метановый карман в шахте что это такое простыми словами
Читайте «Хайтек» в
Во всем мире от 50 до 65% общих выбросов CH 4 приходится на деятельность человека.
Метан, кроме того, выделяется из ряда природных источников. Природные водно-болотные угодья являются крупнейшим источником выбросов CH 4 от бактерий, разлагающих органические материалы в отсутствие кислорода. Меньшие источники включают термиты, океаны, отложения, вулканы и лесные пожары.
Как снизить выбросы метана?
Есть несколько способов уменьшить выбросы метана. EPA — Агентство по охране окружающей среды США — располагает рядом добровольных программ по сокращению выбросов CH4 в дополнение к нормативным инициативам. Кроме того, компания поддерживает Глобальную инициативу по метану. Это международное партнерство, поощряющее глобальные стратегии сокращения выбросов метана.
Почему важно бороться с метаном?
Как решить проблему с метаном?
До недавнего времени было мало что известно о том, где происходили утечки, и о том, как лучше всего их исправить. В 2012 году компания EDF начала серию исследований, чтобы лучше их выявлять и находить решения.
Резюме 16 исследований по всей цепи поставок США показывает выбросы метана значительно выше, чем предполагалось изначально. В мае 2016 года EPA утвердило первое в истории национальное правило прямого ограничения выбросов метана от нефтегазовых операций, открыв новую возможность для уменьшения загрязнения климата. На данный момент Агентство по охране окружающей среды США стремится установить правила, которые защищают жителей США от загрязнения метаном.
Проект EPA — Google Earth Outreach — помогает визуализировать опасные для климата утечки, обнаруженные в местных сообществах. Почему это важно? Повышение осведомленности о масштабах и влиянии утечек метана имеет важное значение для разработки эффективной политики.
На сегодняшний день создана еще одна технология, которая помогает выявлять следы метана. На небе появился новый мощный спутник для мониторинга выбросов метана, одного из ключевых газов, влияющих на изменение климата, вызванное деятельностью человека.
Какие есть разработки для борьбы с метаном?
Новейший спутник Iris для мониторинга метана
Космический аппарат, известный как Iris, может отображать шлейфы метана в атмосфере с разрешением всего 25 метров. Это позволяет идентифицировать отдельные источники метана, например, конкретные нефтегазовые объекты.
Iris был запущен канадской компанией GHGSat (Global Emissions Monitoring) в Монреале 2 сентября. Это первопроходец в созвездии из 10 космических аппаратов, которое появится к концу 2022 года.
Наблюдения проводились над Туркменистаном, в регионе, где ранее были отмечены большие шлейфы от нефтегазовой инфраструктуры. Обнаружение, наложенное на стандартное изображение с воздуха, показывает концентрацию метана в воздухе, превышающую нормальные фоновые уровни.
«Нам все еще нужно работать над калибровкой, которая затем позволит нам проверить порог обнаружения и окончательные характеристики спутника. Но в качестве изображения — это феноменально по любым стандартам», — заявил генеральный директор GHGSat Стефан Жермен в интервью для BBC News.
GHGSat уже работает с операторами, регулирующими органами и другими заинтересованными сторонами, чтобы охарактеризовать эти выбросы с помощью прототипа спутника под названием Claire, который он запустил в 2016 году. Присутствие на орбите Ирис предоставляет компании дополнительный поток данных, которые он теперь намеревается интерпретировать. в новом британском аналитическом центре, который будет открыт в Эдинбурге и Лондоне в ближайшие недели.
«В том, что мы делаем в Великобритании, есть возможности мирового уровня, — объясняет доктор Жермен. — Не только в области аналитики, но и в системах космических кораблей, которые нас интересуют».
Спутник Sentinel-5P от ЕКА
GHGSat в последнее время укрепляет свои связи с Европейским космическим агентством, которое эксплуатирует спутник ЕС Sentinel-5P.
Однако если использовать оба спутника вместе, они образуют что-то вроде команды мечты для исследования метана, уверяют ученые.
«Они (Sentinel-5P) могут видеть весь мир каждый день. Мы не можем этого сделать. Но мы можем видеть отдельные объекты. Они не могут этого сделать. Так что, действительно, это фантастическая комбинация, и она создает очень хорошие отношения с Европейским космическим агентством, и я думаю, что мы только начинаем превращаться в нечто гораздо большее».
Следующий спутник GHG, Hugo, проходит испытания и, как ожидается, будет запущен в конце этого года.
Компания недавно получила 30 млн долларов в виде дополнительного финансирования, которое позволяет ей построить три космических корабля, которые будут следовать за Hugo на орбиту.
Глобальная проблема метана. В чем сложность его учета?
Глобальный бюджет метана позволяет отслеживать, откуда происходят выбросы, сколько поглощается «стоками» и, следовательно, сколько остается в атмосфере.
Бюджет метана — это инициатива Глобального углеродного проекта (GCP), международной исследовательской программы, которая направлена на «создание полной картины глобального углеродного цикла». Основанный в 2001 году, GCP предоставляет ежегодную обновленную информацию о глобальных выбросах углерода.
С метаном «все немного сложнее», — объясняет доктор Мариэль Саунуа, доцент Версальского университета Сен-Кантен во Франции, которая возглавляет глобальный бюджет метана. Сложность отчасти объясняется тем, что для создания бюджета метана нужны длительные прогоны модели, которые требуют времени. Чтобы обновлять данные каждый год у научного сообщества, потребовалось бы слишком много ресурсов. В результате бюджет метана обновляется каждые два-три года.
Третья публикация появилась в техническом документе в журнале Earth System Science Data и в сопроводительном «перспективном» документе в журнале Environmental Research Letters.
Двойные подходы к бюджету метана
Глобальный баланс метана использует два разных подхода к оценке источников и стоков.
Ни один из подходов не является безупречным, и эти два метода, по словам ученых, «несовместимы». Но у двойного подхода есть свои преимущества. Нисходящий метод, уверяет доктор Сануа, «является более надежной оценкой глобального общего объема» выбросов метана, однако восходящие оценки используются для определения выбросов в конкретных регионах и секторах.
Например, выбросы водно-болотных угодий и пресной воды особенно сложно оценить, что означает «существенное расхождение» между нисходящими и восходящими числами, говорит Сануа. В частности это связано с тем, что источники пересекаются, добавляет она, и, следовательно, их можно отнести к более чем одной категории.
Где больше всего метана?
Исследователи говорят, что в трех регионах — Африке и Ближнем Востоке, Китае, Южной Азии и Океании — наблюдается наибольший рост выбросов метана. В каждом случае выбросы выросли на 10–15 млн тонн между средним показателем 2000–2006 и 2017 годов.
Следующим по величине был рост на 5,0–6,7 млн тонн в Северной Америке, и, как показывает бюджет, в основном за счет увеличения на 4,4–5,1 млн тонн в США.
Напротив, в Европе наблюдалось небольшое сокращение выбросов, примерно на 1,6–4,3 млн тонн, в основном из-за меньшего количества выбросов от сельского хозяйства.
Это противоречит тенденции, наблюдаемой в других регионах, при этом увеличение сельскохозяйственных выбросов является основной причиной увеличения общих выбросов в Африке, Южной Азии и Океании.
Что касается ископаемого топлива, наибольший рост выбросов метана — 5–12 млрд тонн — был зарегистрирован в Китае, при этом в Северной Америке, Африке, Южной Азии и Океании наблюдался рост на 4–6 млн тонн. Выбросы метана, связанные с ископаемым топливом, в США увеличились на 3,4–4,0 млн тонн.
И все же стоит учитывать, что недавние исследования показали: несмотря на огромные цифры, выбросы метана от ископаемого топлива были «сильно недооценены».
Почему взрываются шахты
Катастрофы в угольных лавах происходят в 15 раз чаще в дни, близкие к полнолунию и новолунию
Аварии, вызванные внезапными взрывами в шахтах, во всем мире ежегодно уносят тысячи шахтерских жизней. Бороться с этим толком никто не научился. Но не исключено, что сегодняшний собеседник «СП» старший научный сотрудник геологического факультета МГУ, доктор геолого-минералогических наук Владимир Сывороткин близок к разгадке причин подземных катастроф. Его вывод сенсационен: шахты взрываются под воздействием лунной гравитации. И если дни полнолуния и новолуния сделать выходными для всех горняков, жертв может стать во много раз меньше. Но — обо всем по порядку.
На днях Следственный комитет России (СКР) объявил о завершении расследования уголовного дела по факту катастрофы на шахте «Ульяновская» в Кемеровской области в марте 2007 года. Эта катастрофа унесла жизни 110 человек, став самой масштабной в отечественной угледобывающей отрасли за последние 75 лет. Ущерб от аварии составил более 616 млн рублей.
В момент взрыва под землей находилось почти все руководство шахты — 20 человек, кроме директора шахты Андрея Функа, который был в отпуске. Теперь Функ, а также пять его подчиненных и трое сотрудников местного Ростехнадзора предстанут перед судом.
Ранее, в ноябре 2010 года, по этому делу уже был вынесен приговор диспетчеру и инженеру шахты: они получили 3,5 года колонии-поселения и 3 года лишения свободы условно соответственно. А новые фигуранты появились в деле после другой страшной трагедии, произошедшей на кузбасской шахте «Распадская» в Междуреченске. В ночь на 9 мая 2010 года, когда вся страна готовилась отметить 65-летний юбилей Победы в Великой Отечественной войне, там один за другим прогремели два страшных взрыва, погубившие еще более 90 шахтеров и горноспасателей.
В связи с очередной горняцкой катастрофой власти вспомнили и о подзабытой «Ульяновской». Непосредственной же причиной трагедии, как установило следствие, стало вмешательство в работу системы газового контроля. Датчики газоанализаторов были перенастроены так, что они не реагировали на взрывоопасные концентрации метана в выработках и не отключали работающие механизмы и электроэнергию. На нарушение техники безопасности работники шахты шли сознательно, поскольку их зарплаты напрямую зависели от того, сколько угля они выдадут «на гора». А каждый день простоя из-за «взрывоопасных» показаний датчиков снижал производительность.
Предполагалось, что аналогичные причины привели и к трагедии на «Распадской». Однако официально эту версию еще никто не подтвердил. Окончательных результатов расследования междуреченской катастрофы пока нет, хотя в ноябре ей будет ровно полтора года.
Между тем российские ученые предложили свою, совершенно неожиданную, концепцию шахтных взрывов. Они установили, что аварии в угольных шахтах происходят в 15 раз чаще в дни, близкие к полнолунию и новолунию.
«Существует независимый от человека фактор, способствующий возникновению аварий, порой превращающихся в катастрофы с многочисленными человеческими жертвами, — рассказал „СП“ доктор геолого-минералогических наук Владимир Сывороткин. — Напомню, как развивались события на „Распадской“: когда после первого взрыва в шахту спустились горноспасатели, они, как известно, не зафиксировали превышения концентрации метана даже на 1%. Значит, сработал другой фактор, а не просто внезапный выброс метана, приведший к катастрофе».
«СП»: — Поясните, пожалуйста?
— Я хочу сказать о том, что давно уже на шахтах происходят такие взрывы, которые обычными причинами объяснить невозможно. У нас после каждого очередного ЧП, как правило, говорят о человеческом факторе или об устаревшем оборудовании. Но взрывы происходят не только в России. Украина, Турция, Польша, Испания, Болгария, Норвегия — вот далеко не полная география трагедий. Причем, число непредсказуемых взрывов газа в шахтах и количество жертв неуклонно растет. Часто такие взрывы происходят в Донбассе, к примеру, на шахте «им. Засядько» в 2007—2008 годах. Тогда украинские власти прямо говорили, что ученые ничего не понимают.
«СП»: — А какие взрывы считают «предсказуемыми»?
«СП»: — Ну, какое-то объяснение должно быть?
«СП»: — То есть, все дело в гравитации?
— Все дело во взаимном расположении Земли, Луны и Солнца. И в этом нет ничего странного, поскольку вся жизнь на земле подчиняется гравитационному воздействию. Все знают, что Луна вызывает подъем Океана почти на полтора метра, но она реагирует и на то, что находится в недрах Земли. А что там? Какие-то грунтовые, подземные воды, дальше мантия, потом ядро, большая часть которого тоже жидкая, а внутри — поменьше — твердое ядро. И вот наступает фаза новолуния или полнолуния, то есть, когда Солнце, Луна и Земля в одну линию выстраиваются. Гравитационное влияние усиливается. Может шевелиться твердое ядро в жидком, и это все приводит к усилению процесса дегазации. На самом деле, конечно, процесс выделения водорода в ядре идет постоянно, но выброс газа к поверхности определяется космическими факторами, включая суточные циклы и фазы Луны. К сожалению, на угольных шахтах мониторинг выделения водорода не проводится, а ведь он, будучи на порядок легче метана, при проникновении в горную выработку может существенно опережать метановую часть выброса. К тому же он более горюч и взрывоопасен, а метановые датчики его не замечают.
«СП»: — А какие-то конкретные примеры, доказывающие эту связь вы, можете привести?
«СП»: — Почему эту гипотезу оставили без внимания?
«СП»: — Так в чем проблема?
— Может, раньше это и было бы интересно. Но сейчас шахты частные стали. Их хозяева, основная часть, по моему мнению, о технике безопасности ничего слышать не хотят. И всякие исследования, связанные с этим, они не приветствуют. Зачем? У них задача поскорее все это взять, продать и деньги к себе в карман положить. А надо-то всего лишь датчики на водород установить. Хотя бы на поверхности, учитывая его летучесть. Ну, и, конечно же, мониторинг организовать поминутный, наша техника позволяет это делать. И смотреть: действительно ли есть связь с фазами Луны.
«СП»: — Тогда можно было бы прогнозировать шахтные взрывы?
— Это — во-первых. Главное уже сейчас, отталкиваясь от статистики о связи с космическими факторами, можно было бы заранее объявлять дни полнолуний и новолуний шахтерскими выходными. Ну, если есть такая статистика… Если получается в 15 раз чаще. Не хотите разбираться, откуда этот водород, — не разбирайтесь, Бог с вами. Но объявите шахтерские выходные, огромное число людей перестанет гибнуть.
Пока же за время, прошедшее с начала нового тысячелетия, на угольных шахтах России случилась 21 катастрофа, связанная с взрывами метана, и погибло почти 400 горняков. Шахтер — остается самой опасной профессией и у нас, и в других странах мира. Статистика свидетельствует: каждый добытый миллион тонн полезных ископаемых обходится в среднем в четыре человеческие жизни.
Как Луна влияет на выбросы метана на Земле
Под воздействием приливов и отливов Луна снимает некоторое давление на морское дно. В результате иногда выделяются карманы метана, содержащегося в отложениях. Исследователи недавно изучили это явление в районе Шпицбергена в Норвегии.
Нам давно известно, что огромные запасы метана скрыты под морским дном. Однако потепление океанов приводит к высвобождению некоторого количества захваченного метана. Однако это не единственный фактор, который следует учитывать.
Влияние приливов и отливов
В рамках недавнего исследования исследователи из Центра арктических газовых гидратов, окружающей среды и климата (Кейдж, Норвегия) посетили западный регион Шпицбергена в Арктике, где на морском дне сосредоточено большое количество метана. Измеряя давление и температуру внутри отложений, выстилающих дно океана, исследователи затем обнаружили, что уровень газа у морского дна повышался и понижался вместе с приливами.
Другими словами, земные приливы, контролируемые Луной, влияют на количество метана, выделяемого отложениями на морском дне. Конкретно, отливы оказывают меньшее давление на морское дно, которое выделяет больше метана, тогда как приливы поддерживают большее давление, что ограничивает выбросы метана.
Эти наблюдения проводились на глубоководье. Другими словами, выбросы метана, связанные с этими изменениями давления, всегда остаются в океане из-за глубины воды. Напротив, исследователи обеспокоены более мелкими участками, где вероятность попадания метана в атмосферу выше.
Это недавно обнаруженное явление также поднимает вопросы о взаимосвязи между повышением уровня моря и потеплением океана. Поскольку приливы, по-видимому, сокращают выбросы метана, возможно, что повышение уровня моря, сопровождаемое более высокими приливами, может частично компенсировать угрозу увеличения выбросов газа, вызванных потеплением океанов.
Угольная тематика наверняка надоела многим кузбассовцам. Вокруг слишком часто говорят про наше «чёрное золото», про нужность и важность угля. Однако далеко не все знают, чем конкретно занимаются шахтёры, почему их работа считается такой сложной. Сибдепо решил разобраться, где тут пропаганда, а где – правда жизни. О своём деле рассказал шахтёр одной из Ленинск-Кузнецких шахт Дмитрий Филиппенко.
«Или в пед, или в мед, или в шахтёры»
Родился и живу в Ленинске-Кузнецком. Окончил 9 классов и не задумываясь пошёл в горный техникум. В Ленинске особо учиться негде. Или в пед, или в мед, или в шахтеры. Город ведь маленький – не разбежишься в плане выбора профессии. У нас шутят: «Шахтер, бандит или милиционер». При этом мне никогда не приходило в голову, что можно уехать. Я по-настоящему люблю свой город. Конечно, это не Москва, не Питер, но мне нравится жить именно здесь. Это не про то, что не хочу ничего менять. Конечно, нужны перемены. Но часто так бывает, я езжу по своим делам в другие города и больше недели не могу нигде находиться – хандра. Где бы я ни был, всегда хочется вернуться в Ленинск.
С 10 лет я занимался боксом, имел первый юношеский разряд. Футболом увлекался. Когда мне было лет 16, техникум начал требовать очень много времени, я скатился на тройки. Разрывался между спортом и учёбой. Совмещать не получалось. В итоге пришлось выбирать, или я нормально окончу техникум, или пойду в бокс. А ещё был футбол, его я любил даже сильнее. Но выбрал всё-таки учёбу. Скончался отец. Теперь нужно было помогать матери, обеспечивать семью, поэтому больше не задумывался о спорте. После техникума поступил в Индустриальный университет в Новокузнецке на специальность «горный инженер».
Помню, когда первый раз спустился в шахту. Это было в 2001 году, я тогда ещё в техникуме учился. Получается, почти двадцать лет прошло. Шахта Кирова, первый ознакомительный спуск. Для нас проводили экскурсию, считай, за ручку водили. Конечно, мне показалось, что внизу очень интересно. Иначе почему бы я до сих пор работал?
Во время учёбы в институте много практики. Было ощущение, что в шахте опасно, нужно следить за кровлей, бортами. Никуда руку не совать, как у нас говорят. Некоторые рассказывают о тревоге, клаустрофобии – этим никогда не страдал. Я работаю уже 15 лет. Сейчас спускаться в шахту мне привычно. С годами начинает казаться, что просто из одного помещения в другое заходишь. 
«Горный мастер отвечает за каждый палец, трудящийся на смене»
У меня не получится быстро рассказать, как работает шахта. Люди по 4-6 лет в вузе учатся, чтобы освоить одну шахтёрскую профессию. А под землёй работают специалисты множества профессий. Сама шахта делится на различные участки. Добыча угля осуществляется в лаве. Проходческие участки нужны для подготовительных работ. Это как раз моя сфера. Ещё есть вспомогательные службы – транспортные конвейеры, водоотлив, вентиляция и т.п. Целый мегаполис под землёй. На средней по размеру шахте работает около тысячи человек.
Я горный мастер. Это младшее звено инженерно-технических работников. Мои задачи – организовывать работы, проверить рабочее место на безопасность, контролировать выполнение наряда, то есть задания, которое выдано бригаде. Работаю в проходке. Мы проводим метры, как у нас говорят. Это значит, делаем проходы под землёй, в угле или в породе, в зависимости от того, какая ведётся выработка. Мы первопроходцы. В среднем на каждом участке работает 2-3 бригады. Я слежу за безопасностью всех бригад, которые работают в мою смену на моем участке. Со сложными ситуациями к шахте, конечно, сталкивался. Здесь проблемы нужно решать очень быстро. Горный мастер отвечает за каждый палец, трудящийся на смене.
У шахтёров есть свои профессиональные словечки. Например, у нас говорят «резать» уголь, а на юге Кузбасса — «рубить». Получается, у нас добывать уголь проще. Шутка. Вообще добыча угля – это работа оборудования. Уголь добывают на очистных участках лавы, там находится лавный конвейер. Потом уголь транспортируется на ленточный конвейер и дальше на поверхность. Люди в основном работают с оборудованием и следят за различными процессами. Но всё равно физический труд никто не отменял. В шахте приходится много таскать на себе. Физически очень тяжелая работа. Кроме того, горному мастеру за смену нужно проходить 10-15 километров. И так – каждую смену. Конечно, какой-нибудь задохлик не смог бы работать в шахте.
«Помни, что тебя ждут дома»
Помимо метана, в шахте есть углекислый газ и окись углерода. Ядовитые, конечно. У каждого человека под землёй есть специальный прибор, который следит за содержанием газов. Также контролируется содержание кислорода. Его должно быть не меньше 20%.
Затопление в шахте – тоже ничего хорошего. Например, прорвало пожарный трубопровод, соответственно, вся вода пришла в забой. Работы прекращают, людей выводят. Начинается восстановление. В шахте есть специальная служба осушения, она занимается тем, что откачивает воду.
Обрушения тоже бывают. Иногда из-за человеческого фактора. Например, проходчик плохо закрепил деталь или установил не две детали, а одну. Хотя, конечно, обрушение может случиться и без вины человека. В общем, понятно, в шахте опасно. Поэтому под землёй всегда внимательно следишь за ситуацией, смотришь, что вокруг происходит, слушаешь, как кровля себя ведёт, всё ли нормально. Держишь ухо востро, так сказать. Главный девиз шахтёров: помни, что тебя ждут дома.
«Если крысы в забое, значит, забой при деньгах»
Все, наверно, знают, что в шахте живут крысы. Мы их называем машками. Крыс много, бывают прям здоровые, сантиметров 20-25. Они едят то, что шахтеры после перекусов выбрасывают. Крысы почти слепые, ничего не видят. Если слышат звук, видят яркий свет – сразу убегают и прячутся. У нас даже суеверие есть: если крысы находятся в забое, значит, забой безопасный и при деньгах.
Питаются шахтеры так. Бывает, из дома кто-то берёт с собой еду. Это называется «прогресс», «кусок», «тормозок» — по-разному. Как прогресс собран, говорит о том, как тебя жена любит. Маленький прогресс – плохо жена любит. В шахте есть и горячее питание, можно в буфете брать на смену. Там первое, второе, хлебушек. Бывает еще киселёк или компот. За питание какие-то копейки из зарплаты вычисляют.
Смена длится 8 часов. За смену едим один раз. Работаем три через три. Получается 15-16 смен в месяц. Зарабатываю нормально. Но цифру не скажу. На жизнь мне и моей семье хватает. Конечно, хочется большего. А кому не хочется? Денег много не бывает. Суеверий у шахтеров, конечно, полно. Каждый верит во что-то своё. И о них не принято говорить.
В шахте в основном темно. Освещение есть, через каждые 10-20 метров фонари. Но не на всех участках. Там, где я работаю, в проходке то есть, освещения нет. Так привыкаешь к фонарю на каске, что ночью, если просыпаешься, начинаешь вертеть головой, чтобы осветить тёмную комнату. Бывает, за время отпуска отвыкаешь от постоянной темноты. Спускаешься в шахту – такое ощущение, что плохо видишь. Глаза отвыкают. А так, в принципе, нормально в темноте.
Воздух внизу специфичный. С помощью системы вентиляции он подаётся с поверхности и распределяется по горной выработке. Называется «шахтный воздух». Он совершенно ничем не пахнет. Когда выходишь на поверхность, сразу начинаешь чувствовать разные запахи – все прелести настоящего воздуха.
Между шахтёрами в основном дружеские отношения. Ну, бывает, подкалываем друг друга. Например, зовут человека Николай Иванович. А его называют Колыван. Или вот такая история. Когда молодой только начинает работать и первый раз спускается в шахту, он, конечно, спрашивает, где туалет. Ему начинают подробно объяснять: иди направо, иди налево. Молодой бегает два часа по шахте – туалет ищет. А туалета в шахте нет, ну, в смысле, он везде.
Мне кажется, во всех шахтёрах есть мужество, дружелюбие и взаимовыручка. Например, идёт человек с другого участка и видит, что двое корячатся, не могут железяку поднять. Он никогда не пройдёт мимо, всегда поможет. Даже если его эта ситуация вообще никак не затрагивает.
У нас многие шутят: футболист вышел, полтора часа побегал – 5 миллионов евро в карман положил. А вот пускай придёт в шахту, тогда посмотрим, на что он способен. Зарплата, почёт, вся шахтерская слава приходят через пот. Иногда и кровь. Поэтому у шахтёров немного другое отношение к жизни.