Опыт и перспективы использования угольного метана

московский 

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ 
ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ 

РЕДАКЦИОННЫЙ 

С
О
В
Е
Т 

ИЗДАТЕЛЬСТВО 

МОСКОВСКОГО 

ГОСУДАРСТВЕННОГО 

ГОРНОГО 
УНИВЕРСИТЕТА 

Председатель 

Л.А. 
ПУЧКОВ 
ректор 
МГГУ, 
чл. -корр. 
РАН 

Зам. председателя 

Л.Х. 
ГИТИС 
директор 
Издательства 
МГГУ 

Члены редсовета 

И.В.ДЕМЕНТЬЕВ 

А.П. ДМИТРИЕВ 

Б.А. КАРТОЗИЯ 

академик 
РАЕН 

академик 
РАЕН 

академик 
РАЕН 

М.В. КУРЛЕНЯ 
академик 
РАН 

В.И. ОСИПОВ 

Э.М. СОКОЛОВ 

академик 
РАН 

академик МЛН 
Bill 

КН. ТРУБЕЦКОЙ 

В.В. ХРОНИН 

В.А. ЧАНТУРИЯ 

академик 
РАН 

профессор 

академик 
РАН 

Е.И. ШЕМЯКИН 
академик 
РАН 

Л.А. Пучков 
Н.Н. Красюк 
С.С. Золотых 
Ю.М. Максименко 

о п ы т 

И ПЕРСПЕКТИВЫ 
ИСПОЛЬЗОВАНИЯ 
УГОЛЬНОГО 
МЕТАНА 

4 5 ? 
МОСКВА 

ИЗДАТЕЛЬСТВО московского 
ГОСУДАРСТВЕННОГО ГОРНОГО УНИВЕРСИТЕТА 

2004 

УДК 622.539.217.5 

ББК 33.1 

П88 

Книга соответствует «Гигиенкческим требованиям к изданиям 
книжным для взрослых СанПиН1.2.1253-3», 
утвержденным 
Главным государственным санитарным врачом России 
30 марта 2003 г. 

Пучков Л.А., Красюк Н.Н., Золотых С.С., Макс именно Ю . М . 

П 88 
Опыт и перспективы использования угольного метана. М.: Издательство Московского государственного горного 
университета, 2004. - 48 с : ил. 

ISBN 5-7418-0331-8 

Обобщены материалы исследований и практический опыт промышленного использования угольного метана при подземной разработке газоносных месторождений полезных ископаемых. Приведены технологические схемы и параметры утилизации метановоздушных смесей в широком 

диапазоне качественных характеристик угольного метана. Осуществлена 

оценка эффективности технологий. 

Для проектировщиков, инженерно-технических работников шахт; может быть полезна студентам и аспирантам вузов горного профиля. 

Табл. 8, ил. 11. 

УДК 622.539.217.5 
ББК 33.1 

ISBN 5-7418-0331-8 
О Л.А. Пучков, Н.Н. Красюк, С.С. Золотых, 

Ю.М. Максименко, 2004 
© Издательство МГГУ, 2004 
© Дизайн книги. Издательство МГГУ, 2004 

1. Р Е С У Р С Н А Я Б А З А Д О Б Ы Ч И 

И П Р О М Ы Ш Л Е Н Н О Г О И С П О Л Ь З О В А Н И Я 
У Г О Л Ь Н О Г О МЕТАНА 

В России структурная политика в области энергетики 

предусматривает увеличение доли природного газа в суммарном 

балансе энергетических ресурсов и расширение его использования 

в экологически неблагоприятных промышленных районах. Энергетическая стратегия предусматривает интенсификацию освоения 

местных нетрадиционных энергоресурсов. Ряд угледобывающих 

регионов, не обеспеченных в достаточной мере поставками газового топлива, мог бы покрывать свои потребности в газе широкомасштабной добычей из угольных пластов собственных запасов 

метана, который является наиболее доступным и экологически 

чистым резервом горючих газов. 

Это, в первую очередь, относится к Кемеровской области, потребности которой в газе составляют 30-40 млрд M

J В год, а поставки газа, например, из Томской и Тюменской областей не превышают 

6 млрд м

3/год. В то же время прогнозные запасы метана в угольных 

пластах Кузбасса равны 13,1 трлн м

3 до глубины 1800 м (при мета
ноносности пластов свыше 8-10 м

3/т угля), что позволяет рассматривать Кузбасс как источник угольного метана. Его по праву можно считать крупнейшим метаноугольным бассейном мира, обладающим идеальными возможностями широкомасштабной добычи 

газа. Глубина оценки прогнозных ресурсов углей и метана охватывает только около одной трети бассейна, а нижние его этажи на 

больших глубинах сохраняют на отдаленную перспективу неоцененные огромные запасы метана (более 20 трлн м

3) в угольных 

пластах. 

Для газоугольных месторождений характерно: 

• резкое преобладание генерационных газов одного происхождения, т.е. газов углеметаморфных, образовавшихся в основном при региональном (геотермическом) метаморфизме 

углей, а в областях проявления магматизма (как в Кузбассе) 
и в процессе магматермического метаморфизма; 

5 

• сингенетичность основной массы углеводородных газов (метана, его гомологов и, возможно, водорода) по отношению 

к угленосной голще; 

• широкое развитие внутриформационной миграции газов из 
угольных пластов во вмещающие породы и подчиненная 
роль межформационной миграции газов, генетически не связанных с угленосной толщей. 

Метан - основной (до 90-98 %) извлекаемый компонент газов 
угольных пластов. В отличие от традиционных залежей свободного 
газа, метан в угольных пластах находится в связанном, сорбированном состоянии, в основном в абсорбированной форме или в виде 
твердого раствора. Во вмещающих породах газ находится в твердорастворенном состоянии и только в условиях газовых ловушек может 
находиться в свободной форме. Различия форм нахождения газов в 
углях и вмещающих породах предопределили в разрезе угленосных 
толщ своеобразное слоистое распределение концентрированных в 
угольных пластах и рассеянных (до 0,5-1,0 м7т) в породах масс метана. В границах ряда разведочных участков и шахтных полей Кузбасса 
мощные (до 4-10 м) угольные пласты представляют собой крупные 
залежи сорбированного метана с ресурсами до 2-10 млрд м

3. В угольных пластах, составляющих единицы процентов разреза угленосных 
толщ, содержится около половины всей массы метана. 

Общий объем метана (как вещества) в Кузбассе оценочно составляет порядка 70-100 трлн м

3. Однако далеко не весь метан бассейна может рассматриваться как полезное ископаемое, ресурсы 
которого подлежат подсчету и учету. Оценка метана как полезного 
ископаемого в угледобывающих регионах дана с позиции реальных 
возможностей современной технологии его извлечения. Не может 
рассматриваться как полезное ископаемое огромная масса (десятки 
триллионов кубометров) метана, рассеянного в породах. В качестве 
полезного ископаемого в первую очередь оценивается метан, заключенный в угольных пластах, ресурсы которого составляют в Кузбассе 13,1 трлн м

3, а в отдельных его районах - до 1,5-3,0 трлн м

3 (табл. 

1.1). Зачем к полезному ископаемому относится метан скоплений 
свободных газов в породах, ресурсы которого не превышают 3-6 % 
от ресурсов метана в угольных пластах (в Кузбассе, по оценке, в 
благоприятных структурах они составляют около 100 млрД
 м )• 

6 

Таблица 1.1 

Масштабность и плотность (концентрация) прогнозных ресурсов метана 
по районам Кузбасса 

Район, группа районов 

Ресурсы метана 

Район, группа районов 

Всего, млрд м

3 
Плотность, млрд м

3/км

2 

Ерунаковский 
3023 
Свыше 2,5 

Томь-Усинский 
1478 
1,5-2,5 

Кондомский, Бунгуро600-967 
1,5-2,0 

Чумышский, Прокопьев(суммарно 2327) 

ско-Киселевский 

Араличевский, Мрасский, 
400-500 
1,0-2,0 

Титовский 
(суммарно 1380) 

Ленинский 
1174 
1,0-1,5 

Терсинский 
1016 
0,5-1,0 

Кемеровский 
710 
0,5-1,0 

Плотниковский 
402 
0,5-1,0 

Салтымаковский, Крапи101-437 
Менее 0,5 

винский, Ускатский, Бай(суммарно 1227) 

даевский, Беловский 

Осиновский, Завьяловский, 
34-58 
Менее 0,5 

Анжерский 
(суммарно 140) 

Подход к оценке метана как самостоятельного полезного ископаемого открывает новые (не только шахтные) возможности комплексного освоения газоносных угольных (метаноугольных) месторождений. 

Этому условию соответствует в первую очередь Ерунаковский 
район (3,023 трлн м

3 метана), затем Томь-Усинский (1,478 трлн м

3), 
Терсинский (1,016 трлн M

J) И Ленинский (1,174 трлн M

j) районы 
(табл. 1.2). В этих районах по масштабности ресурсов выделяют 

Таблица 1.2 

Распределение прогнозных ресурсов метана по интервалам в границах Томь
Усинского, Терсинского и Ерунаковского районов Кузбасса 

Район 

Всего ресурсов 
метана в районе, млрд M

J 

В том числе ресурсы метана по интервалам 
их оценки (м аба), млрд м

3 
Район 

Всего ресурсов 
метана в районе, млрд M

J 

0-300 
30(Ь900 
900-1500 

Томь-Усинский 
1403,2 
132,2 
619.7 
642,0 

Терсинский 
954,9 
147,1 
476,9 
286,2 

Ерунаковский 
2935.3 
221,7 
1128,8 
1357,9 

Итого по трем 
5293,4 
501,0 
2225,4 
2466,1 

районам 

7 

Таблица 1.3 

Распределение прогнозных ресурсов метана по интервалам в границах 

оценки ресурсов угля Томь-Усинского, Терсинского и Ерунаковского 

районов Кузбасса 

Ресурсы метана в угольных пластах, млрд м 3 

Возраст 
отложений 

Всего в трех районах 
В том числе в районе 

Возраст 
отложений 

млрд M

J 

% ресурсов в уголь­
ных пластах от суммы ресурсов метана 
в трех районах 

Томь
Усинском 
Терсинском 
Ерунаков
ском 

Л И 

РI Е

г 

Я, In 
Р, usk 
Р, Ы 
С 2 _3 Ы 
Итого 

1215,9 

701,4 

1038,9 

1035,6 

1187,9 

113,6 

5293,3 

23,0 

13,3 

19,6 

19,5 

22,4 
2,2 

100,0 

265,6 (26,5) 

211,0 (20,4) 

854,4 (71,9) 

72,1 (36,5) 

1403.1 (26,5) 

25,1 (2.1) 

175,1 (25,0) 

107,8(10,4) 

271,9(26,3) 

333,5 (28,1) 

41.5 (36,5) 

954,9(18,0) 

1190,8 (97,9) 

526,3 (75.0) 

665.6 (64,0) 

552.7 (53,3) 

2935,3 (55,5) 

(млрд м

3 метана): Соколовское (482), Нарыкское (381,4) и Кукшинское (281,7) месторождения; Кыргай-Осташкинскую синклиналь 

(439,5); участки Караканский Южный (300,8) и Новоказанковский 

(97,3); Таллинскую (111,9), Томскую (141,3) и Тутуясскую (195,4) 
площади; участки Распадский (117) и Мысковский (145) (табл. 1.3). 

Проблема освоения этих ресурсов не может быть решена только 
средствами шахтной дегазации, поскольку на полях шахт с действующей и перспективно необходимой дегазацией прогнозные ресурсы метана в угольных пластах составляют 212 млрд м

3. Максимальные запасы метана находятся в пределах полей шахт «Распадская» - 6,6 млрд м

3, им. В.И. Ленина - 6,8 млрд м

3, «Капитальная» 9,6 млрд м

3; в границах разведанных резервных участков и площадей Ульяновской - 32 млрд м

3, Ольжерасской -33, Томской Глубокой - 34,8, Кыргайской - 96 млрд м

3 метана. В стратиграфических 
подразделениях угленосной толщи запасы метана достигают в Тайлуганской свите 1215,9 млрд м

3, из них 1190,8 млрд м

3 находятся в 
Ерунаковском районе; Ленинской свите - 1038,9 млрд м

3, из них 

665,6 млрд м

3 - в Ерунаковском районе; Верхнебалахонской подсекции - 1187,9 млрд м

3, из них 631,7 млрд м

3 метана - в ТомьУсинском районе (табл. 1.4). Указанные свиты можно рассматривать в перспективе как наиболее продуктивные. 

8 

Таблица 1.4 

Ресурсы метана по районам 

Район, месторождение, 
участок, шахтное поле 

Всего ресурсов метана по месторождению, млрд м

3 

Средняя плотность ресурсов метана по месторождению, участку, 
шахтному полю, млрд м

3/км

: 

1. Томская площадь 

2. Участки Распадские 6-11 
и Распадский Береговой 

3. Участки Ольжерасские 

4. Участок Мысковский 

5. Тутуясская площадь 

Всего ресурсов 

Кушеяковское месторождение 

Томь-Усинский район 

141,3 

117,0 

33,0 

145,0 

195,4 

631,7 

Терсинский район 

79,5 
| 

i 

Ерунаковский район 

3,14 

1,83 

0,97 
1,65 
1,43 

2,0 

1. Соколовское месторож482,0 
2,04 

дение 

2. Участок Караканский 
300,8 
2,58 

Южный 

3. Поле шахты «Кыргай96,0 
1.83 

ская» 

4. Северо-Талдинское 
120,0 
1,80 

месторождение 
5. Таллинская площадь 
111.9 
3,61 

6. Участки Тагарышские 
5,8 
0,41 

7. Ерунаковское месторож56,5 
0,73 

дение 

8. Кукшинское месторож281,7 
2,07 

дение 

9. Поле шахты «Ильинская» 
11,4 
0,49 

10. Поле шахты «Ускатская» 
1.2 
0,48 

11. Поле шахты «Ульянов32,0 
0,68 

ская» 

12. Поле шахты «Казанков64,0 
1,09 

ская» 
13. Участки Жерновские 
39,1 
1,35 

14. Участки Новоказан97,9 
3,06 

ковские 
15. Кыргай-Осташкинская 
439,5 
3,26 

синклиналь 

16. Нарыкское месторож381,4 
2,30 

дение 
Всего ресурсов 
2521,2 
— 

9 

Относительно малые глубины залегания крупномасштабных ресурсов метана в угольных пластах (сопоставимые с оптимальными 
глубинами эффективного применения современных промысловых 
технологий) облегчают их промышленное освоение на современном 
этапе. Только на верхнем промышленно-перспективном этаже Кузбасса до глубины 1200 м (до абс. отм. -900 м) прогнозные ресурсы 
метана в угольных пластах оцениваются в 7,2 трлн м

3 (за пределами 
разрабатываемых и резервных шахтных полей ресурсы метана всего 
около 0,27 трлн м

3). На нижнем прогнозном этаже в интервале глубин 1200-1800 м (абс. отм. от -900 до -1500 м), недоступных пока 
угледобывающей промышленности, сосредоточено в угольных пластах около 5,6 трлн м

3 метана. В трех перспективных районах Южного Кузбасса (Ерунаковском, Томь-Усинском и Терсинском) прогнозные ресурсы метана в угольных пластах на глубинах до 1200 м 
достигают 2,8 трлн м

3, в том числе в Ерунаковском - 1,4, в ТомьУсинском - 0,76 и в Терсинском - 0,67 трлн м\ В этих районах на 
глубинах от 1,2 до 1,8 км ресурсы метана, по прогнозной оценке, 
могут составлять 2,466 трлн м

3, в том числе в Ерунаковском - 1,358, 
в Томь-Усинском - 0,642 и в Терсинском - 0,286 трлн м

3 (табл. 1.5). 

В угольных пластах основных продуктивных свит этих районов 
ресурсы метана в интервале глубин, оптимальных для его промысловой добычи (от -300 до -900 м), составляют: 

• в Тайлуганской свите - 0,33 трлн м

3 (в том числе в Ерунаковском районе - 0,32 трлн м

3); 

• в Грамотеинской свите - 0,36 трлн м

3 (в том числе в Ерунаковском районе - 0,24 трлн M

J); 

• в Ленинской свите - 0,53 трлн м

3 (в том числе в Ерунаковском районе - 0,34 трлн м

3); 

• в Ускатской свите - 0,47 трлн м

3 (в том числе в Ерунаковском районе - 0,23 трлн м

3); 

• в Верхнебалахонской подсерии - 0,48 трлн м

3 (в том числе 
в Кемеровской свите Томь-Усинского района 0,27 трлн м

3). 

Распределение ресурсов метана в угольных пластах основных месторождений, разведанных участков и шахтных полей Томь-Усинского, Терсинского и Ерунаковского районов представлены в табл. 1.4. 

Распределение прогнозных ресурсов метана в угольных пластах по 
горизонтам и стратиграфическим подразделениям в Томь-Усинском, 

Ю