Внезапны ли внезапные выбросы и взрывы в угольных шахтах?

стр. 8
№ 32—33 (23 августа 2012 г.)
ДЕНЬ ШАХТЁРА
Внезапны ли внезапные выбросы
и взрывы в угольных шахтах?
Ответ на этот вопрос, увы, очевиден. Внезапны — постольку, поскольку уже более 100 лет знания об этих процессах зашорены,
зациклены на чисто механистических или технологических представлениях.
куссии, концентрацию усилий и средств,
хотя бы моральную поддержку атмосферы
поиска. Денег на это пока много не надо.
А представьте, что мы научились дега
зировать недра, обеспечивать не только бе
зопасность и экологию угледобычи, но и до
бычу газа, тепла, редких металлов из недр,
открыли возобновляемый источник углево
дородов — газа и, возможно, нефти (вопрос
для Кузбасса не закрыт). И всё в результате
более полного изучения и освоения уже из
вестного, обжитого, но пока недостаточно ис
следованного, как того требует его уникаль
ность, геологического объекта — Кузбасса!
Как говорил герой Высоцкого: «Я вам
мозги не пудрю, уже не тот завод…». И опас
ность «ньювасюкизма» мной хорошо про
сматривается. И что проблема эта комплекс
ная, факторы переплетаются, вряд ли можно
будет чётко выделять влияние каждого из
них. Но на тех дальних подступах к иниции
руемым проблемам, на которых мы реально
Г.И. Грицко
находимся, я говорю сейчас только о более
широкой научной платформе всестороннего
членкорреспондент РАН,
действительный член Академии горных наук, геологического изучения Кузбасса, его глу
Почётный гражданин Кемеровской области
боких горизонтов, новых подходов к иссле
дованиям, привлечении к «загадочным» фак
«Иногда мы не понимаем чегото не потому, там и его проблемам научной молодёжи. И
что не можем понять, а потому, что оно не входит попытаюсь вместе со своими единомышлен
в круг наших понятий».
никами сделать посильный обзор «нетради
Козьма Прутков
ционных» научных проблем безопасности
угледобычи в Кузбассе. Конечно, буду только
голь в современном мире — геополи рад, если ктото подхватит излагаемые идеи,
тический и цивилизационный ресурс. получит материал «за» или «против». Меч
Наряду (а иногда в основе) со сланцевым га таю, чтобы в университетах появились ма
зом, метангидратами, угольным метаном, гистерские, аспирантские темы и диссерта
безвыбросными электростанциями, синте ции по спорной тематике.
тическим авиационным топливом, водоро
Геология Кузбасса была изучена в 20—
дом, альтернативными источниками энергии. 30е годы прошлого столетия достаточно хо
Шахты мирового уровня в Кузбассе работа рошо для тех глубин и тех задач, которые тогда
ют уже много лет. Но подкачала безопасность. были актуальны. Эта геологическая инфор
Она напрямую связана с геологическими мация является основной до сих пор. Завер
планетарными знаниями о недрах, и это, по шением её стала геологическая карта Куз
нашему мнению, сейчас основной путь со басса, составленная А.З. Юзвицким, архив
вершенствования угледобычи. Путь на мно которого сохранён в Институте угля СО РАН.
гие десятилетия, т.к. он открывает возмож
Особенно примитивна (где ещё вообще
ности освоения глубин и новых богатств недр осталась) шахтная геология. Но именно в ней
Кузбасса и новые страницы в горных науках. сохраняются бесценные знания о недрах. К
В самом деле, слишком велико значение сожалению, они могут быть утрачены.
угля для человечества, чтобы продолжать «ко
Обращаю внимание на некоторые факты,
выряться» в Земле у поверхности, в темноте на наш взгляд, имеющие прямое отношение
и почти вслепую, «покупая» каждый миллион ко взрывам в шахтах:
тонн угля за одну шахтёрскую жизнь.
— поверхность Мохоровичича под тер
И десятки лет привычно расследовать риторией Кузбасса на 4—10 км ближе к зем
причины взрывов в шахтах, находить (или ной поверхности, чем под другими геологи
назначать?) «козлов отпущения» и ждать сле ческими регионами Сибири (А.Л. Яншин);
дующего взрыва. А взрывы как были, так и
— наименьшая глубина до поверхности
есть и, к сожалению, будут, пока не прозреем Мохоровичича, следовательно, до верхней
и не увидим незашоренным взором: а недра мантии Земли (утонение земной коры) — на
то живут, и уже не только газы, но и открытый юге Кузбасса;
огонь из недр выходит, и всё гораздо слож
— утонение земной коры пространствен
нее, чем мы думали и к чему готовились ра но совпадает с максимальной раздроблен
нее. И наша «комнатная» газозащитная аппа ностью массива глубинными разломами;
ратура действительно защищает, но кого и
— некоторые глубинные разломы уходят
от чего? Она ведь «не туда смотрит», а от в верхнюю мантию;
ключать «её» начал ещё Алексей Стаханов,
— современная геодинамика в Кузбассе
накрывая уголь брезентом, сохраняя в нём характеризуется сильным воздействием ок
метан — так уголь мягче.
ружающих горных массивов с четырех сто
Дегазация нужна, но какая? В забоях рон, особенно движения с югозапада (Са
— да, но мы уже накопили сотни и тысячи лаир);
квадратных километров выработанных
— распределение ресурсов метана в Куз
пространств, в которые устремляются газы бассе также увеличивается с севера на юг и
из глубин. А если (здесь нет сомнений) в достигает максимумов в районах Новокуз
недрах имеются сообщающиеся сосуды или нецка и Междуреченска;
струйные течения, то дегазационный метан
— шахты, на которых происходили взры
замещается новым в ту же секунду. И это бес вы в последнее время («Есаульская», «Улья
конечный возобновляемый источник углево новская», «Юбилейная», «Распадская») при
дородов, который предстоит осваивать (не близительно находятся на воображаемом
мы, так другие, неизбежно) в интересах бе полукруге в южной части Кузбасса;
зопасности, экологии и экономики, а не вы
— когда проектировались и строились
пускать метан в атмосферу в ожидании сле наиболее производительные шахты на юге
дующего несчастья.
Кузбасса, названные выше геологические
Скажу сразу — мои аргументы не бес факторы не были известны, да и сейчас в
почвенны, хотя, по понятным причинам, пря этом плане наука не готова трансформиро
мых экспериментов я провести не могу. Но вать свои достижения в обязательные реко
геологи («Геология — дочь горного дела», мендации для принятия проектных решений.
ак. Б.С. Соколов) накопили уже массу нуж
Переходя к метану, также отметим ряд
ных угольщикам материалов, методов, современных фактов и представлений, име
практического опыта работы с недрами. ющих отношение к «нетрадиционным» воз
Однако нет — «инакомыслящим» нет места зрениям на причины и механизмы взрывов
даже в комиссиях по расследованию ава в шахтах:
рий! Пусть «Распадская» взрывается уже
— толща угленосных пород бассейна ле
пять раз (1985, 1996, 2001, 08.05.2010 г. — жит на «метановой подушке» (В.А. Ашурков),
два взрыва). Официальная же точка зре
— корни метановой зоны Кузбасса ухо
ния на «непознанные природные явления» дят в верхнюю часть «метаносферы» Земли
(НЛО, что ли?) продолжает оставаться не (он же);
изменной. Ни государство, ни частные ком
— оттуда в геологическое и текущее вре
пании не организуют исследования, дис мя поставляются в горные отводы, шахтные
У
поля, горные выработки, выработанные про
странства, поднаносные пространства, на
земную поверхность, в атмосферу большие
массы глубинных газов.
И по объёму, и по химическому составу
эти газы — в большем количестве, чем со
держится или может содержаться метана в
веществе угля. Какаято часть этих газов про
должает оставаться в недрах — в рассеян
ном состоянии, в газовых «куполах» (И.И.
Сычёв), «облаках», «пузырях», «ловушках» —
и на них «натыкаются» горные работы, или
захватывают содержащийся в них газ зона
ми своего влияния — опорным давлением,
разгрузкой или пригрузкой, сдвижениями и
пр. А далее пока процесс непредсказуем —
он может ограничиться спокойным истече
нием газа, загазованием выработок, или, при
совпадении набора необходимых условий,
произойдёт взрыв.
На юге Кузбасса сейсморазведкой нали
чие таких куполов чётко зафиксировано, это
использовано в интеграционном проекте СО
РАН № 60. На этой основе уже разработан
проект добычи метана из таких «куполов». На
шахте «Алардинская» эксперименты показа
ли связь между видом напряжённого состо
яния массива пород (сжатие — растяжение)
и активностью «купола».
Доставка метана («подпитка», «подток» и
др.) из глубин в рабочие горизонты шахт осу
ществляется по «каналам дегазации», в ка
честве которых выступают «тела брекчиро
вания» (Э.В. Сокол) — древнегеологичес
кие пути миграции глубинных газов и флюи
дов к поверхности Земли. На многих из них
— следы древних геологических пожаров.
Высказаны предположения (В.А. Ашурков),
что таковыми могут быть и «роевые скопле
ния» очагов землетрясений малой мощнос
ти (подземных толчков, достоверно увязан
ных с горными работами — А.Ф.Еманов). В
некоторых структурах установлено, что бли
же к земной поверхности «тела брекчирова
ния — каналы дегазации» ветвятся, имея в
глубине один более мощный «ствол».
Установление таких фактов может иметь
решающее значение для объяснения и про
филактики взрывов угольных шахт Кузбасса:
— становится понятным, откуда берутся
огромные количества газа для взрывов;
— устанавливается прямая связь между
нестабильными процессами в глубинах недр
и рабочими горизонтами;
— пути и процессы флюидопотоков
объясняют особое строение ныне опасных по
внезапным выбросам зон или участков;
— перемещение («блуждание») газовых
«куполов» и «облаков» в пространстве и
времени создаёт «блуждающую опасность»
выбросов и взрывов в шахтах (до тех пор,
пока эти перемещения не контролируются);
— газовые «купола», «облака» и «языки
агрессии» могут продолжать подпитываться
глубинными газами;
— поэтому они могут быть объектами
эффективной и более масштабной дегаза
ции участков массива и угольных пластов и
одновременно резервуарами для добычи из
них глубинного метана, и, может оказаться —
с бесконечными возобновляемыми ресурса
ми углеводородных газов;
— в любом случае — это объекты для но
вых фундаментальных и прикладных иссле
дований.
Здесь мы подошли к моменту «бифурка
ции»: открывается новая область исследо
ваний — связь угледобычи с планетарными,
региональными и локальными процессами в
недрах Земли; прорывы глубинных газов и
других подземных субстанций в горные вы
работки шахт, требующие новой классифи
кации явлений и их соотнесения с традици
онными исследованиями. В этой области не
всё ясно и в вопросах образования, строе
ния и эволюции Земли, нефтеобразования.
Не будем их затрагивать, ими занимаются
специалисты, у нас достаточно «своих» про
блем. Но отголоски нерешённых планетарных
проблем в приложении к угледобыче и безо
пасности шахт весьма интересны. Именно
они, на наш взгляд, указывают выходы из
дальнейшего погружения в безвыходный ту
пик.
Отметим, что представители «планетар
ных» (или других) наук почти всегда дают
разной глубины толкования о применимости
своих воззрений или результатов к пробле
мам безопасности угольных шахт. В этом пла
не уже можно говорить о качественно новой
группе гипотез о газодинамических явлениях
в угольных шахтах (тектоническая, нейтрон
ная, водородная, клатратная, наноугольная,
сейсмическая, углехимическая и другие).
На наш взгляд, многие непонимания в
первую очередь связаны с тем, что причина
ми взрывов продолжают считаться тради
ционные (сорбционные) формы нахождения
метана в угле и его газодинамические выде
ления (классические внезапные выбросы угля
и газа, для которых разработана масса ги
потез и теорий, установлены закономернос
ти и всё прочее). Однако есть и мнения, что
пояс внезапных выбросов пройден (?!). В
любом случае после глубин проявления «язы
ков газовой агрессии» (критические глубины
появления внезапных выбросов) начинаются
глубины предельного (нарастающего) газона
сыщения недр, превосходящего сорбционную
газоёмкость вещества угля.
Взрывы шахт продолжаются. Геологичес
кие науки совершенно достоверно установи
ли новые (сейчас уже они и не новые!) факты
и закономерности дегазации Земли (для
других задач), и продолжать ограничивать
ся только исследованиями «сорбции — де
сорбции» метана углем — это значит не ви
деть многообразия природных явлений. Всё
гораздо сложнее, но и возможностей предо
ставляется больше.
Именно вышеприведённые представле
ния позволяют объяснить многие «тупиковые»
вопросы внезапных выбросов угля и газа
(справедливости ради надо сказать, что на
рушения «традиционности» наблюдались
при исследованиях внезапных выбросов и
ранее — то в объяснениях роли флюидов, то
в углехимических подходах и проч.). Напри
мер, установлены факты громадных выделе
ний метана из магматических пород (там, где
угля нет совсем, на Кольском полуострове);
подтоки мантийного метана в угольные ме
сторождения (Дальний Восток); неуглеводо
родная ветвь дегазации Земли (П.Н. Кро
поткин; Б.М. Валяев), могущая объяснить
выбросы газов на неугольных месторожде
ниях, выбросы углекислого газа в ряде уголь
ных бассейнов Европы.
В свою очередь, без предыдущих иссле
дований внезапных выбросов угля и газа не
обойтись — никакая природная предраспо
ложенность не может объяснить, например,
приуроченность внезапных выбросов к ниж
ней трети этажа, конфигурацию полостей
выбросов и многое другое. Скорее всего, су
ществует и ещё не установленная связь меж
ду многомиллионолетним насыщением (пе
ренасыщением) глубинным метаном масси
вов горных пород рабочих горизонтов, меха
низмами поглощения и отдачи метана уголь
ными пластами и опасностью внезапных выб
росов угля и газа.
Приведём ещё ряд фактов, подтвержда
ющих правомерность изложенных представ
лений и открывающих новые стороны явле
ний для исследований:
— в горных отводах шахт «Центральная»
и «Северная» в Кемерово (ныне закрытых) на
пластах Владимировский и Кемеровский
сосредоточены почти две трети внезапных
выбросов угля и газа и горных ударов (с 1943
года);
— десятки лет эти шахты были наиболее
устойчиво газообильными в Кузбассе; на
пряжённость массива была такова, что удар