ГЛОБАЛЬНЫЙ ВЗГЛЯД НА ДОБЫЧУ МЕТАНА, СТРАТЕГИЯ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ

Статья рассматривает проблемы обеспечения безопасности труда при проведении горных работ в угольных шахтах, особенно в контексте добычи угля в Казахстане. Основное внимание уделяется рискам, связанным с высокой концентрацией метана в угольных пластах, что делает шахты особенно опасными. Это связано с тем, что метан является бесцветным, безвкусным и без запаха газом, что затрудняет его обнаружение в условиях шахт, а также с увеличением глубины шахт, что усугубляет проблемы дегазации. Несмотря на значительные усилия по дегазации в Казахстане, включая опыт Карагандинского угольного бассейна, эта проблема остаётся актуальной.

В настоящее время остро стоит вопрос создания безопасных условий труда при ведении горных работ в угольных шахтах. Это связано с увеличением количества аварий в последние три года, что подчеркивает необходимость более эффективных мер безопасности. С углублением шахт возрастает газоносность угольных пластов, что делает проблему заблаговременной дегазации особенно актуальной. Казахстан имеет значительный опыт в области дегазации угольных шахт, однако, несмотря на достигнутые результаты, существенно снизить газоносность для обеспечения безопасных условий работы горняков пока не удается. Основной причиной взрывов метана в шахтах является его высокая концентрация в угольных пластах. Метан не имеет ни вкуса, ни запаха, ни цвета, что делает его особенно опасным в условиях ограниченной видимости и вентиляции шахт. Этот газ представляет собой основную угрозу для безопасности горных работ и также значительно снижает производительность всего производственного процесса. На сегодняшний день горные работы в Карагандинском угольном бассейне ведутся на глубинах, превышающих 500 метров, что значительно усложняет добычу метана из-за низкой газопроницаемости угольных пластов. Эти условия заставляют искать новые и более эффективные методы дегазации угольных пластов до начала их отработки.

Добыча угля в мире варьируется в зависимости от множества факторов, таких как спрос на уголь, экономическая активность и изменения в энергетической политике различных стран. В 2020 году глобальная добыча угля составила около 7,1 миллиарда тонн. В то же время мировая сырьевая база значительно исчерпала запасы нефти и газа за последние 50 лет. Продолжительность запасов нефти и газа зависит от множества факторов, включая текущий объем извлечения, технологические инновации и изменения в потреблении энергии. Прогнозы Международного энергетического агентства (МЭА) говорят о том, что при текущем уровне потребления нефти и газа, этих ресурсов хватит еще примерно на 50 лет для нефти и на 60–70 лет для газа. При этом важно отметить, что эти прогнозы основаны на текущих темпах потребления и не учитывают возможные инновации в технологии добычи. С учетом вышеизложенного мировая экономика проявляет большой интерес к поиску и разработке нетрадиционных источников углеводородного сырья, и Казахстан также активно работает над поиском решений в этой области.

В настоящее время во многих странах, лидирующих в угольной промышленности, особое внимание уделяется добыче метана из угольных пластов. Согласно данным МЭА, общий объем известных мировых запасов природного газа составляет около 200 триллионов кубических метров. Первая практика каптирования метана в угольных шахтах была зафиксирована еще в 1730 году в Англии на шахте «Уайшхевск», где каптируемый газ использовался для лабораторных исследований. В Советском Союзе, а позже в Казахстане работы по добыче метана из угольных шахт начали активно развиваться с 1961 года в Донецком и Карагандинском угольных бассейнах. Инициатором этих исследований стал горный инженер и профессор Н.В. Ножкин, а академическим руководителем — А.А. Скочинский. В результате опытно-промышленных испытаний только в Карагандинском бассейне было пробурено более 158 скважин, через которые прошло более 55 миллионов тонн угля. Важно отметить, что эти работы были ориентированы на двух основных подходов — комплексную и заблаговременную дегазацию угольных пластов. Применение этих методов позволило значительно снизить риски взрывов метана и повысить безопасность горных работ. При этом анализ геолого-структурных условий Карагандинского бассейна показал, что его угольные пласты обладают схожими характеристиками с продуктивными угольными бассейнами США, Канады, Австралии и России, где успешно реализуются проекты добычи метана из угольных пластов.

Метан, содержащийся в угольных пластах Карагандинского бассейна, образуется в процессе регионального метаморфизма угля, и этот бассейн считается одним из самых газоносных в мире. Однако в его территории нет крупных скоплений свободного газа, а угольные отложения характеризуются высокой природной метаноносностью в диапазоне от 25 до 35 м³/т, что подтверждается результатами более 1700 газовых анализов и 54 пластопересечений. Таким образом, Карагандинский бассейн представляет собой не только угольное, но и крупное углеметановое месторождение с особыми условиями для распределения метана в угольных пластах.

Казахстан обладает значительными угольными ресурсами и занимает одно из ведущих мест в мировом производстве угля. По оценкам, суммарные запасы угля в стране составляют около 150 миллиардов тонн, и известно более 400 месторождений угля различных типов. Балансовые запасы угля в Казахстане составляют 33,6 миллиарда тонн, из которых 63% — каменные угли, а 37% — бурые угли. В Карагандинском бассейне находятся крупнейшие запасы ценных коксующихся углей, составляющие 5,5 миллиарда тонн, что делает этот регион важнейшим центром добычи угля в Казахстане. Разработка новых технологий, таких как использование метана в качестве дополнительного энергоносителя, может значительно улучшить перспективы развития угольной промышленности региона и повысить экономическую эффективность угледобычи. Угольные пласты бассейна насчитывают до 80 и имеют общую мощность до 110 метров. Анализ условий и качества угольных месторождений Карагандинского бассейна сравнивается с продуктивными областями угольных бассейнов в США (Сан-Хуан) и России (Кузнецкий), где успешно осуществляются проекты добычи метана из угольных пластов. Этот анализ показывает, что в Карагандинском бассейне есть участки с аналогичными показателями продуктивности угольных пластов и концентрации метана, что подтверждает перспективность реализации проектов по добыче метана. Причина образования углеводородных газов в Карагандинском бассейне связана с региональным метаморфизмом угольных пластов. Несмотря на то что бассейн считается одним из наиболее газоносных в мире, здесь характерно отсутствие крупных скоплений свободного газа.

Таким образом, Казахстан, несмотря на наличие большого опыта в дегазации угольных пластов, продолжает сталкиваться с трудностями в обеспечении безопасных условий труда на глубинах более 500 метров. Проблема газоносности угольных пластов требует дальнейших исследований и разработки более эффективных методов дегазации. В то же время использование метана в качестве нового энергоносителя может не только улучшить экологическую безопасность, но и существенно повысить эффективность угольной промышленности страны с точки зрения устойчивого развития.

Список литературы:

1. Золотых С.С. Из недр кузбасских кладовых – горючий газ метан. Кемерово: Кузбассвузиздат; 2015.
2. Золотых С.С., Карасевич А.М. Проблемы промысловой добычи метана в Кузнецком угольном бассейне. М.: ИСПИН; 2002.Источник: https://mining-media.ru/ru/article/newtech/15278-zablagovremennaya-degazatsiya-ugolnykh-plastov-kak-faktor-povysheniya-bezopasnosti-na-shakhtakh-kuzbassa