Институт угля и углехимии СО РАН, Сибирское отделение Международной Академии наук экологии и безопасности жизнедеятельности, Кемеровский Технологический институт  пищевой промышленности. Кемерово

             В государственной концепции развития Сибири на долгосрочную перспективу одной из приоритетных задач государства является обеспечение экологической безопасности регионов Сибири. Особенно сложная экологическая ситуация сложилась в Кузбассе, где на фоне роста угледобычи осуществлено закрытие нерентабельных и высоко аварийных угольных шахт.

             Подавляющее большинство закрытых угольных шахт Кузбасса расположено в селитебных зонах, из чего следует, что значительное количество жилых зданий и сооружений находятся в потенциально опасных зонах, расположенных на горных отводах. В настоящее время на территориях закрытых шахт Кузбасса расположено 3225 жилых домов. Наиболее неблагоприятная ситуация складывается в Прокопьевско-Киселёвском районе, где было закрыто 12 шахт, расположенных в населенной местности, опасных по выделению вредных газов (диоксид азота, ангидрид сернистый, сероводород, оксид углерода, метан). Степень урбанизации территорий, прилегающих к угольным шахтам, характеризует опасность воздействия вредных факторов ликвидированных либо действующих шахт на население, проживающее вблизи них.

             Процесс закрытия шахты сопровождается целым комплексом экологических вопросов требующих решения. Наиболее опасной проблемой является наличие метана в выработанном пространстве и горных выработках. Газокинетические процессы, имеющие место в массиве горных пород, интенсифицируются в период затопления шахты и создают ряд опасностей, в том числе выделение метана, который под действием повышенного давления, создаваемого водой, поступает на земную поверхность по трещинам, старым выработкам и вентиляционным скважинам. После закрытия шахты поверхность ее горного отвода в общем случае может превратиться в неорганизованный площадной источник. Как показывают расчеты, для площадки размером 500 на 500 м достаточно суммарного выброса 200 г/с со всей поверхности, чтобы при слабом ветре концентрация газа у земли превышала ПДК в точке максимума почти в 2 раза и превышение сохранялось до 200 м по высоте

Не менее важным экологическим вопросом остаются действующие подземные пожары, которые в развитой стадии горения могут иметь выходы на поверхность, создавая при этом прямую угрозу жизни людей и строениям.

Находящиеся на территории шахты подземные пожары или горящие отвалы, обуславливают выделение в значительных объемах вредных газов на земную поверхность. Эти источники загрязнения атмосферы весьма существенны, поскольку являются неорганизованными и постоянно действующими, особенно в периоды метеорологических условий неблагоприятных для рассеивания примесей. Горящие на угольных предприятиях породные отвалы, по площади достигающие 5-10 га, выбрасывают в атмосферу не только стандартные для процессов сгорания примеси, но и сероводород, имеющий высокий класс опасности и низкое значение ПДК. В таблице 1 приведены возможные уровни загрязнения атмосферы от горящих отвалов и участков с подземными пожарами.

Таблица 1. Уровни загрязнения атмосферы от горящих отвалов и участков с подземными пожарами

Наличие на земной поверхности аномальных зон с содержанием вредных газов в концентрациях превышающие ПДК, создают реальную угрозу для жизни и здоровья людей и животных. Кроме того известно негативное влияние метана на растительный покров земли.

             Над вопросами прогнозирования выделения вредных газов на земную

поверхность работали и работают различные институты. Естественным и принудительным дренажом газов из ликвидируемых угольных шахт занимался институт ВостНИИ, основываясь на газоаналитическом и термометрическом методах, при которых степень опасности появления вредных газов на земной поверхности определяется максимальным значением температуры и концентрацией вредных газов в надпочвенном слое земной поверхности.

             Восточным отделением ВНИИГД (РосНИИГД) разработан способ локации эндогенных пожаров, основанный на определении очага пожара по выходу в подпочвенный слой земной поверхности газов, в том числе радона, образующихся при самовозгорании угля. Способ локации газов не нашел широкого применения в практике, из-за отсутствия в достаточном количестве приборов изготовляемых по специальному заказу.

             Анализ информационно-патентного обзора по этой проблеме показал, что в Великобритании, ФРГ, Японии широко ведутся работы по разработке автоматических средств обнаружения и оповещения о появлении вредных газов.

             Способы и средства, базирующиеся на физических и электрофизических принципах обнаружения аномальных выделений вредных газов на земной поверхности (электромагнитное излучение, измерение окислительных потенциалов, электропроводности угля), находятся на стадии теоретической проработки и не могут быть использованными, в настоящее время, для практических целей. Все это говорит об актуальности проблемы определения зон газовых аномалий и профилактике их возникновения.

             В Институте угля и углехимии совместно с Сибирским отделением Международной Академии наук экологии и безопасности жизнедеятельности занимаются разработкой способа определения на земной поверхности зон возможного выделения из выработанного пространства угольных шахт вредных газов в концентрациях, опасных для жизни и здоровья людей, который позволит обеспечить безопасность жизнедеятельности людей в зонах, потенциально опасных по выделению вредного газа.

Литература

1. Комплексная оценка и прогноз геоэкологического состояния угледобывающих регионов Кузбасса при закрытии шахт на современном этапе: Отчет НИР / Фонды ИУУ СО РАН; Потапов В. П.-Кемерово 2003.

2. Разработать методику установления на земной поверхности зон выделения из выработанного пространства крутых пластов пожарных газов в концентрациях опасных для людей: Отчет НИР / Фонды ВостНИИ; Миллер Ю.А.-Кемерово 1993.