О каком метане речь?

Именно неучтенный метан становится причиной катастроф в шахтах Кузбасса.

Недавно была опубликована статья горного инженера Валентина Маринченко “В проекциях безопасности”. Автор, высококвалифицированный в своей области специалист, не избежал, как мне представляется, широко распространённого среди горняков, да и учёных соответствующего профиля, заблуждения. Он не считает принципиально важным уточнить, о каком метане идёт речь в его статье. А всё дело в том, что на угольных месторождениях существует, как минимум, три формы нахождения метана, каждая из которых совершенно по-разному ответственна за газодинамическую безопасность и, как ни странно, за качество углей.

Если бы компания “Газпром добыча Кузнецк” извлекала из угольных пластов сорбированный в них метан, то этот уголь потом и добывать не было бы смысла из-за резкого снижения его качества. На самом же деле после работы добытчиков метана его содержание в углях практически не меняется, потому что добывают они подвижные водорастворённые формы метана в углях и углевмещающих породах, которые никак не учитывались при подсчёте его запасов.

При разведке угольных месторождений определяется содержание в угольных пластах только сорбированных в угле форм метана. Содержание в углях и во вмещающих породах его подвижных водорастворённых форм не определяется вообще и не учитывается при оценке проектировщиками категорийности конкретных угольных пластов по степени газодинамической опасности. А ведь только этот метан, содержание которого весьма неравномерно распределено в угольных пластах и вмещающих породах, несёт ответственность за все катастрофические и менее пагубные газодинамические явления. Сорбированный в угле метан характеризует его качество, и не более того.

Планируя работы по добыче метана из угольных пластов, исполнители тоже ошибочно ориентировались на запасы его сорбированных в угле форм (неизвлекаемых!). Они тоже будут удивлены, когда узнают, что после всех их усилий содержание метана в углях останется практически неизменным. Сейчас они располагают свои промыслы на участках с высокими содержаниями сорбированного в углях метана, но скоро волей-неволей убедятся, что наиболее продуктивны скважины там, где такие содержания понижены, потому что значительная часть сорбированного метана перешла в подвижные (извлекаемые!) формы. Запасы извлекаемого метана неизвестны, но, по-видимому, в масштабах бассейна они сопоставимы с запасами сорбированного метана.

Учитывая, что газета не специализированное издание, не стану утомлять читателей изложением характеристик форм сорбированного в угле метана - абсорбированной и адсорбированной. Ограничусь лишь пояснением, что при угледобыче они или не представляют никакой опасности, или же с ними вполне справляются нормально работающие вентиляционные системы шахт.

Иное дело подвижный водорастворённый в углях и в углевмещающих породах метан. Его содержания при геолого-разведочных работах не определяются, запасы неизвестны и нигде не учитываются. Метан этот заключён в сообщающихся трещинах и порах в угле и углевмещающих породах. Его распределение в пределах шахтных полей крайне неравномерно и определяется особенностями напряжённо-деформированного состояния горных пород в массиве, которое обычно тоже неизвестно (не закартировано). Внезапные выбросы подвижного метана в шахтное пространство происходят при вскрытии подземными горными выработками углепородных массивов. Качество углей на таких участках понижено.

В углепородных массивах, в естественных условиях сорбированный и подвижный метан находится в противофазе: высоким содержаниям первого соответствуют низкие содержания второго, и наоборот. Скважинная добыча подвижного метана может сопровождаться некоторым уменьшением содержания в угле адсорбированного метана вследствие раскрытия части изолированных микропор или микротрещин. Мировая практика угледобычи насчитывает множество примеров возбуждения очагов подвижного водорастворённого метана под воздействием зачастую взаимосвязанных внешних факторов: резкого колебания атмосферного давления, неравномерного вращения Земли, сейсмических явлений в земной коре, гравитационного воздействия Луны и Солнца. (О Луне, с некоторой иронией, вспоминает в своей статье Маринченко.)

При добыче метана извлекаются только подвижные водорастворённые его формы, не учтённые при подсчёте запасов газа. Но именно этот неучтённый метан несёт ответственность за катастрофические газодинамические явления при подземной угледобыче. А то обстоятельство, что сорбированные формы метана сохранились в угле, - благо для угольщиков, так как качество углей не пострадало. В противном случае все запасы углей на таких участках пришлось бы списывать.

В статье В. Маринченко приведены вполне аргументированные заповеди основоположников горной науки. В данном конкретном случае предлагается добавить к ним в свете вышеизложенного ещё три пункта:

1. При разведке угольных месторождений осуществлять раздельно определение содержаний аб- и адсорбированного в углях метана, а также подвижных водорастворённых его форм в углях и углевмещающих породах.

2. Обеспечить выполнение объёмного картирования напряжённо-деформированного состояния горных пород в массиве и в пределах шахтных полей существующими в настоящее время способами.

3. На основании результатов работ по первым двум пунктам проектировщикам обеспечить объёмное дифференцированное районирование шахтных полей по степени опасности газодинамических явлений.

В настоящее время степень опасности газодинамических явлений на угольных шахтах оценивается в соответствии с безнадёжно устаревшей инструкцией 40-летней давности. Учитывая приведенные выше данные, напрашивается прямо противоположное предложение, которое соответствует действующей инструкции с точностью до наоборот: чем ниже содержание сорбированного в углях метана, тем опаснее. Но и с этим предложением обратиться некуда – нет сейчас в стране и, тем более, в области административного органа, контролирующего достоверность изучения горно-геологических условий при геологоразведочных работах на угольных месторождениях и оценку газодинамической опасности при проектировании угледобывающих предприятий. И о необходимости срочной разработки новой, более адекватной инструкции подумать некому. А шахтёры гибнут.