- Рудольф Михайлович, можно ли избавить шахты от взрывов?
- Я бы поставил вопрос по-другому: можно ли существенно сократить риск газовых взрывов в шахтах? Да, можно, хотя это и не просто сделать. Основной причиной газодинамических явлений (взрывов) является прорыв свободного метана из угленосных пластов в шахты. В угольной толще всегда присутствуют изолированные мелкие скопления свободного газа, который находится под большим давлением (50 атмосфер и выше). При вскрытии пласта этот газ прорывается в шахту, провоцируя взрыв. Для предотвращения аварий в глубоких шахтах есть два основных направления: первое - интенсификация вентиляции подземных горных выработок с соблюдением режима контроля за содержанием метана в атмосфере (его концентрация не должна превышать полтора процента). Второе - дегазация угольного пласта за счет бурения горизонтальных скважин непосредственно из забоя в направлении намеченного маршрута. Это позволяет регулировать отток газа из горных пород. Кроме горизонтальных, необходимо вести и бурение вертикальных скважин - с поверхности земли по проектной трассе горной выработки.
- Это увеличивает себестоимость добычи угля?
- Да, но это и самый верный путь к резкому сокращению аварийности в угольной промышленности. Кроме того, пробуренные скважины могут оказаться и разведочными на газ, и даже добывающими.
- Вы о чем?
- О добыче природного метана из угольных месторождений. По оценкам исследователей, все природные и техногенные источники выбрасывают в атмосферу от 300 до 1200 тонн метана в год. Значительная доля приходится на газ, выделяемый при добыче угля.
Годовая добыча каменного угля в мире составляет 3,4 миллиарда тонн, в том числе шахтным способом - 2,4 миллиарда тонн. Ориентировочно по глубинам она делится на три равные части - неглубокие шахты, где газообильность составляет четыре кубических метра на тонну угля, шахты средней глубины, в которых этот показатель увеличивается до 14 кубометров газа на тонну угля, и глубокие шахты, в которых скопление газа составляет 24 кубометра на тонну. Метан, попадающий в атмосферу, в 20 раз превышает воздействие углекислого газа и существенно усиливает парниковый эффект. Вместе с тем угольный метан - важный источник первичной энергии.
- Какова сырьевая база метана в угольных месторождениях России?
- В России объем метана в хорошо изученных бассейнах (Кузнецком, Печорском, восточной части Донецкого) оценивается в 15 триллионов кубометров. Кроме того, еще большее количество прогнозируется в Тунгусском и Ленском бассейнах. Однако метан в угольных пластах содержится в разных формах: 10 процентов - в свободной, то есть в собственно газовой форме, а 90 процентов - в связанном с углем состоянии, в сорбированном на поверхности трещин, пор или в форме твердого раствора (этот газ скован, неподвижен).
- А добывать можно лишь свободный метан?
- Естественно. Его ресурсы существенно скромнее, чем общее содержание. Например, в Кузнецком бассейне извлекаемые запасы свободного метана составляют около 300 миллиардов кубометров (это соответствует одному относительно крупному газовому месторождению), в Печорском - порядка 160 миллиардов, а в Восточно-Донецком - еще меньше. Но не надо забывать, что именно свободный метан является виновником взрывов на шахтах. Поставить этот газ на службу человеку, использовать его как энергетическое сырье, параллельно обезопасив угольную промышленность от трагедий, - важнейшая задача.
- Что конкретно делается в этом направлении?
- В отечественной угольной промышленности используются и методики дегазации, и вентиляционные технологии. Между тем принимаемых мер явно недостаточно. Из угольных шахт России ежегодно выделяется порядка 5,3 миллиарда кубометров метана. Из этого объема каптируется, улавливается около 500 миллионов кубометров, а используется на местные нужды лишь 100 миллионов кубов. Все остальное выбрасывается в атмосферу. В том же Кузбассе, где ощущается большая потребность в "голубом топливе", добытый газ можно эффективно использовать. Однако пока этого не делается. Шахты Воркутинского района, где дегазация проводится с 1956 года, ежегодно выбрасывают в атмосферу 620 миллионов кубометров метана. В Донецком бассейне методом дегазации извлекается 760 миллионов кубометров газа, причем на хозяйственные нужды идет только 10 миллионов кубов.
Между тем газ угольных бассейнов давно уже следует оценить по достоинству - ведь он позволяет не только решить проблему энергообеспечения, но и экологической безопасности регионов.
- Не стоит ли для этого наладить внешахтную добычу метана?
- Организация такой добычи газа необходима, и геологические предпосылки для этого в России есть. Но прежде надо решить ряд научно-технических и связанных с ними организационных проблем.
- Существует ли в мире опыт добычи метана из скважин?
- Очень интересный опыт накоплен в США, где запасы угольного метана составляют 6 процентов всех запасов газа, а промышленная добыча - 5 процентов газа от всей добычи в стране. Для нас особенно привлекателен Центрально-Аппалачский угольный бассейн Америки, поскольку он сопоставим с нашими Кузбассом и Донбассом - по возрасту каменного угля, составу, геологическому строению. Там основным газовмещающим резервуаром являются угольные пласты. Однако представлять весь угольный пласт как месторождение было бы неправильно. Нужна залежь свободного газа, образно говоря, большой "газовый пузырь" в пористой среде угля. Газовые залежи в среде угля американцы называют "сладкими пятнами". В американских угольных бассейнах такие залежи найдены. А во всех других государствах с развитой угольной промышленностью (Китае, Индии, Австралии, Украине, России) не открыто пока ни одной такой газовой залежи.
- Может быть, их нет вообще?
- Они есть, их надо искать. В России геологические предпосылки для открытия залежей свободного газа существуют в Кузнецком, Печорском, Восточно-Донецком, Тунгусском и других бассейнах. Однако традиционная методика, которая используется при разведке нефтяных и газовых месторождений, для поиска залежей угольного метана не будет эффективной. Виды скоплений газа в угольных пластах по своей геометрической форме, по геологическому характеру нетрадиционны: скопление газа здесь контролируется не только изгибами пластов, но, главным образом, изменением физических свойств пород. Это обстоятельство потребует бурения большого количества разведочных скважин, в том числе и за пределами шахтных полей. Необходимо также разработать и внедрить новые методы воздействия на пласт, чтобы интенсифицировать притоки метана.
- Как же совместить угледобычу с добычей шахтного метана?
- Это вполне совместимые процессы. И все же в дальнейшем поиски метана целесообразно проводить на стадии разведки угольного месторождения, еще до строительства шахт. Тогда мы сможем значительно сократить вероятность трагедий.
Беседу вела
17:32
ИИ как фактор прогресса
