Тайны метана

Их раскрытием занимаются в том числе и кузбасские ученые

Горные породы в нетронутом массиве находятся в напряженно-устойчивом состоянии. При очистных работах равновесие в угольном массиве нарушается, и реакция на изменение внешних условий может быть сложна и непредсказуема. Ведущие ученые всего мира изучают процессы, происходящие в угольном пласте при нарушении его равновесия.

Группа ученых кафедры физики Кузбасского государственного технического университета имени Т. Ф. Горбачева совместно с лабораторией клатратных соединений Института неорганической химии имени А. В. Николаева (Новосибирск) на протяжении нескольких лет старается внести собственный вклад в создание общей теории внезапных выбросов. Со стороны КузГТУ в этой работе участвуют доценты кафедры физики Софья Шепелева, Вячеслав Смирнов, заведующая кафедрой Татьяна Ким. Научное руководство работами осуществляет профессор Валерий Дырдин.

В попытке оценить вклад кузбасской науки и понять его значение для практической угледобычи корреспондент газеты «Кузбасс» встретился с преподавателями КузГТУ. Итак – что именно происходит?

– К настоящему времени завершен второй этап работы над грантом Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ) «Экспериментальное обоснование возможности существования в угольном веществе газогидратной формы метана и исследование свойств гидрата метана в матрице каменного угля», – объясняет Вячеслав Геннадьевич Смирнов. – Впервые в мире проведены исследования возможности образования газовых гидратов во внутреннем пространстве природного угля.
– Цитирую определение: «газовые гидраты — это соединения, в которых молекулы газов встраиваются в полости кристаллической решетки, созданной молекулами воды». Мы говорим про гидраты в угольных пластах? Что такое «газогидратная форма метана»?

– Если позволите, я начну с объяснения сути исследования, — говорит Валерий Васильевич Дырдин. – Кузбассовцы, как люди, живущие в угольном регионе, в основном хорошо знают, что такое «внезапный выброс газа метан». Это – авария, порой катастрофа. Последствия ее ужасны: десятки, сотни тонн потерянного угля и зачастую немалые цифры человеческих жизней.

Такие выбросы происходят нерегулярно, и мы до сих пор не знаем, когда и где они случатся. Физическая природа явления сложная. А теории, которые существуют сегодня, исчерпали себя: вроде бы они все объясняют, но найти метод предсказания выбросов не способны.

Одна из теорий заключается в том, что в подземных выработках существует не просто газ метан. Метан находится в твердом растворе, в твердой связи с углем. Иначе говоря, в твердом состоянии углеметанового вещества. Где метан, где уголь – понять можно только на молекулярном уровне. Узнать, где, когда, почему образовываются кристаллогидраты, как они ведут себя в разных условиях, – это задача № 1.

– Как я понимаю, ваша тема – лишь один кирпичик в сложной теории выбросов. Может ли она стать завершающей для всей теории?

– Ни в коем случае. Диссоциация (разложение на составные части) кристаллогидратов в угольном пласте не способна покрыть весь объем выделяемого метана в момент внезапного выброса.

Исследования, которые ведет КузГТУ – наряду с крупнейшими российскими (Московский, Ленинградский государственные горные институты и пр.) и мировыми научными центрами, – будут продолжаться долго, поскольку природа явления очень сложная.

– Если вернуться к словам о продолжении работы в рамках гранта РФФИ – чем помогли деньги гранта?

– Они позволили приобрести необходимое оборудование, участвовать в научных конференциях, обсуждать наши исследования с ведущими учеными, изучающими газовые гидраты, — объясняет Вячеслав Геннадьевич.

-– Практическая цель исследования — понять процессы выбросов, чтобы суметь их прогнозировать и предупреждать. Когда такое станет возможным?

– Мы только ученые, – улыбается Валерий Васильевич Дырдин. – Мы занимаемся нашим делом, потому что очень любим его. Нам любопытно узнать как можно больше. И мы вовсе не первые, кто старается дополнить существующую теорию явления новыми научными находками. Быть может, если бы руководители угольных холдингов проявили больший интерес к науке, теория намного скорее преобразовывалась бы в полезную практику. Но сегодня угольной отрасли более интересны цифры добычи и прибыли, нежели научный задел на будущее.

С другой стороны, нас очень вдохновляет и поддерживает признание нашей научной значимости ведущими институтами и учеными РФ. Значит, мы ведем нужную деятельность.

Лариса ФИЛИППОВА.