Ресурсы метана в подработанном массиве – как опасное может стать полезным

И.В. Рыбин

doi:10.46698/VNC.2025.99.81.001

И.В. Рыбин Южный научный центр Российской академии наук, Россия, 344006, г. Ростов-на-Дону, пр. Чехова, 41; Республиканский академический научно-исследовательский и проектно- конструкторский институт горной геологии, геомеханики, геофизики и маркшейдерского дела, Россия, 283086, г. Донецк, ул. Челюскинцев, 291

DOI: https://doi.org/10.46698/VNC.2025.99.81.001

Ключевые слова: пласт, уголь, слой, горный отвод, добыча, метан, Восточный Донбасс

Резюме

Актуальность работы. В выработанном пространстве закрываемых угольных шахт накапливается метан и токсичные газы (углекислый газ, окись углерода, сероводород, радиоактивные эманации и др.), обескислороженный воздух. Цель работы. При ликвидации шахт путем их затопления (так называемым «мокрым» способом), шахтные газы, так или иначе, вытесняются на поверхность и здесь они могут выступать и как техногенное полезное ископаемое, и как источник повышенной бытовой и производственной опасности. Методы работы. Рекомендуемые ныне процедуры для предотвращения проникновения метана в здания и сооружения: не прекращаемое проветривание, цементация полов и подвальных помещений, дегазация канавами и скважинами возле строений имеют непостоянный эффект и не дают гарантию безопасности по причине смены природы перемещения газовых масс в результате последующего увеличения поверхности затопления горных выработок. В целом по Восточному Донбассу можно было бы организовать добычу угольного газа в объеме 100 млн м3/год, что позволило бы обеспечить экологически чистым топливом или электроэнергией все поселки вокруг закрытых газообильных угольных шахт и создать рабочие места бывшим шахтерам. Результаты работы. В частности, приведен расчет показателя средней интенсивности газовыделения на 1 м2 выработанной площади горного отвода. Приведенный расчет сделан для горно-геологических значений Восточного Донбасса, на котором преимущественно господствуют более пологие углы наклона пластов, малая мощность толщ горных пород, плотность метановых ресурсов соответствует 125 млн м3/км2. Стоит отметить, что Печорский бассейн имеет плотность в 1,5 раза выше, а Кузнецкий бассейн – в 3 раза больше, а зачастую доходит и до 10 раз, но уже при крутых углах падения и многометровой мощности пластов, а значит и опасность насыщения газами зданий и сооружений в зоне горного отвода закрытой и затопляемой шахты будет намного выше. На сегодняшний день угроза загазованности заглубленных зданий на подработанных площадях идет на убыль, но не исключена основная проблема – выход подземных шахтных вод на поверхность и загрязнение гидросети высокоминерализованными водами.

Литература

Агаев Р.А., Власенко В.В., Дудля Е.Е., Клюев Э.С., Притула Д.А. Горно-геологические факторы добычи метана через поверхностные скважины пневмогидродинамическим воздействием. // Современные проблемы механики. – 2021. – № 44(2). – С. 127–133.

Архипов И.А. Проблемы мониторинга парниковых газов при открытой разработке угля. // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). – 2024. – № 4 (специальный выпуск 10). – 44 с.

Гамов М.И., Рылов В.Г. Динамические ресурсы метанообильных зон угольных месторождений Восточного Донбасса. // Материалы международной конференции «Проблемы геологии и освоения недр юга России». Ростов-на-Дону: ЮНЦ РАН, 2006. – С. 204–206.

Герике Б.Л., Леконцев Ю.М., Новик А.В. Компенсаторы подсоса воздуха в шахтных трубопроводах каптированного метана. // Горное оборудование и электромеханика. – 2024. – № 3(173). – С. 22–32. DOI: 10.26730/1816-4528-2024-3-22-32.

Коломенская В.Г. Состояние и проблемы развития минерально-сырьевой базы углей юга России. // Материалы международной конференции «Проблемы геологии и освоения недр юга России». Ростов-на-Дону: ЮНЦ РАН, 2006. – С. 220–223.

Коломенский Г.Ю., Гипич Л.В. Геоэкологические проблемы техногенных месторождений угольного ряда. // Материалы международной конференции «Проблемы геологии и освоения недр юга России». Ростов-на-Дону: ЮНЦ РАН, 2006. – С. 365–366.

Пинаев А.В., Пинаев П.А. Взрыв, детонация в смесях метан-водород-воздух, метанводород-воздух-взвесь угля. // Вестник научного центра ВОСТНИИ по промышленной и экологической безопасности. – 2022. – № 3. – С. 26–38. DOI: 10.25558/VOSTNII.2022.23.30.003.

Попов В.В. Проблемы поисков, разведки и промышленного освоения газоугольных месторождений юга России. // Материалы международной конференции «Проблемы геологии и освоения недр юга России». Ростов-на-Дону: ЮНЦ РАН, 2006. – С. 168–170.

Портнов В.С., Иманбаева С.Б., Рева Н.В., Габайдуллин Р.И., Асаинов С.Т. Об установлении степени влияния геологических факторов на метанообильность выемочных участков. // Труды университета. – 2021. – № 4(85). – С. 160–165. DOI: 10.52209/1609_1825_2021_4_160.

Проблемы и перспективы комплексного освоения минеральных ресурсов Восточного Донбасса. / Гл. редактор Г.Г. Матишов. – Ростов-на-Дону: ЮНЦ РАН, 2005. – 190 с.

Труфанов В.Н., Гамов М.И., Рылов В.Г., Майский Ю.Г., Труфанов А.В. Углеводородная флюидизация ископаемых углей Восточного Донбасса. Ростов-на-Дону: РГУ, 2004. – 272 с.

Труфанов В.Н., Труфанов И.В. Проблема освоения ресурсов угольного метана Восточного Донбасса. // Материалы международной конференции «Проблемы геологии и освоения недр юга России». Ростов-на-Дону: ЮНЦ РАН, 2006. – С. 240–242.

Угольная база России. Т. 1. Угольные бассейны и месторождения Европейской части России (Северный Кавказ, Восточный Донбасс, Подмосковный, Камский, Печорский бассейны, Урал). М.: Геоинформмарк, 2000. – 483 с.

Федотов С.М. Зоны скопления метана угольных месторождений: условия локализации, проявления, практическое значение. // Труды РАНИМИ. – 2024. – № 2(40). – С. 85–100.

Kursunoglu N., Ankara H. Application of statistical process control to monitor underground coal mine fires based on CO emissions. // Combustion science and technology. – 2024. – Vol. 196. No 1. – pp. 142–159. DOI: 10.1080/00102202.2022.2145558.

Peng S., Zuo S., Wu G., Wang C., Liao Y., Tian F.D. Title: Research status and trend of coal and gas outburst: а literature review based on VOSviewer. // International Journal of Oil, Gas and Coal Technology. – 2023. – Vol. 33. No 3. – pp. 248–281. DOI: 10.1504/IJOGCT.2023.131646.

Shao HE., Han F., Si J.U., Zhang JU., Li W. Inorganic thixotropic gel for controlling coal spontaneous combustion through the prevention of air leakage. // Combustion science and technology. – 2024. – Vol. 196. No. 1. – pp. 116–141. DOI: 10.1080/00102202.2022.2065202.