К.г.-м.н. Коровицкая Е.В.

Учреждение Российской академии наук Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева ДВО РАН

Опасность выходов шахтных газов в районах ликвидированных угольных месторождений Приморья

Приморский край является районом, где сконцентрировано большое количество угольных месторождений. Как известно, добыча и использование угля неблагоприятно влияет на экосистемы и здоровье людей. Кроме того, на шахтных полях к частым явлениям относятся внезапные выбросы газа (СН₄ и СО₂), который образуется в пластах в результате генезиса углей или поступает из подстилающих отложений. Свободные выходы газа на поверхность представляют наибольшую опасность для жизнедеятельности людей, так как метан является взрывоопасным, а углекислый газ, даже в небольших количествах, может привести к удушью. В связи с этим, осторожность и необходимые меры безопасности требуется соблюдать не только при ведении горных работ, но и при посещении подвальных и иных сооружений в районах, где расположены угольные месторождения, так как газ может проникать туда по порам, трещинам, выработкам и т. д.

В недавнем прошлом многие шахты Приморья были ликвидированы по причине их не рентабельности. Это шахты Тавричанского, Артемовского, Подгородненского, Партизанского месторождений. При рассмотрении их геологического строения, установлено, что угольные пласты буроугольных месторождений южного Приморья залегают в толще песчаников, алевролитов и аргиллитов палеогена мощностью 1000 - 2000 м. Фундаментом их являются отложениями верхнего палеозоя (верхняя пермь) и мезозоя (верхний триас, мел) мощностью 4000 - 5000 м. На каменноугольных месторождениях угленосность приурочена к отложениям меловой системы. На большинстве буроугольных месторождений угленосные отложения сверху перекрыты алевролито-глинистыми отложениями, которые служат покрышкой, являясь мощным газо- и водоупором.

В отложениях верхнего триаса установлены пласты каменного угля, которые являются не только генераторами метана, но и источником восполнения его потерь в угленосных толщах Угловского бассейна (угловская свита) и Подгородненского месторождения (северосучанская свита) вследствие их естественной (природной) дегазации. Функциональную аналогичную роль выполняет на этих же объектах газонасыщенная нижнемеловая угленосная старосучанская свита. При подсечении горными работами обеих свит отмечались мощные метанопроявления в виде суфляров и выбросов метана и тяжелых углеводородов – этана, пропана и бутана (Артемовское месторождение, шахта Амурская; Тавричанское месторождение, шахта Капитальная).

По тектоническому строению все рассматриваемые месторождения характеризуются интенсивной нарушенностью отложений, причем отмечается следующая закономерность: нарушенность угольных пластов возрастает при приближении к фундаменту и зависит от возраста фундамента (чем он моложе, тем выше нарушенность). Наличие большого количества разрывных нарушений способствует миграции газов к поверхности.

Большинство шахт угольных месторождений юга Приморья являются газообильными и имеют сверхкатегорийный режим по метану, в связи, с чем представляют опасность с экологической точки зрения. Угленосные отложения Артемовского и Тавричанского месторождений имеют метаноносность 5 – 7 м³/т.с.б.м., а метанообильность горных выработок превышает 30 м³/т.с.д.

На распределение газогеохимических полей на угольных месторождениях южного Приморья оказывают влияние геологические факторы. Основные из них - наличие зон разломов, которые способствуют миграции газов из нижележащих пластов в верхние и наличие источника метана в породах фундамента.

Состав газов угольных месторождений южного Приморья различается. На Партизанском месторождении, где имеют место пластово-секущие тела, пронизывающие угленосные отложения, в природных газах присутствует водород в значительных концентрациях (более 30 %), в больших количествах отмечается содержание углекислого газа, метана и азота. На Артемовском, Тавричанском и Подгородненском месторождениях, где имеется мощная толща угленосных и подстилающих их континентально-морских отложений, генерирующих газ, распространен преимущественно метан.

Закрытие шахт привело к устранению многих источников выбросов загрязняющих веществ, прекратился прямой сброс шахтных и хозяйственно-бытовых вод, что способствовало улучшению экологической обстановки. В то же время это явилось причиной возникновения новых источников загрязнения окружающей среды. При остановке шахты идет ее естественное затопление, а вместе с тем и подъем к поверхности шахтных газов и загрязненной воды. Они сопровождаются различными механическими и физико-химическими изменениями дневной поверхности и почв в районе шахтных полей. Такие процессы наблюдались в Партизанском, Тавричанском и других районах Приморья. Особую опасность загрязнения воздуха создают горящие отвалы. Кроме загрязнения окружающей среды потоки метана и углекислого газа из шахтного поля вносят вклад в бюджет атмосферы, что ведет к увеличению тепличных газов и соответственно, усиливает процесс глобального потепления климата.

Для уменьшения негативного влияния шахтных газов на экологическое состояние района предлагаются следующие рекомендации: изолирование районов проживания людей от потоков загрязненных вод и газов механическим способом (строительство дамб, отводных каналов, ввод специальных вентиляционных устройств и т.д.); создание дегазационных систем с отбором газа (метана) и последующим его использованием как углеводородное сырье.

Работа выполнена при поддержке гранта Президента РФ (МК-332.2011.5), ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013гг. (№ 16.740.11.0625).