Твердые горючие полезные ископаемые

2.3. Твердые горючие полезные ископаемые

В Сибирском и Дальневосточном федеральных округах сосредоточен почти весь угольный сырьевой потенциал страны (коксующиеся угли - 95%, энергетические ~ 94%) и добыча углей (коксующиеся - 89%, энергетические - 95%). Бассейны и месторождения рассматриваемого региона являются основными поставщиками углей на внешний рынок (97%).

Общий угольный сырьевой потенциал России оценивается в 4,1 трлн. т, В территориальном отношении примерно 2/3 угольных ресурсов находится в Сибири и около 1/3 - на Дальнем Востоке. Основная часть (85%) мощностей действующих угледобывающих предприятий сосредоточена в восточных районах страны. Здесь же сконцентрирована преобладающая часть (91%) мощностей подготовленного резерва под новое строительство.

Основными направлениями геологоразведочных, научно-исследовательских и тематических работ на ближайшую и среднесрочную перспективу следует считать:

1. Поддержание запасами коксующихся углей действующих предприятий в освоенных угледобывающих бассейнах. Эта задача актуальна, прежде всего, для Кузнецкого и Южно-Якутского бассейнов. В Кузбассе большая часть запасов коксующихся углей с простыми условиями отработки уже передана угольной промышленности. Оставшиеся в нераспределенном фонде объекты имеют, как правило, сложное геологическое строение, более глубокое залегание угольных пластов. Поэтому геологоразведочным службам угледобывающих компаний необходимо, в первую очередь, подготовить участки шх. Ольжерасская Глубокая, Мрасский, Чертинский Глубокий, Березовский Глубокий, поле шх. Южная и др.

В Южно-Якутском бассейне взамен выбывающих мощностей Нерюнгринского разреза по добыче марки К целесообразно доизучить Налдинское, Муастахское, Кабактинское месторождения и уч. Нижне-Талуминский. Для организации подземной добычи углей марки КЖ следует уточнить перспективы Верхне-Талуминского, Алдакайского месторождений и уч. Верхне-Якокитский.

2. Выявление новых сырьевых баз коксующихся углей особо ценных марок Ж, КЖ, К, ОС, дефицитных в коксохимической промышленности.

Решение этой задачи актуально, прежде всего, для Южно-Якутского бассейна. В слабо изученном Токийском районе бассейна перспективными для дальнейшего геологического изучения являются расположенные к северо-востоку от Эльгинского месторождения Укикитская, Биркандинская и Муламская угленосные площади. В восточной части района объектом поисковых работ, в первую очередь, может быть Хударканская площадь. В Кузбассе перспективы выявление новых объектов с углями дефицитных марок ограничены Макарьевским месторождением (марки К, КО, ОС).

3. Создание резерва опоискованных площадей и оцененных месторождений с энергетическими углями в энергодефицитных районах с существующей угледобычей.

Проблема энергодефицита на юге Дальневосточного ФО может решаться за счет освоения ряда угольных месторождений региона.

В Амурской области поддержание добычи связывается, в первую очередь, с Ерковецким буроугольным месторождением, в меньшей степени - с Архаро-Богучанским. При условии использования низкометаморфизованных бурых углей технологической группы 1Б непосредственно в районе добычи (строительство крупной ГРЭС) возможно вовлечение в освоение подготовленного резерва на Свободном месторождении с годовой добычей до 10 млн. т. В определенной степени промышленный интерес могут представлять ресурсы углей Гербикано-Огоджинской площади, на перспективных месторождениях которой (Огоджинское и др.) возможна открытая добыча 3-5 млн. т угля в год.

В Хабаровском крае развитие добычи может базироваться на объектах Буреинского бассейна. Сырьевая база открытой добычи каменных углей составляет 200 млн. т, горногеологические условия Ургальского месторождения благоприятны для высокопроизводительной подземной добычи с применением прогрессивных технологий и средств. В бассейне имеются перспективы выявления новых участков для открытой отработки. Буроугольные месторождения края рассматриваются как сырьевые базы местного значения.

В Еврейской АО на базе ресурсов Ушумунского буроугольного месторождения в перспективе возможно достижение мощности на строящемся разрезе до 1,5 млн. т/год.

В Приморском крае на запасах бурого угля Бикинского месторождения возможна добыча до 14-16 млн. т/год, на Павловском месторождении - до 6 млн. т/год, в Раздольненском бассейне - до 1,5-2 млн. т/год каменных энергетических и технологических углей.

4. Развитие угольной сырьевой базы для обеспечения местных нужд в энергодефицитных районах, удаленных от центров угледобычи.

Задача обеспечения твердым топливом удаленных от центра добычи и транспортных коммуникаций энерго-дефицитных районов должна быть решена за счет использования местных угольных ресурсов, строительства разрезов малой мощности (Красноярский и Забайкальский края, Иркутская и Магаданская области, Чукотский АО и др.).

5. Изучение месторождений углей, пригодных для комплексного эффективного использования.

Решение этой задачи особенно актуально в пределах новых минерально-сырьевых центров социально экономического развития, где наряду с рудной специализацией ЦЭРов уголь будет не только энергетическим, но и технологическим сырьем. В пределах Кодаро-Удоканского ЦЭРа - это Читкандинское месторождение; в Восточно-Забайкальском ЦЭРе - Даурское, Харанорское, Пограничное и Кутинское буроугольные месторождения; в Амуро-Буреинском ЦЭРе - Гербикано-Огоджинская каменноугольная и Амуро-Зейская буроугольные площади, в Южно-Камчатском ЦЭРе - Крутогоровское месторождение и другие угленосные объекты Северо-Востока, упомянутые выше.

6. Научно-методическое обеспечение геологоразведочных работ на уголь содержит в себе следующие направления: совершенствование (разработка и создание новых) технологий прогнозирования угленосности, поисков и оценки месторождений с высокой углеплотностью; оценки ресурсов и подсчета запасов с применением автоматизированных систем сбора и обработки информации, разработки объемных моделей геолого-промышленных типов месторождений.

Переоценка угольной сырьевой базы включает геолого-экономическую переоценку запасов и ресурсов участков с определением их промышленной значимости в осваиваемых бассейнах и месторождениях, разработку и реализацию эффективной системы управления геологоразведочными работами с целью обеспечения баланса воспроизводства и потребления углей, формирование и ведение единого автоматизированного банка данных с отражением состояния изученности и результатами переоценки угольной сырьевой базы.

Совершенствование минералогических, аналитических и технологических методов изучения и оценки углей и углевмещающих пород преследует цель обеспечения на современном научном, технологическом и аппаратурно-техническом уровне лабораторно-аналитического сопровождения геологоразведочных работ на твердое топливо на всех стадиях - от прогнозных до углубленного изучения природы, качества и свойств углей, отходов их добычи, обогащения и переработки с целью расширения сфер использования и получения экологически чистых нетрадиционных и дефицитных продуктов, пользующихся повышенным спросом на внутреннем и мировом рынках.

Комплекс организационно-координирующих мероприятий по определению направлений работ МПР России по воспроизводству угольной сырьевой базы направлен на осуществление контрольных функций за реализацией проектов геологоразведочных работ, экспертизу перечней объектов лицензирования, предлагаемых для предоставления в пользование недрами, методическое и метрологическое обеспечение комплекса полевых геофизических и геохимических исследований; геолого-геофизические, минералого-технологические, геотехнологические, аналитические и лабораторные исследования с оказанием консультативной и научно-методической помощи структурным подразделениям Роснедр, осуществление контроля за выполнением требований нормативных документов по системе управления качеством лабораторных испытаний углей, рекомендации по применению современных методов и технологий геологоразведочных работ на уголь.

Актуализация нормативно-методической и нормативно-технической базы геологоразведочных работ направлена на обеспечение их качества и экономической эффективности и вызвана тем, что значительная часть существующих нормативных документов устарела и не охватывает определившиеся в настоящее время стратегические направления геологоразведчных работ, не учитывает особенности и возможности новой аппаратуры и методов, а также современные требования к метрологическому обеспечению, обработке и представлению результатов. В связи с этим актуальным является создание нормативно-методических и нормативно-технических баз нового поколения.

Конъюнктура мирового рынка энергоносителей к 2020 г. (в т.ч и в связи с последними событиями в Японии) в целом будет складываться в пользу углей. Это находит свое объяснение в наличии огромной сырьевой базы широким ее распространением по континентам, что обеспечивает стабильное и прогнозируемое развитие энергетики; в относительном постоянстве цен на уголь, меньше зависящих от политических событий, чем цены на другие энергоносители (нефть и газ); в возможности снижения цен за счет научно-технического прогресса в процессах добычи, переработки, транспортировки и использования.

Ввод новых мощностей в Кузнецком, Южно-Якутском и Улугхемском бассейнах позволят увеличить экспортные поставки после 2030 г. на 45-55 млн. т/год. В более отдаленной перспективе роль углей Сибирского и Дальневосточного регионов еще больше возрастет за счет строительства и ввода в эксплуатацию объектов Канско-Ачинского, Минусинского, Иркутского бассейнов, месторождений Хабаровского края, Чукотского АО и др. [Логвинов М.И., Файдов О.Е., Микерова В.Н. (ФГУП «ВНИГРИуголь»). Сырьевой потенциал коксующихся и энергетических углей Сибири и Дальнего Востока. //Разведка и охрана недр. -2011. -№ 5, с 43-50.].

Анализ состояния добычи угля в странах мира с 2000 по 2009 гг. приводит Л.С. Плакиткина, в котором отдельно представлены данные по производству каменного, коксующегося, энергетического и бурого углей в основных странах. Рассматриваются объемы импорта и экспорта угля различными странами, и в первую очередь, Японией и странами ЕС. Показано, что за 10 лет доля поставок российских углей за рубеж возросла от 7 до 15 в зависимости от вида угля. Приводятся экспортные цены угля, поставляемого в Японию и страны ЕС. Делается прогноз цен российского энергетического угля, поставляемого в Японию и страны ЕС в период до 2030 г. [Плакиткина Л.С. Анализ развития угольной промышленности в основных странах мира, включая Россию и страны СНГ, в период с 2000 по 2009 гг. и перспективы дальнейшего развития. //Горн. пром-сть. -2011. -№ 2.]

Мировые запасы нефти и газа, основных энергетических ресурсов, за последние десятилетия были значительно истощены. Так, к 2010 году было израсходовано 87 мировых запасов нефти, 73 мировых запасов природного газа и всего 2 мировых запасов угля. По оценкам экспертов, на ближайшие 30-40 лет уголь остается основным энергетическим ресурсом. Именно по этой причине в конце 90-х годов в США был провозглашен так называемый возврат к «эре угля». К настоящему моменту 75 электростанций США работают на угольном топливе. Таким образом, значительные мировые запасы угля, а также его большая доступность по сравнению с другими видами углеводородного топлива являются основными факторами, привлекающими внимание ведущих стран мира [Левчук И.Р. Современное состояние мировой угольной промышленности и некоторые экологические проблемы, возникающие при добыче угля //Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане. Естественно-технические науки. Сборник статей 4 Международной научной конференции, г. Алматы, 26-27 нояб., 2010. Фонд Первого Президента Респ. Казахстан. -Алматы. -2010.].

Долгосрочная программа развития угольной промышленности в настоящее время проходит процедуру утверждения в Правительственных органах. Определены цели, задачи, структура и этапы реализации программы. Рассматриваются конкретные количественные и качественные ожидаемые результаты реализации Программы. Положительные результаты реализации программы обеспечиваются за счет размещения производительных сил, замены устаревших основных средств, использования инновационных технологий и техники, создания новых продуктов переработки угля. Реализация программы позволит до 2030 г. добиться среднемирового уровня эффективности главных факторов производства. Важен механизм реализации Программы и контроль ее выполнения [Воскобойник М.П. Долгосрочная программа развития угольной промышленности России. //Горн. пром-сть. -2011. -№ 2.].

Предполагается два пути развития минерально-сырьевой базы угольной промышленности - экстенсивный и интенсивный. На сегодняшний день сырьевая база угольной промышленности Кузбасса развивалась по экстенсивному пути, т. е. за счет вовлечения в добычу новых участков недр и отработку их преимущество одной технологией. Это ведет к тому, что ежегодно уровень списания балансовых запасов в три раза выше уровня добычи, а эффективность работы отдельных предприятий низкая. Расширения области применения и адаптация различных технологий добычи, их комбинирование и интегрирование, для сложных горно-геологических условий, позволит увеличить количество пригодных к эксплуатации запасов на полях действующих предприятий и на возможных к освоению новых участках месторождений, а также повысить эффективность их отработки. Это интенсивный путь развития минерально-сырьевой базы России весьма привлекательный именно для Кузбасса [Шаклеин С.В., Писаренко М.В. Нетрадиционные технологии добычи угля - основа интенсивного освоения минерально-сырьевой базы Кузбасса. //Горн. пром-сть. -2010. -№ 4.].

Рассмотрены результаты геолого-экономической переоценки угольных объектов нераспределенного фонда недр в Восточном Донбассе, Печорском, Подмосковном, Сосьвинско-Салехардском, Кузнецком бассейнах, а также месторождений Забайкалья, Амурской области и Приморского края. Отмечено, что современным требованиям угольной промышленности соответствует лишь четвертая часть запасов нераспределенного фонда недр изученных бассейнов и месторождений. Подчеркнуто, что при сохранении существующего отношения к воспроизводству угольной сырьевой базы созданный ранее сырьевой резерв будет сокращаться при постоянном ухудшении горно-геологических условий добычи. [Логвинов М. И., Старокожева Г.И., Файдов О.Е. Результаты геолого-экономической переоценки угольных объектов нераспределенного фонда недр. //Разведка и охрана недр. -2011. -№ 2.].

Торф и другое органо-минеральное сырье в болотах и озерах - огромная ценность для человечества. В Сибири это сырье имеется в огромных количествах и находится прямо на поверхности; добыча его не требует глубоких скважин, шахт и супердорогого оборудования. Торфяные ресурсы Сибири в настоящее время практически не осваиваются. Несмотря на колоссальные запасы торфа, нет ни одного торфяного предприятия в Новосибирской, Омской и Томской областях. Возможности для мелких и средних предпринимателей, а также для крупных компаний в регионе огромные. В центральной России в этом отношении дело обстоит немного лучше [Запивалов Н.П. Торфяные ресурсы - нетронутые богатства Сибири. //Геол. и минерал.-сырьев. ресурсы Сибири. -2011. -№ 3.].

В настоящее время в мире добывается около 25 млн. т торфа. Л. С. Плакиткина и П. А. Апухтин приводят анализ его добычи в мире и России. Рассмотрены перспективы развития торфяной отрасли России по сравнению с другими торфодобывающими странами мира. Приводят сведения по развитию ключевых торфодобывающих регионов РФ и дают экономическую оценку и анализ добычи и агломерации торфа в России. Анализируются среднегодовые цены на топливный и сельскохозяйственный торф [Плакиткина Л.С., Апухтин П.А. Анализ развития торфяной промышленности в России и мире в период с 2000 по 2009 годы. //Горн. пром-сть. -2011. -№ 1.].

Внимание к горючим сланцам (ГС) обусловлено их немалой ролью в обеспечении ряда регионов страны теплом и дефицитным углеводородным сырьём. «Энергетической стратегией России на период до 2020 г.» предусмотрено вовлечение в ТЭК страны местных ресурсов углеводородного сырья и их переработка. В качестве такого сырья в Европейской части, где некоторые регионы (Северный Кавказ, Поволжье, Центральный район) испытывают его дефицит, могут быть горючие сланцы, опыт использования которых в бытность СССР позволил повысить маневренность и надёжность ТЭК страны.

Ресурсы горючих сланцев в России содержат около 170 млрд. т нефтяного эквивалента и сопоставимы с мировыми запасами природной нефти. Запасы горючих сланцев могут служить не только резервом энергетической безопасности ряда регионов России, но и являться реальным путём решения социально-экономических проблем в регионах.

Однако сегодня объём добычи сланца значительно снизился и составляет не более 134 тыс. т/год. ОАО «Ленинградсланец» – единственное в России предприятие по добыче сланца.

Целью работ ФГУП «ВНИГРИуголь» являлась оценка состояния ресурсной базы горючих сланцев Европейской части России на основе состояния изученности сланцевых месторождений, их геолого-промышленной оценки, определения перечня объектов, перспективных для постановки геологоразведочных работ и для лицензирования.

В результате проведенных исследований были получены следующие результаты:

1. 
   Аналитический обзор по состоянию сланцевой проблемы в мире (ресурсы, добыча, качество, направления использования).
   
2. 
   Аналитический обзор степени изученности горючих сланцев Европейской части России (ресурсы, добыча, направления использования).
   
3. 
   База данных по сланцевым объектам Европейской части России в мониторинговом режиме.
   
4. 
   Цифровая карта размещения и изученности сланцевых месторождений Европейской части России масштаба 1:2 500 000 с различными информационными слоями: геологическое строение сланцевых месторождений и участков; геолого-промышленные карты, отражающие состояние ресурсного потенциала горючих сланцев, их качество и направления использования по каждому бассейну.
   
5. 
   Перечень объектов, перспективных для постановки геологоразведочных работ на горючие сланцы.
   
6. 
   Перечень первоочередных сланцевых объектов для лицензирования.
   

Рассмотренные В.М. Калинченко и Д.Н. Шурыгиным способы работы с цифровой информацией позволяют автоматизировать самый трудоемкий этап при прогнозировании горно-геологических условий отработки угольных месторождений. Одновременное отражение информации в табличной форме и на карте позволяет проводить первичный анализ, обнаруживать пространственные закономерности в размещении прогнозных показателей. Анализ возможностей современных ГИС показал, что для обеспечения решения задач прогнозирования горно-геологических условий стандартные функции пространственного анализа в ГИС должны быть дополнены: специальными аналитическими функциями; функциями построения производных карт, включающими алгебраические, тригонометрические, логические и другие операции над наборами карт и построение изолиний с учетом барьеров (срывов поверхностей), расчет потенциалов и другими средствами многомерного районирования, в том числе с использованием экспертных оценок [Калинченко В.М., Шурыгин Д.Н. Геоинформационная система прогнозирования горно-геологических условий отработки угольных месторождений. //Перспективные технологии добычи и использования углей Донбасса. Материалы Международного научно-практического семинара, Новочеркасск, 1-2 окт., 2009. ЮРГТУ (НПИ). -Новочеркасск. -2009.].

Содержание ртути в углях составляет порядка 0,1 г/т как в каменных, так и бурых углях. Известны угли, сильно обогащенные ртутью, например, в некоторых районах России, Украины, США и Китая. В уникальных по своей ртутоносности донецких углях обнаружены киноварь и металлическая ртуть. Вследствие высокого сродства иона Hg²⁺ к гумусу, вполне возможна сингенетическая (или раннеэпигенетическая) концентрация Hg в торфяниках или бурых углях, но большинство аномально-ртутоносных углей обогатилось ртутью в процессах эпигенеза. Вследствие высокой токсичности Hg и ее соединений, а также практически полного перехода ртути при сжигании углей в газовую фазу, изучение геохимии Hg в углях имеет первостепенное значение для охраны окружающей среды [Юдович Я.Э., Кетрис М.П. Ртуть в углях - серьезная экологическая проблема. //Биосфера. -2009. -№ 2.].

На основании проведенных исследований дана характеристика органического вещества торфов бассейна р. Соузар. Показано, что отличительной особенностью состава исследованных торфов является высокое содержание водорастворимых и легкогидролизуемых компонентов. Согласно данным элементного анализа и ИК-спектроскопии гуминовые кислоты торфов обладают высокой конденсированностью макромолекул, насыщенных кислородсодержащими группами [Савельева А. В., Ларина Т. В. Характеристика органического вещества торфов Горного Алтая. Болота и биосфера. //Материалы 7 Всероссийской с международным участием научной школы, Томск, 13-15 сент., 2010. ТГПУ. -Томск. -2010.].

М.Л. Улановский представил процесс углефикации в виде трех последовательных периодов с содержанием углерода 75-87(88); 87(88)-93 и 93-95 и водорода соответственно: 5,25 ± 0,25; 5-3 и 3. Первый период включает в себя донецкие угли марок от Д до К, второй - К, ОС и Т; третий - Т и примыкающие к ним малометаморфизованные антрациты. Приведены графические зависимости максимальной влагоемкости, выхода летучих веществ, спекаемости и теплоты сгорания от содержания водорода в каждом из периодов. В результате показано, что в пластах углей, относящихся к первому периоду, реакция дегидрирования не идет, и поэтому водород органической массы не может быть источником образования в них метана [Улановский М.Л. Взаимосвязь свойств углей с изменением содержания водорода при углефикации. //Кокс и химия. -2011. -№ 2.].

С.Г. Гагарин представил результаты исследований состава и термохимических свойств фракций, выделенных из угля по плотности. Среди свойств рассмотрены следующие: термогравиметрические параметры; индекс свободного вспучивания; толщина пластического слоя; показатели дилатометрии; выход жидкоподвижных составляющих пластической массы. Эти свойства определяются петрографическим (мацеральным) составом фракций. При увеличении плотности фракций снижается содержание липтинита и витринита и увеличивается содержание инертинита, что ведет к снижению алифатического и повышению ароматического характера химической структуры и соответственно ухудшает термохимические свойства фракций. Результаты показывают, что фракционирование угля перед его переработкой может быть потенциально весьма эффективным [Гагарин С.Г. Термохимические свойства фракций угля различной плотности (обзор). //Кокс и химия. -2010. -№ 6.].

На основании результатов определения содержаний U и Th в 5000 образцов углей и торфов сев. Азии С.И. Арбузов, А.В. Волостнов и др. установили, что среднее содержание U в углях месторождений и бассейнов колеблется от 0,6 до 32,8 ч/млн., а среднее содержание Th варьирует от 0,8 до 9,2 ч/млн. В пределах угольных бассейнов, месторождений и пластов установлены вертикальные и латеральные изменения содержаний U и Th. Их высокие концентрации пространственно связаны с отдельными блоками пород в структуре бассейнов или с вулканитами периодов формирования угля. Установлено изменение роли пирокластики в накоплении U и Th в широтном направлении [Arbuzov S.I., Volostnov A.V., Rikhvanov L.P. и др. Геохимия радиоактивных элементов (U, Th) в углях и торфах Северной Азии (Сибирь, Дальний Восток России, Казахстан и Монголия). Geochemistry of radioactive elements (U, Th) in coal and peat of northern Asia (Siberia, Russian Far East, Kazakhstan, and Mongolia). //Int. J. Coal Geol. -2011. 86. -№ 4.].

Результаты сейсмологических наблюдений в Кузнецком угольном бассейне показывают значительное увеличение и изменение характера тектонической и сейсмической активности. Отмечается рост геодинамических рисков. А. И. Екимовым и С. В. Цирелем рассмотрены методики сейсмологических наблюдений в районах шахтовой добычи угля. Подчeркивается необходимость совместной работы научных и производственных организаций [Екимов А.И., Цирель С.В. Особенности проявлений тектонической и сейсмической активности в Кузбассе. //Зап. Горн. ин-та. -2010. с.- 188.].

Представлены данные по содержанию микроэлементов в торфах трех болотных экосистем Бакчарского массива: транзитной мезоолиготрофной топи, ряма и переходной между рямом и данной топью экосистемой. В. А. Степанова и Н. Г. Коронатова показали, что содержание микроэлементов в ряме и переходной экосистеме значительно ниже, чем в топи. В ходе разложения торфа содержание большинства микроэлементов увеличивается в ряме и уменьшается в топи и переходной экосистеме. Для железа, магния, стронция и марганца наблюдалась обратная картина [Степанова В.А., Коронатова Н.Г. Микроэлементный состав торфов Бакчарского болота. //Болота и биосфера. Материалы 7 Всероссийской с международным участием научной школы, Томск, 13-15 сент., 2010. ТГПУ. -Томск. -2010.].

Потенциальная опасность взрыва метана и угольной пыли определяется многими факторами, к которым прежде всего необходимо отнести горно-геологические, горнотехнические и организационно-субъективные. А.В. Джигрин, И.Р. Исаев и С.В. Мясников считают, что возникает она только при определенном их сочетании в определенном месте и определенный промежуток времени. Вероятность возникновения взрыва устанавливается безотносительно к переменным, определяющим изменяемые технические и технологические параметры различных систем разработки угольных месторождений подземным способом. Учет таких управляемых параметров позволит не только прогнозировать опасные ситуации, которые могут привести к взрыву, но и определять, какие из этих параметров и как должны быть скорректированы, чтобы вероятность воспламенения не превышала допустимой величины. Классификация шахт по потенциальной опасности взрывов метана и угольной пыли позволит правильно решать задачи по оснащению их средствами пылевзрывозащиты [Джигрин А. В., Исаев И. Р., Мясников С. В. Прогнозирование взрывов газа и пыли в угольных шахтах. //Безопас. труда в пром-сти. -2010. -№ 4.].

Продолжающиеся взрывы в подземных выработках угольных шахт традиционно связывают с воспламенением воздушно-метановой смеси. Общераспространенным является представление о биогенном происхождении метана, хотя подток метана глубинного происхождения, как и сопутствующего ему водорода, также явно имеет место. Е.А. Козловский, И.М. Белозеров, В.А. Мишин и Г.Н. Шаров в своем докладе отмечают, что при глубинной дегазации Земли водород сопутствует метану не только в пределах угольных бассейнов. Так академиком Адушкиным В.В. с сотрудниками установлено, что в составе горючих газов, интенсивно выделяющихся в карьере кимберлитовой трубки «Удачная» в Якутии на долю водорода приходится около 50, остальное - на метан. Известно, что свойства смесей воздух-водород («гремучая смесь») и воздух-метан сильно различаются между собой не в пользу «гремучей смеси». Справедливо предположить, что в тройной газовой смеси воздух-метан-водород, именно водород является детонатором взрыва, тогда как метан (как и угольная пыль) - лишь топливом. При этом, очевидно, содержание собственно метана в газовой смеси может быть ниже установленного норматива. В более сложных условиях (концентрация, температура и пр.) детонировать, по-видимому, может и чисто метан-воздушная смесь. Нарастающие темпы развития водородной энергетики в мире не оставляют сомнения в необходимости промышленного использования газа не только при предварительной дегазации угольных пластов и вмещающих пород, но и газовоздушной смеси, удаляемой из шахт при проветривании выработок [Козловский Е.А., Белозеров И.М., Мишин В.А., Шаров Г.Н. К вопросу о взрывоопасности газа при подземной добыче угля. //10 Международная конференция "Новые идеи в науках о Земле", Москва, 12-15 апр., 2011. Доклады Экстра-Принт. РГГРУ. -М. -2011.].

Первоначальный состав и свойства органического и сопутствующего ему минерального вещества, комплекс биохимических и физико-химических процессов, определяющих характер композита «органические вещества угля - минеральная примесь» в седиментогенезе и диагенезе, а также процессы преобразования органоминерального вещества под воздействием факторов метаморфизма, способствовали образованию на выбросоопасных и невыбросоопасных пластах антрацитов с различной структурной организацией как на макро-, так и на микроуровнях. Существует сложная зависимость между выбросоопасностью углей, их структурой на различных уровнях и условиями формирования угольного вещества на всех стадиях углеобразования. Изучение процессов углеобразования и структуры ископаемых углей, с позиции природных наполненных полимеров, может способствовать установлению причин различной реакции угольного вещества на геотектонические и горнотехнологические нагрузки и выявлению природы внезапных выбросов при отработке угольных пластов [Персунько Т.Ф., Федоренко Ю. В. Генетические факторы и выбросоопасность антрацитов. //Перспективные технологии добычи и использования углей Донбасса. Материалы Международного научно-практического семинара, Новочеркасск, 1-2 окт., 2009. ЮРГТУ (НПИ). -Новочеркасск. -2009.].

Для оценки газоемкости ископаемых углей опробован метод сорбционной активности по йоду. Показано, что более высокое поглощение йода характерно для углей, залегающих в зонах с тектонической нарушенностью, а также для петрографически неоднородных углей с преобладанием микрокомпонентов группы инертинита [Семенова С.А., Патраков Ю.Ф. Оценка выбросоопасности углей методом сорбционной активности по йоду. //Горн. инф.-анал. бюл. -2009.].

В Карагандинском угольном бассейне с 1959 по 2009 гг. зарегистрировано 54 внезапных выбросов угля и газа. Т.У. Селиханов проанализировал, что все выбросы произошли в зоне геологических нарушений: при приближении выработок к крупным тектоническим нарушениям, в сопутствующих этим нарушениям зонах мелких нарушений и в зонах уменьшения или увеличения мощности пласта. Применение шахтной сейсморазведки для исследований геологических нарушений угольного пласта позволяет прогнозировать зоны повышенного риска по внезапным выбросам угля и газа. Применяются три основных метода: метод отражeнных волн, метод сейсмического просвечивания и метод сейсмической локации впереди забоя. Анализируются динамические и кинематические параметры волн различных типов [Селиханов Т.У. Применение методов шахтной сейсморазведки при прогнозировании выбросоопасных зон угля и газа. //9 Уральская молодежная научная школа по геофизике, Екатеринбург, 15-19 марта, 2010. Сборник докладов ИГФ УрО РАН. -Екатеринбург. -2010.].

Представлены результаты анализа информации по взрывам метана в угольных шахтах России. Показано, что социально-экономические и политические условия последних десятилетий обусловили необходимость первостепенного внимания к обеспечению безопасности по газовому фактору. Н.М. Качурин, А.М. Борщевич и др. предложили системный подход к снижению риска и локализации последствий взрывов метана в угольных шахтах и сформулированы научные и практические задачи безопасности добычи угля по газовому фактору [Качурин Н.М., Борщевич А.М., Качурина О.Н., Бухтияров А.А. Безопасность геотехнологий добычи угля по газовому фактору. //Безопас. жизнедеят-сти. -2010. -№ 5.].

Выброс угля и газа является главной опасностью при подземной разработке угля и происходит при сочетании определенных условий напряжения, прочности и газонасыщенности угля. Выброс рассматривается как двухступенчатый процесс, состоящий из начальной стадии и стадии развития. Каждый из них характеризуется своими собственными особенностями и требует дифференцированного подхода при цифровом моделировании. При моделировании начальной стадии выброса следует учитывать деформацию и разрушение угольного пласта, абсорбцию и десорбцию газа и течение газа и воды в угле. Моделирование их влияния осуществляется путем взаимосвязанного и последовательного использования 2-х цифровых кодов программы COMET на языке FISH. Первый из них используется для прикладных инженерных расчетов при моделировании, а второй для моделирования выработки воды и газа, контролирующихся десорбцией резервуара. Xue Sheng, Wang Yucang, Xie Jun показали, что их совместное использование при моделировании осуществляется путем использования объединяющих их модулей [Xue Sheng, Wang Yucang, Xie Jun. Комплексный подход к моделированию начальной стадии выброса угля и газа: модель развития. A coupled approach to simulate initiation of outbursts of coal and gas Model development. //Int. J. Coal Geol. -2011. -№ 23.].