Các thách thức :
Khí mê-tan của mỏ thoát ra
Tại Australia, lượng phát thải khí mêtan thoát ra từ việc khai thác và xử lý than cũng như các mỏ ngừng hoạt động chiếm 5,3% tổng lượng phát thải khí nhà kính ròng của Australia trong năm 2017. Khí mê-tan cũng là mối lo ngại nghiêm trọng về an toàn trong khai thác than, vì khí mê-tan dễ nổ ở nồng độ từ 5-15%.
Cách hiệu quả và kinh tế nhất để kiểm soát lượng khí thải mêtan là chủ động thu giữ khí mêtan bằng các lỗ khoan trước khi khí mêtan đi vào hoạt động của mỏ.
Tuy nhiên, khó có thể đạt được một hệ thống thu giữ khí mê-tan thành công, được đánh dấu là dòng chảy ổn định liên tục với nồng độ khí mê-tan cao.
Nhiều biến số làm tăng thêm sự phức tạp cho việc quản lý khí mê-tan trong mỏ bao gồm:
Quá trình giải hấp mêtan dưới tác động của khai thác mỏ và mức độ phát thải khí mêtan
Động lực học dòng khí mê-tan và sự tương tác của nó với hệ thống thông gió của mỏ, cũng như tính ổn định và tính toàn vẹn của các lỗ khoan thu khí mê-tan trong các quá trình biến dạng dịch chuyển địa tầng.
Giải pháp
Hiểu sự phức tạp trong việc quản lý khí mê-tan trong mỏ
Sử dụng công cụ để có được hiểu biết sâu sắc về các tương tác giữa đá, nước ngầm và khí đốt do hoạt động khai thác.
Cái này bao gồm:
- Xem đặc điểm địa tầng và hồ chứa trên quy mô nghiên cứu khai thác mỏ
- Điều tra thực địa về các hành vi của đá, nước ngầm và khí bằng cách sử dụng các công cụ địa kỹ thuật và kỹ thuật khí đánh dấu khác nhau.
- Cải thiện dự đoán về lượng khí thải mêtan có tính đến tốc độ sản xuất và mô phỏng nâng cao sử dụng các kỹ thuật động lực học chất lỏng tính toán (CFD) để nghiên cứu động lực học dòng khí và các tùy chọn thu giữ.
Giảm đáng kể lượng khí thải mêtan nhất thời cho thợ mỏ
Chúng tôi đã phát triển hệ thống thu giữ khí mê-tan cải tiến với Glencore.
Hệ thống sử dụng các lỗ khoan định hướng dưới lòng đất được phát triển cho mỏ để thay thế các giếng thẳng đứng thông thường.
Điều này đã mang lại những lợi ích đáng kể tại một mỏ ở Thung lũng Hunter ở New South Wales, bao gồm:
- Tăng hiệu quả thoát khí mêtan từ khoảng 60% lên 80%
- Khả năng giảm GHG ròng hàng năm xuống 0,42 Mt CO2-e, và tiết kiệm hơn 10 triệu USD mỗi năm nhờ tăng năng suất.
Hệ thống này cung cấp một giải pháp hiệu quả để giải quyết cả vấn đề phát thải khí mê-tan quá mức và sự bùng nổ (sự phun trào mạnh mẽ của vật liệu than/đá và khí đốt) trong điều kiện khai thác nhiều đường nối, có độ thấm thấp.
Tối ưu hóa trình tự khai thác để tạo ra phương pháp khai thác có hiệu quả, bên cạnh việc áp dụng các phương pháp thu giữ khí mê-tan là chìa khóa dẫn đến những thành công này.
Mức độ và phạm vi của hiệu ứng giảm ứng suất đã được đặc trưng và định lượng để hướng dẫn thiết kế hệ thống đồng khai thác với các giếng bề mặt có đường kính lớn được sử dụng để hài hòa việc thu khí mêtan với sản xuất than.
Một dự án trình diễn kéo dài 4 năm tại mỏ than của Tập đoàn khai thác mỏ Huainan Mining Group đã chứng minh sự thành công của hệ thống:
- Tăng 85% tổng lượng khí mê-tan thu được mỗi năm tỷ lệ khối lượng sử dụng khí mêtan trên tổng lượng khí mêtan thu được
- Tăng từ 19% lên 45% giảm rủi ro bùng phát và mức độ tập trung khí mê-tan tại nơi làm việc, và tổng mức giảm phát thải nhất thời là 0,73 Mt CO2-e trong suốt thời gian dự án.