Васючков Ю.Ф. Биотехнология горных работ:Учебник.-М.: Издательство «Горная книга», 2011. 351с.

70. Панюков П.Н. Инженерная геология. М.: Госгортехиздат, 1962

71. Степанов Б.А. и др. Физико-химические проблемы разработки полезных ископаемых. М., 1965. - С.118.

72. Ножкин Н.В., Временное руководство по дегазации шахтных полей Карагандинского бассейна с гидравлическим расчленением свит угольных пластов. М„ МГИ, 1975.

73. Мироненко В.А. Динамика подземных вод. Изд. 3-е. - М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2001. - 519 с.

74. Ю.Ф. Васючков, «Филырция воды из развивающейся трещины», М., ЦНИЭИуголь, 1967, № 6.

75. Кольман Я., Рем К.-Г. Наглядная биохимия. М.: Мир, 2000. 469 с.

76. К вопросу обогащения бокситов с помощью гетеротрофных бактерий / П.И. Андреев, С.И. Полькин, Р.А. Шавло и др. Изв. ВУЗов. Цветная металлургия, 1975, №3, с.8-11.

77. Г.А. Заварзин, Литотрофные микроорганизмы. М., Издательство Наука, 1972 г

78. Александров В. Г., Зак Г. А. Бактерии, разрушающие алюмосиликаты //Микробиология. 1950. Т. 19, вып. 2. С. 10-17.

79. Аристовская Т. В. Микробиология процессов почвообразования. Л.: Наука, 1980. 186 с.

80. Bioleaching and bioprecipitation of nickel and iron from laterites / Alibhai K.A.K., Dudeney A.W.L., Leak D.J., Agatzini S., Tzeferis P., Athens. Greece, FEMS Microbiology Reviews 11. Published by Elsevier, 1993, c.87-96.

81. Bosecker K. Leaching of lateritic nickel ores with heterotrophic microorganisms. Proceedings of the 6th International Symposium on Biohydrometallurgy, Elsevier, Oxford. 1986. pp. 367-382.

82. McKenzie D.I., Denys L., Buchanan A. The solubilization of nickel, cobalt and iron from laterites by means of organic chelating acids at low pH. Int. J. Min. Proc. 21, 1987. pp. 275-292.

83. Bioleaching of laterite by aspergillus niger strain 0-5: an acidophilic, and nickel and cobalt resistant fungus / O. Coto, M. Peguero, L. Abin, N. Bruguera, J. Marrero, K. Bosecker. 16th International Biohydrometallurgy Symposium. 1999. pp. 123-126.

84. Patent US 6395061 Duyvesteyn Willem P.C., Liu Houyuan Process for organic acid bioleaching of ore. Issued on May 28, 2002.

85. Abirn, L., Coto, O., Gormez, Y., Bosecker, K., Revista Biologir a., 16, 2002, pp. 69-70.

86. Бактериальное выщелачивание силикатных никелевых руд / А.Б. Живаева, Т.В. Башлыкова, М.В. Дорошенко, Г.В. Горшков, Т.И. Горшкова, Л.И. Свиридов // Цветные металлы. 2007. №3, с. 65-67.

87. Tzeferis P.G., Agatzini S., Nerantzis E.T. National tech. univ. Athens, dep. mining-metallurgical eng., lab. metallurgy, Athens, GREECE, Letters in Applied Microbiology, 18, 1994, pp. 209-213

88. Tzeferis P.G., Agatzini-Leonardou S., Laboratory of Metallurgy, National Technical University of Athens, 76 Valtinon Street, 114 74, Athens, Greece, Hydrometallurgy, 36, 1994, pp. 345-360

89. Sukla L.B., Panchanadikar V.V., Kar R.N., Regional Research Laboratory, Bhubaneswar 751013, Orissa, India, World Journal of Microbiology and Biotechnology,Volume 9, Number 2 / March 1993. p. 255-257

90. Swamy K.M., Sukla L.B., Narayana K.L., Kar R.N., Panchanadikar V.V. Regional Research Laboratory, Bhubaneswar-751 013, India, Ultrasonics Sonochemistry Volume 2, Issue 1, 1995, pp.85-89

91. Биогеотехнология металлов, Практическое руководство, М., Центр международных проектов ГКНТ, 1989 г. (

92. Яхонтова JI. К., Нестерович JI. Г. Зона гипергенеза рудных месторождений как биокосная система. М.: МГУ, 1983. 57 с.

93. Матвеева JI. А. Механизм разрушения алюмосиликатных и силикатных минералов // Кора выветривания. 1974. Вып. 14. с. 227-239.

94. Особенности электронного строения силикатов / Диков Ю. П., Брытов И. А., Ромашенко Ю. Н., Долин С. П. М.: Наука, 1979. 125 с.

95. Волькенштейн М. В. Биофизика. М.: Наука, 1981. 570 с.

96. Майрановский В. Г. Применение электросинтеза в химии природныхбиологически активных соединений // Электросинтез и биоэлектрохимия. М.: Наука, 1975. с. 128-155.

97. Страдынь Я. П., Гиллер С. А. Электрохимические подходы к изучению некоторых биохимических реакций // Электросинтез и биоэлектрохимия. М.: Наука, 1975. с. 283-285.

98. Мицюк Б. М., Горогоцкая J1. И. Физико-химические превращения кремнезема в условиях метаморфизма. Киев: Наук, думка, 1980. 234 с.

99. Полысин С.И., Адамов Э.В., Панин В.В. Технология бактериального выщелачивания цветных и редких металлов. М., Издательство Недра, 1982 г. 288 с.

100. Патент RU 2111058 Комбинированный безотходный способ переработки силикатных никелевых руд / Кирпищиков С.П., Топчаев В.П., Вершинин А.С., Володин В.И., Гурова J1.K., Улитенко К.Я. зарегист. 20.05.1998.

101. Decomposition of silicate minerals by Bacillus mucilaginosus in liquid culture / Wuxing Liu, Xushi Xu, Xianghua Wu, Qiyin Yang, Yongming Luo, Peter Christie Environmental Geochemistry and Health, Vol. 28, № 1-2, p.133-140106. http://www.ntpo.com/

102. The Chemistry of Metal Recovery Using LIX Reagents. MCT Redbook.

103. Патент РФ № 2090611 Арзуманов E.H.; Финогенова Т.В. Способ получения лимонной кислоты из растворов щелочных цитратов, опубл. 27.10.2002.

104. Microbial leaching of nickel from lowgrade greek laterites / Alibhai, K., Leak, D., Dudeney, A.W.L., Agatzini, S., and Tzeferis, P. Proceedings of Mineral Bioprocessing, USA, 1991, pp. 189-205.

105. Roukas, Т., Appl Biochem Biotechnology, 74, 1998, pp. 43-53.

106. Sukla, L.B., Swamy, K.M., Narayana, K.L., Kar, R.N., Panchanadikar, V.V., Regional Research Lab, Orissa, India, Hydrometallurgy Volume 37, Issue 3, April 1995, Pages 387-391

107. Айлер Р. Химия кремнезема. М.: Мир, 1982. В 2-х частях. Пер.с англ.416 с.

108. Martin-Jezequel V, Hildebrand М, Brzezinski MA, 2000, J Phycol 36: p.821-840

109. Hildebrand M, Dahlin K, Volcani BE (1998) Mol Gen Genet 260: 480486., Hildebrand M, Volcani BE, Gassmann W, Schroeder JL (1997) Nature 385: 688689

110. Николаев А.Я. Биологическая химия. Учеб. для мед. спец. Вузов М.: Высшая школа. - 1989 - 495с.

111. Глазунов В.Д., Илялетдинов А.Н. Известия АН Казахской ССР, сер. биол., 1982, №6, 54

112. Авторское свидетельство СССР, № 812762, Глазунов В.Д., Илялетдинов А.Н., 1981, № 10, 93

113. Methods of enzymatic food analysis, Boehringer Mannheim, 1984, p. 1314121. http://elementy.ru/lib/430308/430311

114. Г.А. Заварзин Литотрофные микроорганизмы. M., Издательство Наука, 1972 г.123. http://plant.geoman.ru124. http ://zhurnal.lib .ru/o/olegwm/cdocumentsandsettingsolegmoidokumenty syrxewyeresursybiotehnologii2rtf.shtml

115. К вопросу обогащения бокситов с помощью гетеротрофных бактерий / П.И. Андреев, С.И. Полькин, P.A. Шавло и др. Изв. ВУЗов. Цветная металлургия, 1975, №3, с.8-11.126. http://geg.chem.usu.ru/win/conf/conf2007/SbornikRu2007.pdf

116. Coto, О., Gutierrez, D., Abir n, L., Marrero, J., Bosecker, K., Proceeding of the 15th International Biohydrometallurgy Symposium. 1998, p.209-211.128. http://humbio.ru/humbio/biochem/00087bl2.htm

117. Мецлер Д. Биохимия. Химические реакции в живой клетке. Москва, Изд. Мир, 1980. В 3-х томах.130. http://www.placentol.ru/balzam/

118. Кольман Я., Рем К.-Г. Наглядная биохимия. М.: Мир, 2000. 469 с.132. http://geohydrology.ru/rastvorimost.html

119. Руководство по дегазации угольных шахт. М.: Недра, 1990. - 186 с.

120. Пучков Л.А., Сластунов C.B., Коликов К.С., Извлечение метана из угольных шахт, М., "Горная книга", 2002г., 383с.

121. H .Ф.Цапко, Чалка A.M. Гидроотбойка на подземных работах, М., Госгортехиздат, 1960г., 263с.

122. Стулишенко А.Ю. Методы интенсификации метаноотдачи угольных пластов // Горное дело, промышленная безопасность, экология и экономика: Сборник научных работ студентов факультета РПМ. М.: МГГУ, 2007. - С.61- 65.

123. Васючков Ю.Ф., Стулишенко А.Ю. Анализ бактериальных культур для дезинтеграции угольного массива // Горный информационно-аналитический бюллетень. М.: изд. «Горная книга», 2011. - №12. -С.190.

124. Стулишенко А.Ю. Изучение кинетики биовыщелачивания ископаемых углей // Горный информационно-аналитический бюллетень. М.: изд. «Горная книга», 2012. -№11. - С. 110.

125. Стулишенко А.Ю. Профессиональный отбор. Его настоящее и будущее // Горное дело, промышленная безопасность, экология и экономика: Сборник научных работ студентов факультета РПМ. М.: МГГУ, 2007. - С.65-67.

126. Стулишенко А.Ю. Технологические схемы микробиологической обработки горных пород // Горное дело, промышленная безопасность, экология, экономика, менеджмент: Сборник научных работ студентов факультета РПМ. М.: МГГУ, 2008. - С.55-60.

127. Васючков М.Ю., Федорова М.А., Лапшенков Д.В., Стулишенко А.Ю., Исследование физико-химического механизма и закономерностей состояния системы природный уголь метан при вариации термодинамических условий.- М.: МГГУ, 2009 г., с.67.

128. Арене В.Ж., Бабичев Н.И., Башкатов А.Д. и др., Скважинная гидродобыча полезных ископаемых Издат. МГГУ, 2007, 295с.