Первопричина взрывов
Главная причина внезапных взрывов газа в угольных шахтах с большими человеческими жертвами
Главная причина внезапных взрывов газа в угольных шахтах с большими человеческими жертвами —это искрометный вброс, под большим давлением в шахту самовзрывающейся смеси мантийных газов: метана, водорода, других углеводородных газов, продуктов непрерывной дегазации Земли
Продолжение.
Начало в №5, 6, 2021-й год журнала «Уголь Кузбасса»
Готово ли человечество избавиться от внезапных взрывов в шахтах, и пришло ли время направить технологию угледобычи в русло ее безопасного ведения за счет нейтрализации притоков в шахты глубинного мантийного газа?
Период многолетних исканий способов избавления от взрывов в шахтах с большим числом жертв должен закончиться, если развернуть технологию угледобычи в шахтах, в части ее безопасного ведения, на нейтрализацию притоков глубинного мантийного газа. Эта техническая задача требует осознания иного подхода в решении, желания и воли ее решить. Авторы надеются, что предлагаемый подход будет воспринят наукой, производством, органами власти. Разработка, реализация государственной программы адаптации работы шахт в условия воздействий прорывов мантийного газа необходимы. Воля государства и обязанность бизнеса, руководства шахт — залог решения проблемы взрывов в шахтах, которая безальтернативна: или адаптируйся, или взрывайся.
Краткая программа первоочередных геолого-геофизических работ по адаптации промышленной безопасности работы шахты в условиях прорыва глубинного газа
1. Научно-исследовательские работы
Крайне важный и необходимый раздел, поскольку новый подход к решению проблемы ставит много вопросов, возникающих впервые, на которые ответов нет, в частности, о каналах подтока метана из подлитосферных зон в верхнюю часть земной коры и перетока его в зоне геоблоков горных отводов шахт. О структурах-ловушках, аккумулирующих метан в зоне разгрузки, условиях и причинах их внезапной разгерметизации, механизма и скорости восполнения метана в опорожненных ловушках, режиме пульсирующего выброса метана из ловушек в шахты, о составе газовой фазы многокомпонентной флюидной системы, выносящей метан к поверхности, изотопный состав углерода метана, количество в нем и форма нахождения взрывоопасных водорода и тяжелых углеводородов и др. И все это надо, так или иначе привязать к конкретной геологической среде Кузбасса, его отдельным районам и конкретным действующим шахтам.
Отдельно и целенаправленно выполнить научно-исследовательские работы по изучению механизма взрыва с участием пришедших из глубин водорода и гомологов метана в условиях мгновенного перехода газовой системы из условий сверхбольших давлений в обычные шахтные. Особый вопрос об «искре» взрыва. Предполагается, что искра является неотъемлемой составляющей взрыва и находится в «составе взрыва». По ряду проблемных вопросов необходимо выполнить математическое и физическое моделирование по новым методикам и программам с привлечением специализированных НИИ.
После завершения НИР необходимо провести экспертный совет с участием ведущих ученых РФ — специалистов по дегазации Земли и дать ответы на вопросы:
- является ли мантийный метан доминирующим фактором больших взрывов на шахтах?
- может ли заблаговременный перехват мантийного метана на путях его подтока к шахтам покончить с внезапными большемасштабными выбросами и взрывами газа в шахтах или свести их к минимуму?
2. Переинтерпретация материалов
Вне зависимости от результатов научно-исследовательских работ необходимо выполнить переинтерпретацию всех имеющихся геолого-геофизических, гидрогеологических, геотермических, аэрокосмических и др. материалов, накопленных в Кузбассе за многие годы производства геологоразведочных и эксплуатационных работ. По результатам должны быть составлены высокоинформативные современные структурные, тектонические, геодинамические карты, карты тектонические и неотектонические, тектоники, геоблоков разведанных шахтных полей, дающих объективное представление о современном состоянии и динамике геологической среды Кузбасса в целом и горных массивов шахт. Особо важно выполнить детальную проработку современных данных в части влияния космического фактора на внезапность взрывов метана применительно к шахтам Кузбасса. Результаты интерпретации и построенные ранее карты с детальной привязкой произошедших ранее событий и взрывов при разработке месторождений в рассматриваемом регионе одинаково необходимы для прогноза взрывов эндогенного и экзогенного метана.
3. Полевые работы
Региональные профильные сейсмические работы в южной части Кузбасса, где наиболее часто происходят взрывы. Цель работ — установить особенности глубинного геологического строения, выявить строение зон долгоживущих глубинных разломов, особенности неотектоники (современной активизации движений в недрах), главные каналы подъема потоков мантийного метана в горные массивы шахт. Выявить систему уже сформированных и скрытых газокупольных структур в верхней зоне земной коры.
Площадные гелиевые съемки, многокомпонентные газовые съемки по снегу, ВСП (вертикальное сейсмическое профилирование в скважинах), мультиспектральные космические съемки в видимом и инфракрасном диапазонах спектра, тепловые и др. съемки с целью выделения и трассирования сети неотектонических нарушений (разломов), контролирующих подвод глубинного метана к шахтам от газовых ловушек.
Мониторинг сетью сейсмических станций природной и техногенной сейсмичности в районах шахт с целью получения информации о зарождении, структуре и динамики каналов подтока.
Профильные геофизические работы (магнито- и гравиразведка, электроразведка) с целью уточнения особенностей структуры горного массива, характера ее влияния и взаимодействия с разработками, выявления зон сжатия и растяжения, установления периодичности геодинамической активизации недр.
Организация специального мониторинга поля атмосферного давления как одного из существенных факторов, влияющих на раскачку блоков горного массива, порой четко фиксирующего момент внезапного взрыва.
4. Синтез материалов
Обобщаются результаты научно-исследовательских, камеральных и полевых работ в едином русле решения поставленной задачи. Итог работы: «Методическое руководство по безопасной технологии угледобычи в Кузбассе на основе перехвата и утилизации мантийного метана».
Разработка технологии безопасной шахтной угледобычи имеет международное значение, так как внезапные большемасштабные взрывы происходят в России, Китае, Казахстане и в других странах. Нужна кооперация заинтересованных стран и обобщение, анализ накопленной за многие годы уникальной информации по проблеме внезапных взрывов хотя бы перечисленных выше стран, и открывает путь создания технологии более безопасной угледобычи на базе заблаговременной нейтрализации мантийного газа.
СПРАВКА
Сегодня под надзором Сибирского управления Ростехнадзора на территории Кузбасса находится 317 объектов угольной промышленности: 65 угольных шахт, 132 опасных производственных объекта «разрез угольный», 59 ОПО по переработке и обогащению угля.
Виктор Ашурков, Игорь Евдокимов,