World experience of methane utilization in closed coal mines
The article analyzes the world experience in assessment of the methane emissions from closed mines and the possibilities of its utilization for the country's economy by natural gas producers. Government regulators, the oil and gas sector, the agencies for development and policymakers should con...
Saved in:
| Date: | 2021 |
|---|---|
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine
2021
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://systemre.org/index.php/journal/article/view/794 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | System Research in Energy |
| Download file: |  |
Institution
System Research in Energy| _version_ | 1871104308231012352 |
|---|---|
| author | Perov M.O. Novytskyi I.Yu. |
| author_facet | Perov M.O. Novytskyi I.Yu. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "Perov M.O.",
"institution": null
},
{
"author": "Novytskyi I.Yu.",
"institution": null
}
] |
| author_sort | Perov M.O. |
| baseUrl_str | https://systemre.org/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-07-18T12:57:47Z |
| description | The article analyzes the world experience in assessment of the methane emissions from closed mines and the possibilities of its utilization for the country's economy by natural gas producers. Government regulators, the oil and gas sector, the agencies for development and policymakers should consider methane resources by identifying potential hazards associated with the methane release after mine closure and decommissioning and improving the controllability of emission reduction measures. Important concomitant benefits of methane from closed mines extraction and utilization are a significant reduction in the risk of uncontrolled surface emissions, the exploitation of gaseous resources that would otherwise become waste, and a reduction in greenhouse gas emissions.According to the researchers, 103 billion m3 of methane was emitted from existing underground and open deposits in 2010, and another 22 billion m3 from closed mines. The total amount of 125 billion m3 for 2010 is 50% higher than the estimate of 83 billion m3 obtained by the Emissions Data System of the American Geophysical Union. This is stated in a new study by the Pacific Northwest National Laboratory of the US Department of Energy.The closure of coal mines and, consequently, methane emissions from closed mines will continue to be a pressing and important issue in the foreseeable future as countries continue to exploit and deplete their coal reserves at an ever-increasing rate. This is the case in many developed countries, where coal production is declining and mines are closing. However, this also applies to some developed and developing countries, where coal mining will continue to play a significant role in the structure of the energy balance, and closed mines will be replaced by new ones. Thus, the total emissions from closed and closed mines can be significant and are likely to be increasingly significant. In 2010, the Ministry of Foreign Affairs accounted for 17% of global emissions of mine methane and, according to forecasts, in 2050 this share may increase to 24%.Coal is paramount in ensuring the energy security of many countries and plays a significant role in mitigating energy shortages around the world. As coal reserves deplete or due to changes in the energy sector of the economy, mines are inevitably closed and decommissioned. Closure of mines can provide a small but important opportunity to use such an environmentally friendly source of energy as methane from closed mines (MSS), which can be extracted and disposed of using existing technologies.There is an urgent need to develop projects that will be implemented after the cessation of mining activities and aimed at reducing overall emissions from the life cycle of coal mining, by optimizing the extraction and utilization of methane that would otherwise enter the atmosphere.World experience and theoretical studies of methane emissions to the surface during conservation (closure) of mines are important for understanding the processes of methane release and the corresponding degree of its further involvement in the economy of Ukraine. |
| doi_str_mv | 10.15407/pge2021.04.030 |
| first_indexed | 2026-03-24T02:03:05Z |
| format | Article |
| fulltext |
30
М.О. ПЕРОВ, І.Ю. НОВИЦЬКИЙ
ISSN 1562-8965. The Problems of General Energy, 2021, issue 4(67)
Кількість метану, який викидається в атмосферу
під час видобутку вугілля, за даними Американсько-
го геофізичного союзу, істотно вище, ніж вважалося
раніше. Про це йдеться в новому дослідженні Тихо-
океанської північно-західної національної лаборато-
рії Міністерства енергетики США.
За оцінками дослідників, викиди метану від ву-
гільних шахт приблизно на 50% вищі, ніж перед-
бачалося попередніми розрахунками. Більш висо-
кі показники обумовлені, головним чином, двома
факторами: викидами метану з тисяч закритих
шахт і більш високим вмістом метану у вугільних
пластах при поступовому їх заглибленні.
Результати досліджень мають важливе значен-
ня для оцінки впливу парникових газів на клімат
Землі, тому що метан приблизно в 25 разів шкід-
ливіший з точки зору глобального потепління.
Крім видобутку вугілля, до інших джерел викидів
метану належать: сільське господарство, нафтога-
зові підприємства, сміттєзвалища тощо.
Вперше, виходячи з світового досвіду, вико-
ристання метану закритих шахт, обґрунтована
доцільність детального вивчення схем закриття
(консервації) шахт, можливостей вилучення ме-
тану для потреб економіки країни та оцінки до-
даткових обсягів викидів метану, в умовах посту-
пового скорочення існуючого шахтного фонду в
середньостроковій перспективі й дії жорстких
екологічних обмежень на викиди парникових га-
зів. При затопленні закритої шахти вода майже
повністю зупиняє витік метану протягом приблиз-
но п’яти років. Але коли шахта закривається без
затоплення, метан просочується в повітря протя-
гом до десяти років.
У той час як метан, вироблений в деяких галузях
промисловості, уловлюється і використовується
для отримання енергії. Його складніше вловлювати
на вугільних шахтах, де газ зазвичай становить не
більше 1% від загального потоку повітря.
У глобальному масштабі видобуток вугілля ско-
рочується в США і Європі, але швидко зростає в ін-
ших частинах світу: в Південно-Східній Азії і Індії.
За даними [1] у 2010 р. 103 млрд м3, метану було
викинуто з діючих підземних і відкритих родовищ і
ще 22 млрд м3 із закритих шахт. Загальний фактич-
ний обсяг в 125 млрд м3 за 2010 р. на 50% перевищує
попередню оцінку в 83 млрд м3 проведену AGU.
Закриття вугільних шахт і, відповідно, викиди
метану на закритих шахтах (МЗШ) будуть, як і ра-
ніше, актуальною і важливою проблемою в май-
бутньому, оскільки країни продовжують експлуа-
тувати і скорочувати свої вугільні запаси все більш
швидкими темпами. Це стосується багатьох роз-
винених країн, де видобуток вугілля знижується, а
шахти закриваються. Однак це також відноситься
до розвинених країн і тих, що розвиваються, де
ЕКОЛОГІЧНІ АСПЕКТИ ЕНЕРГЕТИКИ
ТА ЗАХИСТ ДОВКІЛЛЯ
ISSN 2522-4344 (Online), ISSN 1562-8965 (Print). The problems of general energy, 2021, 4(67): 30–39
doi: https://doi.org/10.15407/pge2021.04.030
УДК 622.85 + 622.012.2
+ 351.823.3 (571.17)
М.О. ПЕРОВ, ORCID: 0000-0002-0654-5648
І.Ю. НОВИЦЬКИЙ, ORCID: 0000-0002-3304-7492
Інститут загальної енергетики НАН України, вул. Антоновича 172, м. Київ, 03150, Україна
СВІТОВИЙ ДОСВІД УТИЛІЗАЦІЇ МЕТАНУ НА ЗАКРИТИХ ВУГІЛЬНИХ ШАХТАХ
Проаналізовано світовий досвід з оцінки стану виділення метану із закритих шахт
та можливостей його використання для економіки країни при розробленні газо-
вих ресурсів. Державні регулюючі органи, підприємства нафтогазового сектору,
інші установи мають враховувати потенційні небезпеки, пов’язані з триваючим
виділенням метану після закриття шахт і виведення їх з експлуатації та підви-
щення керованості процесами скорочення викидів. Важливими супутніми пере-
вагами видобутку і утилізації метану із закритих шахт є значне зниження ризику
неконтрольованих викидів на поверхні землі, експлуатація газових ресурсів, які в
іншому випадку стають відходами, і скорочення викидів парникових газів.
К л ю ч о в і с л о в а: викиди метану, проекти утилізації, закриті шахти, дебіт ме-
тану, потенційна небезпека.
© М.О. ПЕРОВ, І.Ю. НОВИЦЬКИЙ, 2021
31
Світовий досвід утилізації метану на закритих вугільних шахтах
ISSN 1562-8965. The Problems of General Energy, 2021, issue 4(67)
видобуток вугілля буде і далі відігравати значну
роль у структурі енергетичного балансу, а закриті
шахти будуть замінюватися новими. Таким чином,
сумарний обсяг викидів на закритих шахтах і тих,
що закриваються, може бути істотним і, ймовір-
но, буде все більш значущим. У 2010 р. на МЗШ
припадало 17% загальносвітового обсягу викидів
шахтного метану і, згідно з прогнозами, в 2050 р.
ця частка може збільшитися до 24% [2].
Припинення видобутку вугілля у зв’язку з ви-
снаженням комерційно рентабельних запасів ву-
гілля не зупиняє викиди газів. Важливо оцінити
масштаб існуючої проблеми МЗШ і потенційні
рівні викидів у зв’язку з наявністю ризиків не-
контрольованих поверхневих викидів парникових
газів і можливостей їх використання.
Ризики поверхневих газових викидів станов-
лять особливу небезпеку в густонаселених райо-
нах з розвинутою вугледобувною промисловістю.
У багатьох випадках ризик може бути зменшений
шляхом пасивної вентиляції. У районах, де вияв-
лені великі обсяги МЗШ, можуть існувати можли-
вості для активного видобутку і використання газу
в якості екологічно чистого енергетичного ресурсу.
Активний видобуток газу також допоможе звести
до мінімуму ризики поверхневих викидів.
З припиненням видобутку зазвичай припиня-
ється відкачування підземних вод, що застосову-
ється для запобігання затоплення діючої шахти, що
призводить до затоплення виробок. Це здатне та-
кож привести до поступового скорочення доступ-
ного ресурсу МЗШ і в потенціалі може послабити
зв’язок між місцем видобутку газу і колекторами
газу. Ступінь затоплення може варіюватися в за-
лежності від гідрогеологічних умов, протяжності
і глибини виробок, а відкачування ґрунтових вод
може бути продовжене в цілях захисту глибших
гірничих виробок від ризиків затоплення.
Тому при закритті шахти слід вивчити потен-
ційний вплив на навколишнє середовище, а також
розробити і прийняти відповідні інженерно-тех-
нічні заходи з метою зведення до мінімуму ризи-
ків для навколишнього середовища. Ці заходи, по-
ряд зі стратегією моніторингу, дозволяють ефек-
тивно управляти викидами і ризиками в період
після закриття шахти.
Оцінка потенціалу видобутку і експлуатації
МЗШ може проводитися одночасно з оцінкою
ризиків в області безпеки і стану навколишнього
середовища поряд з оцінкою відповідних заходів
контролю. Наявність метану у виведеній з експлу-
атації шахті не є достатньою підставою для роз-
робки програми видобутку і утилізації МЗШ.
Аналіз літературних джерел за даною темати-
кою свідчить про різні, іноді суперечливі підходи
до вирішення даної задачі, що говорить про необ-
хідність розширення досліджень у даному напря-
мі [3–5]. Вилученню метану закритих шахт при-
свячено порівняно невелику кількість публікацій,
а роботи, в основному, присвячені визначенню
ресурсів метану і методичним підходам до їх оці-
нювання [6–8].
Застосовувані методики повинні бути заснова-
ні на надійних фізичних принципах, передбачати
використання надійних джерел даних, визнава-
ти фактори невизначеності й потенційні ризики.
Невизначеність в оцінках неминуча через труд-
нощі отримання точних даних про проникнення
води в покинуті виробки та потенційні проблеми,
пов’язані з припливом повітря при збільшенні
тиску всмоктування. Запаси метану повинні бути
скореговані з урахуванням такої невизначеності.
Не всі виведені з експлуатації шахти підходять
для проектів з МЗШ. Повинні існувати сприятливі
гірничо-геологічні умови, але найбільш важливою
умовою є наявність належного кінцевого спожива-
ча для формування попиту на газ. Однак в деяких
країнах у рамках проектів по вуглецевим залікам
може бути доцільним утилізувати газ шляхом фа-
кельного спалювання. Досвід показує, що зусилля,
прикладені на етапах попередньої оцінки еконо-
мічної доцільності та техніко-економічного об-
ґрунтування проекту, можуть значно скоротити як
експлуатаційні проблеми, так і майбутні витрати.
Стаття спрямована на конкретизацію світо-
вого досвіду з оцінки стану виділення метану
із закритих шахт та можливостей його викорис-
тання для економіки країни разом з газом розро-
блюваних родовищ. Державні регулюючі органи,
органи нафтогазового сектору та інші установи
повинні враховувати ресурси метану шляхом ви-
явлення потенційних небезпек, пов’язаних з три-
ваючим виділенням метану після закриття шахт
і виведення їх з експлуатації та підвищення ке-
рованості процесами скорочення викидів. Важ-
ливими супутніми перевагами видобутку і ути-
лізації МЗШ є значне зниження ризику неконтр-
ольованих викидів на поверхню, експлуатація
газових ресурсів, які в іншому випадку стають
відходами. Проекти з вилучення та утилізації
МЗШ також сприяють досягненню цілей в галу-
зі сталого розвитку, що стосуються недорогих та
екологічно чистих джерел енергії та діяльності
по боротьбі зі зміною клімату.
Пов’язані зі зміною клімату вимоги і конку-
ренція з боку поновлюваних джерел енергії і при-
родного газу знижують залежність від вугілля як
джерела енергії. Багато промислово розвинених
країн переживають значний спад у видобутку
вугілля і закривають шахти. Однак навіть у роз-
винених країнах і в країнах, що розвиваються, з
активно функціонуючою вугільною промисло-
32
М.О. ПЕРОВ, І.Ю. НОВИЦЬКИЙ
ISSN 1562-8965. The Problems of General Energy, 2021, issue 4(67)
вістю закриття шахт є частиною циклу освоєн-
ня природних ресурсів. У той час, як реалізація
програм закриття вугільних шахт може скоротити
пропозицію вугілля, можливість викидів метану
може зберігатися протягом десятиліть (причому
найвищі, найбільш комерційно рентабельні обся-
ги викидів можливі в першому десятилітті після
закриття шахти).
Країни докладають значних зусиль, спрямова-
них на стимулювання каптування і утилізації газу
на діючих вугільних шахтах, проте приділяють
менше уваги скороченню викидів і використанню
метану на закритих шахтах. Крім пом’якшення
наслідків зміни клімату, вилучення та утилізація
МЗШ можуть також принести важливі соціальні
вигоди. Вилучення і утилізація МЗШ можуть за-
безпечити створення нових робочих місць, що є
хоча і порівняно невеликим, але, тим не менш, по-
зитивним внеском. Там, де ресурси МЗШ значні,
можуть з’явитися можливості для створення інду-
стріальних парків, розробки потенційно дешевого
чистого палива, що забезпечують привабливі ви-
годи комерційним підприємствам.
Технології та методи управління дозволяють
налагодити видобуток метану на виведених з екс-
плуатації шахтах, що забезпечує значні вигоди в
області охорони навколишнього середовища, со-
ціально-економічній сфері та в забезпеченні гро-
мадської безпеки.
Методи видобутку газу на виведених з експлу-
атації шахтах відрізняються від методів, застосо-
вуваних для каптажу і вилучення газу на діючих
шахтах. Після ізолювання шахти від атмосфери
газ з усіх підземних джерел стає потенційно до-
ступним для видобутку на одній виробничій ді-
лянці. У складі газу, що вилучається на надійно
ізольованій виведеній з експлуатації багатогазовій
шахті, концентрація метану зазвичай становить
15–90% і кисень відсутній. Іншими основними
газоподібними компонентами можуть бути азот,
в тому числі деоксигеніроване повітря, і діоксид
вуглецю. Іноді можуть бути присутніми оксид вуг-
лецю в низькій концентрації і сліди вуглеводнів,
зокрема етану.
Доступ до закритих гірничих виробок для ви-
добутку газу здійснюється через колишні стовбу-
ри або штольні. Якщо вони не придатні для цього
(наприклад, якщо вони заповнені і в них не про-
кладений вентиляційний трубопровід), то для
проходки підземних виробок може бути пробуре-
на газовідвідна свердловина з поверхні. Спочат-
ку пластовий тиск може бути достатнім для ви-
робництва МЗШ на поверхні. Однак, у кінцевому
рахунку, для відбору газу з пустот шахти, в тому
числі з раніше виробленого (обваленого) просто-
ру, із законсервованих ділянок або з розвантаже-
ного на місці вугільного масиву, потрібна відкачка
або розрідження. За концентрацією метану склад
газу може бути різним не тільки в кожній шахті, а
й на різних ділянках однієї шахти. Основним фак-
тором, що впливає на якість газу, є розбавлення
повітрям, яке поступає в шахту з недостатньо гер-
метизованих виходів на поверхню. Неконтрольо-
ване надходження повітря знижує концентрацію
метану в газоповітряній суміші, а також обмежує
досяжні показники тиску всмоктування і дебіту.
Для забезпечення якості і об’єму газу необхідно
звести до мінімуму надходження повітря. Пові-
тря, що поступає в покинуту шахту, може в дея-
ких випадках привести до самозаймання і викиду
оксидів вуглецю.
Кількість доступного для вилучення МЗШ за-
лежить від різних чинників, включаючи обсяг
пласта вугільного масиву, порушеного видобу-
ванням, залишковий вміст газу у вугіллі, що зали-
шився на місці, і швидкість затоплення виробок.
Окремі невелик і проекти з видобутку МЗШ на
шахтах навряд чи будуть комерційно життєздатні,
якщо їх не об’єднати. Об’єднання малих і серед-
ніх проектів з видобутку МЗШ з програмами ути-
лізації шахтного метану (ШМ) на діючих шахтах
сприяло б підвищенню гнучкості й рентабель-
ності вилучення метану за рахунок використання
джерела газу для задоволення пікових потреб, або
закачування його до колектору для зберігання на
майбутні потреби.
За інформацією, на деяких шахтах в європей-
ських країнах дебіт МЗШ дорівнює або навіть
перевищує дебіт ШМ, одержуваного на діючих
шахтах [9]. У цих випадках може бути присутнім
значний обсяг відносно недавно утвореного біо-
генного метану.
Факельне спалювання МЗШ з метою скорочен-
ня викидів в даний час не є широко поширеною
практикою, за винятком випадків, коли це необ-
хідно з міркувань безпеки і/або охорони навко-
лишнього середовища. Це може суперечити умо-
вам ліцензій, які видаються суб’єктам газового
сектора в деяких країнах, а стимулів для факель-
ного спалювання МЗШ мало. Винятком є США,
де проекти по МЗШ можуть бути учасниками
ряду вуглецевих ринків.
Запаси МЗШ. Обсяг вилученого з вугільного
пласта МЗШ залежить від потужності покладу і
залишкової газоносності вугільних пластів після
видобутку в межах зони впливу проведення ко-
лишніх гірничих робіт.
Запаси МЗШ – це обсяг газу, який може бути
вилучений з урахуванням показників затоплення.
Затоплення поступово ізолює джерела МЗШ по
мірі підйому води в старих виробках. Внаслідок
цього не тільки скорочується обсяг доступно-
33
Світовий досвід утилізації метану на закритих вугільних шахтах
ISSN 1562-8965. The Problems of General Energy, 2021, issue 4(67)
го газового колектору, а й може бути ізольована
частина виробок шляхом затоплення сполучених
штреків. Локалізоване затоплення може обме-
жити здатність встановлених на поверхні відка-
чувальних насосів, створюючи негативний тиск
всмоктування в усіх виробках закритих шахт. Дані
про відкачування води до закриття шахти, дають
уявлення про ймовірне надходження води, проте
герметизація входів у шахту і ліквідація зв’язку з
поверхневими водами може знизити це значення.
Скидання ґрунтових вод на поверхню підпа-
дає під дію обмежувальних екологічних норм, що
здатне ускладнити це завдання і збільшити витра-
ти. Тому рівень води у виведеній з експлуатації
шахті є важливим обмеженням для реалізації про-
ектів по МЗШ. Найчастіше існує лише обмежена
можливість для використання МЗШ з шахт до їх
затоплення. Підземні штреки забезпечують шля-
хи передачі тиску всмоктування від встановлених
на поверхні насосів в основні газові колектори.
Всмоктування необхідно для створення граді-
єнта тиску і підтримки десорбції газу з вугілля.
Чим менше тиск всмоктування, тим менше обсяг
витягуваного газу. Тому процес видобутку газу в
значній мірі залежить від десорбції газу з осно-
вних вугільних пластів, що надходить у виробле-
ний простір, і від насосів, що відкачують газ, який
просочується через численні перемички; підтрим-
ка дебіту можлива лише при невеликих витоках
через велику кількість перемичок. При низьких
показниках дебіту втрати тиску через перемички
незначні. Іноді ефективність видобутку газу може
бути поставлена під загрозу в разі витоків свіжого
повітря в гірничі виробки через погано гермети-
зовані виходи на поверхню.
На шахтах, які були виведені з експлуатації за
кілька років до установки системи газовидобут-
ку, шахтні води могли накопичуватися в деяких
вироблених просторах і витісняти метан в штре-
ки і неглибокі виробки. Газ, що витісняється,
може бути доступний для видобутку і під тиском
спочатку забезпечувати високий дебіт. Однак за-
гальний обсяг доступного газу може бути занадто
малий для обґрунтування програм комерційного
видобутку МЗШ. Після затоплення виробленого
простору, пов’язані з ним основні джерела газу
більше не можуть виділяти газ в гірничі виробки,
тому для відновлення процесів десорбції потріб-
но осушення.
В цілому обсяг вилученого МЗШ залежить від:
залишкового вмісту газу в будь-якій газоносній
породі або вугільному пласті в межах зони впли-
ву; обсягу пустотного простору ліквідованих ви-
робок і швидкості затоплення; взаємозв’язку діля-
нок, на яких в минулому видобувалося вугілля, і
вироблених просторів; десорбційних характерис-
тик вугілля і тиску газу; якості ізолюючих пере-
мичок на поверхні.
Прогнозування дебіту МЗШ. Потенційний
дебіт газу, що видобувається, можна оцінити на
основі даних про викиди газу на шахті, виміряних
до її закриття, шляхом експонентних або степене-
вих кривих спаду. Фактичні значення дебіту мож-
на визначити шляхом випробування на приплив
з використанням відкачувального насосу. Оче-
видно, що швидке затоплення може призвести до
стрімкого зниження дебіту і значного скорочення
вилученого обсягу. Високий тиск газу в ліквідо-
ваних гірничих виробках може бути завищеним
показником через підвищення рівня води в добре
герметизованій системі.
Для оцінки викидів МЗШ на виведених з екс-
плуатації шахтах часто використовуються екстра-
польовані криві спаду на основі даних вимірювань.
Однак екстраполяція об’ємів викидів МЗШ лише
на основі декількох джерел даних свідомо ненадій-
на, оскільки не враховує обсяги різних пустотних
просторів в різних розроблюваних пластах і, відпо-
відно, відмінності в припливі води.
Надійний процес визначення ймовірного об-
сягу МЗШ, доступного для використання, вклю-
чає розрахунки балансових запасів МЗШ на
основі гірничо-геологічних даних і даних про
залишковий вміст газу. Межі колектору визна-
чаються розміром колишніх зон розвантаження
лави, а ресурси газу – як залишковий вміст газу у
вугільному масиві, зруйнованому в ході розроб-
ки лави в минулому.
Обсяг вилученого газу залежить від взаємо-
зв’язку гірських виробок, стандартів герметизації
входів і швидкості затоплення. Останній показник
можна оцінювати по кожному пласту, використо-
вуючи дані про швидкість припливу води і оцінки
пустотного простору на кожному експлуатаційно-
му горизонті. Таким чином, обсяг запасів МЗШ є
функцією глибини затоплення.
Стратегії видобутку газу. При формулюванні
стратегії видобутку газу слід розглянути різні ва-
ріанти з метою забезпечення максимального при-
бутку і отримання вигоди замовниками:
− видобуток максимально можливого обсягу
газу перед закриттям з використанням традицій-
них методів дегазації при забезпеченні доступу
до основних місць видобутку газу і контролю за
процесом;
− можливість максимального обсягу видобут-
ку після закриття і проведення робіт з герметизації
на ранньому етапі, поки дебіт газу найвищий, а та-
кож вилучення максимального обсягу газу до лікві-
дації джерел дегазації внаслідок їх затоплення;
− видобуток МЗШ з метою задоволення попи-
ту конкретних споживачів.
34
М.О. ПЕРОВ, І.Ю. НОВИЦЬКИЙ
ISSN 1562-8965. The Problems of General Energy, 2021, issue 4(67)
Слід також розглянути питання про оптимізацію
використання джерел МЗШ, що виснажуються:
− видобуток і використання МЗШ при дебі-
ті менше максимального при ризику скорочення
розроблюваних запасів газу внаслідок триваючо-
го припливу грунтових вод;
− видобуток МЗШ тільки з метою задоволен-
ня пікового попиту, з тим щоб скористатися пере-
вагами високих пікових тарифів на виробництво
енергії;
− комбіноване виробництво енергії з викорис-
танням природного газу в районах, де вартість ви-
добутку МЗШ менше закупівельної ціни природ-
ного газу;
− використання пересувних комплексних ге-
неруючих систем з метою перерозподілу надлиш-
кової потужності при наявності альтернативних
об’єктів і готовності до отримання зайвого устат-
кування.
Варіанти утилізації МЗШ. Для проектів по
МЗШ є різні варіанти утилізації, аналогічні тим,
які пропонуються щодо використання природного
газу. При виборі найбільш відповідного варіанта
кінцевого використання необхідно враховувати
ціни на енергоносії, домовленості про передачу
газу і електроенергії, заходи регулювання і сти-
мулювання, інфраструктуру і доступ, планування,
екологічні питання і вимоги замовників.
Залежно від якості газу та інших чинників,
варіанти утилізації метану в комерційних цілях
включають: виробництво електроенергії; комбі-
новане виробництво тепла та енергії в промисло-
вих і/або міських районах; комерційні поставки
на ринок природного газу за існуючими газопро-
водами; споживання місцевою промисловістю
тепла, що доставляється по місцевих трубопро-
водах; закачування природного газу з вмістом
МЗШ низької якості в обсягах, що забезпечують
дотримання технічних умов для трубопроводів;
використання в якості сировини для хімічної про-
мисловості; використання в мікротурбінних уста-
новках малої потужності і паливних елементах;
паливо для транспортних засобів; монетизовані
пільги, пов’язані зі скороченням викидів парнико-
вих газів (наприклад, факельним спалюванням).
Найбільш поширеними варіантами утилізації ме-
тану в комерційних цілях є виробництво енергії
і продаж з використанням трубопроводів природ-
ного газу. Кожен технологічний варіант утилізації
МЗШ має свої специфічні обмеження, переваги і
недоліки [6, 10] (табл. 1).
Оцінка впровадження проектів з видобутку
і утилізації МЗШ. На сьогоднішній день проек-
ти по МЗШ, в основному, здійснювалися з метою
постачання газу місцевій промисловості за міс-
цевим розподільним трубопроводом або вироб-
ництва електроенергії за допомогою розташова-
них на об’єкті модульних двигунів внутрішнього
згорання з електричним (іскровим) запалюван-
ням. Вибір варіанта кінцевого використання
обумовлений місцевими і національними цінами
на енергоносії, вимогами місцевого ринку, тран-
спортними витратами та інвестиційною вартіс-
тю проектів. Наприклад, у Великій Британії по-
будовані спеціальні трубопроводи для поставок
МЗШ промисловим споживачам.
Використання МЗШ для закачування в трубо-
проводи і генерації тепла має переваги в плані
простоти видобутку та постачання, низьких капі-
тальних витрат і гнучкості ринку. Однак там, де
налагоджено постачання природного газу, може
виникнути необхідність в МЗШ за нижчою ви-
грашною ціною з метою збереження частки на
ринку. До факторів, що впливають на використан-
ня МЗШ як паливного газу, відносяться: витрати
на компримування газу для безпосереднього за-
качування в розподільну мережу трубопроводів;
допустимий склад газу для закачування; близь-
кість існуючих трубопроводів і необхідність бу-
дівництва трубопровідної мережі; дотримання
мінімальних вимог до газу протягом періоду по-
стачання; доступ до джерел альтернативних ви-
дів палива для збагачення газу або забезпечення
резервного постачання; доступ до системи газо-
постачання, контроль і регулювання подачі газу в
систему газопостачання; наявність газосховищ на
місці або поблизу споживачів і необхідність в них;
близькість місцевих промислових споживачів; не-
обхідність і вартість газопідготовки; наземний до-
ступ до трубопровідної мережі або сховища.
Якщо якість і обсяги видобутку газу високі, а
проект вилучення МЗШ розташований поблизу
газопровідної мережі, то продаж газу для розши-
рення ринку може стати привабливим варіантом.
Продаж МЗШ і його подача в комерційні трубопро-
води можуть здійснюватися, якщо газ, що видобу-
вається, відповідає певним критеріям. Оператори
трубопроводів найчастіше пред’являють до якості
газу досить жорсткі вимоги, які повинні бути до-
тримані до того, як газ буде закачаний. Межі по
концентрації встановлюються з метою захисту від
необмеженого припливу токсичних газів, вологи,
діоксиду вуглецю і кисню. Наявність вологи і ді-
оксиду вуглецю в трубопроводі може привести до
корозії, утворення токсичних газів – до формуван-
ня небезпечних умов на місці кінцевого викорис-
тання, а кисню – до небезпеки вибуху.
МЗШ може також використовуватися в па-
ливних елементах і мікротурбінах з метою задо-
волення потреб у виробництві електроенергії на
місці або для обслуговування споживачів з низь-
ким енергоспоживанням, проте ці технології в
35
Світовий досвід утилізації метану на закритих вугільних шахтах
ISSN 1562-8965. The Problems of General Energy, 2021, issue 4(67)
Таблиця 1. Характеристики варіантів кінцевого споживання МЗШ
Варіант
кінцевого
використання
Використання Переваги Недоліки Концентрація
СН4, %
Закачування
в трубопровід
природного газу
Висока якість
МЗШ (очищений)
Еквівалент природного
газу, привабливий на
ринках з високими
цінами на газ і
добре розвиненою
трубопровідною
інфраструктурою
Потребується МЗШ
високої якості, джерела
якого розташовані
поблизу трубопроводу
природного газу або мають
доступ до нього. У разі
невідповідності вимогам
до якості необхідне дороге
очищення
95–97
Закачування
природного газу
Закачування
МЗШ низької
якості в
трубопроводи
природного газу
Сприяє використанню
МЗШ низької якості,
який в іншому випадку
був би випущений в
атмосферу
Може додаватися лише
в певному обсязі з
метою забезпечення
дотримання технічних
умов для природного газу;
комерційне застосування
вкрай обмежене
внаслідок низької
ціни на МЗШ. Перед
закачуванням потрібно
виключити можливість
утворення потенційно
вибухонебезпечних
сумішей
більше 25
Промислове для
безпосереднього
використання з
метою генерації
тепла
Газ середньої
якості для
використання
в промислових
і комерційних
цілях і опалення
житлових районів
Низьковитратне
джерело енергії,
потрібна мінімальна
газопідготовка, може
видобуватися за запитом
Можуть виникати
проблеми в плані
обсягу і якості газу для
довгострокових поставок;
вартість прокладки
місцевого трубопроводу
або підключення до
існуючого промислового
трубопроводу
більше 35
Виробництво
енергії і
використання
відпрацьованого
тепла
Газові двигуни-
генератори, що
забезпечують
при необхідності
рекуперацію
тепла
Добре зарекомендовані
технології можуть
забезпечити генерацію
залежно від попиту
в необхідних
межах; можливість
використання в період
пікових навантажень
з високими тарифами;
можливість використання
відпрацьованого тепла
Значні капітальні
вкладення; можливість
використання там, де
відносно висока ціна
на електроенергію;
невизначеність в
плані забезпечення
витрат і якості газу
в довгостроковій
перспективі; виснаження
ресурсів газу з плином
часу; підключення до
мереж може бути дорогим
більше 35
Інше
використання
Сировина
для хімічної
промисловості;
КПГ і СПГ для
транспортних
засобів;
мікротурбіни і
паливні елементи
Точкове використання,
прив’язка до місця і
залежність від попиту
Як правило, вимагає
дорогого очищення;
звичайно потрібен
газ, якість якого за
процентним вмістом СН4
не нижче якості газу для
трубопроводів
менше 35
36
М.О. ПЕРОВ, І.Ю. НОВИЦЬКИЙ
ISSN 1562-8965. The Problems of General Energy, 2021, issue 4(67)
даний час є витратними через їх, як правило, не-
велику потужність.
Проект з утилізації МЗШ може включати видо-
буток і використання газу на одній або декількох
виведених з експлуатації шахтах. Спільна реаліза-
ція проектів по МЗШ і ШМ на діючих шахтах буде
вигідною. У той час як МЗШ може добуватися в
міру необхідності, витяг МШ має бути безперерв-
ним для забезпечення безпеки діючої шахти. Тому
з метою задоволення пікового попиту на газ МЗШ
може використовуватися спільно з ШМ. У разі
низького попиту виведена з експлуатації шахта
може служити сховищем ШМ. Наявність декількох
джерел газу вигідно в плані підвищення надійності
газопостачання та забезпечення можливостей для
контролю і підтримки бажаного рівня чистоти газу.
Незалежно від кінцевого використання, для
проектів по МЗШ потрібно, щоб газ постачався
з заданими витратами і концентрацією протягом
всього терміну дії поставки. З метою ефектив-
ного управління проектом потрібно передбачити
процеси, які призведуть до зміни складу, тиску
і дебіту газу, і, зокрема, можуть мати наслідки,
пов’язані з підвищенням рівня води в шахті. Тому
в ліквідованих виробках необхідно проводити
контроль припливу і рівня води.
Теплотворна здатність газу (скоригована на
стандартні умови температури і тиску за відсут-
ності вологи) є кращим на міжнародному рівні
показником енергопостачання, який повинен ви-
користовуватися в якості основи при вирішенні
питань договірного характеру і для оцінки роботи
системи використання МЗШ.
До факторів, що впливають на вибір варіанта
використання МЗШ для виробництва енергії, від-
носяться: розташування, потужність і клас існую-
чої електророзподільної інфраструктури; доступ
і плата за підключення до національної системи
постачання; пов’язані з вимірюванням і конт-
ролем витрати для поставки виробленої енергії;
вимоги до потужності місцевого користувача; по-
тенціал об’єктів місцевої інфраструктури; вимоги
щодо земельних ресурсів та доступу; використан-
ня відпрацьованого тепла на об’єкті або на місці;
існування пільгових тарифів або інших субсидій
на чисту енергію.
Викиди і використання МЗШ в окремих
країнах. У табл. 2 представлені відомості про
масштаб проектів зі скорочення викидів у про-
відних країнах з видобутку МЗШ. Слід зазна-
чити, що викиди на багатьох закритих шахтах
часто оцінюються за показниками якості, а не
кількісно, причому оцінки проводяться на осно-
ві прийнятих методик, зокрема [11, 12]. Ці дані
значно відрізняються від показників викидів, за-
реєстрованих на діючих шахтах, які найчастіше
вимірюються як в цілях відстеження екологічних
показників, так і моніторингу в галузі охорони
здоров’я та техніки безпеки. В цілому це призво-
дить до більшої невизначеності щодо зареєстро-
ваних викидів МЗШ.
Китай. Потенційні ресурси МЗШ були вияв-
лені в Китаї [13]. За повідомленнями, закинутими
вважаються щонайменше 30000 вугільних шахт,
розташованих в міських та сільських районах,
проте більшість з них, ймовірно, занадто малі,
щоб розробка проектів по МЗШ була доцільною.
Крім того, були виявлені 120 виведених з експлу-
атації державних вугледобувних підприємств. На
50 з них, за повідомленнями, є можливості для
видобутку МЗШ. У 2017 р. були закриті підпри-
ємства із загальною продуктивністю 150 млн т
вугілля. Проте можливості по вилученню МЗШ в
Китаї обмежені в силу ряду факторів, включаючи
часто високі темпи затоплення, інтенсивність ви-
добутку, що веде до ліквідації більшості джерел
газу в деяких районах, і недосконалу нормативно-
правову базу щодо власності на землю, майно, ре-
сурси і відповідальності за їх використання після
закриття шахти. У роботі [14] наводяться два при-
клади проектів по МЗШ і опис двох потенційних
ділянок майбутньої діяльності.
Німеччина. Згідно з міжнародною базою Да-
них про проекти з шахтного метану, в Німеччині
Таблиця 2. Провідні країни з видобутку МЗШ
Країна Кількість проектів Скорочені викиди
(млн т екв. СО2)
Використання МЗШ
Китай Дані відсутні В незначній кількості Дані відсутні
Чехія 10 0,36 Виробництво енергії
Франція 5 10,6 Промисловість
Німеччина 40 5,71 Виробництво енергії
Велика Британія 20 0,64 Виробництво енергії
США 20 2,70 Продаж по мережі
Примітка. Джерело: EPA, 2015, CMM Country Profi les; EPA, 2017, U.S. GHG Inventory.
37
Світовий досвід утилізації метану на закритих вугільних шахтах
ISSN 1562-8965. The Problems of General Energy, 2021, issue 4(67)
реалізовано понад 35 проектів по МЗШ, і всі вони
пов’язані з виробництвом електроенергії або ком-
бінованим виробництвом теплової та електричної
енергії. Станом на 2015 р. налічувалося 94 уста-
новки для виробництва теплової та електричної
енергії, що спалюють МЗШ (один проект зазви-
чай охоплює декілька установок), сукупної вста-
новленої генеруючої потужністю 120 МВт. У рам-
ках цих проектів по МЗШ виробляється більше
500 МВт·год електроенергії і 75·МВт год тепла в
рік і вдається запобігти 2,3 млн т викидів CO2 екв.
[15]. Реалізація більшості проектів з МЗШ в Ні-
меччині почалася на початку 2000-х років, коли,
відповідно до оновленої політики країни в галузі
відновлюваних джерел енергії, було встановле-
но спеціальний пільговий тариф на виробництво
електроенергії на основі спалювання МЗШ і ШМ.
У той же час, за повідомленнями, щорічні викиди
ПГ на виведених з експлуатації шахтах скороти-
лися з 5 млн т CO2 екв. у 2000 р. до приблизно
18000 т CO2 екв. в 2015 р. У 2015 р. у Німеччині
в рамках діючих проектів по МЗШ, за оцінками,
було утилізовано 99% сукупних викидів метану
на виведених з експлуатації шахтах [16].
Франція. У Франції остання вугільна шахта
Ла-Ув була закрита в 2004 р., роботи по капта-
жу і утилізації МЗШ почалися в 1978 р. у відпо-
відь на нафтову кризу, яка виникла на Близько-
му Сході у 1973 р., та призвела до зростання цін
на нафту протягом декількох років. З тих пір на
ряді газових вугільних шахт, які виведені з екс-
плуатації на півночі Франції, ведеться видобуток
газу, який закачується в газопроводи і викорис-
товується для вироблення електроенергії. Про-
тягом багатьох років цією діяльністю займалася
компанія «Газенор», колишня дочірня компанія
національної вугільної компанії Франції «Шар-
бонаж де Франс», яка була ліквідована в 2008 р.
Основними джерелами газу є три вугледобувних
підприємства в Авійоні, Дівйоні і Дезірі. [17]. У
2016 р. компанію «Газенор» придбало відкрите
акціонерне товариство «Французька енергетична
компанія», що контролює в даний час на умовах
концесійного договору ділянки площею при-
близно 1500 км2 і займається видобутком газу на
виведених з експлуатації шахтах і виробництвом
електроенергії на п’ятьох електростанціях з вста-
новленою потужністю 9 МВт. У 1978–2018 рр. в
Авійоні було видобуто 1068 млн м3 метану, а в
Дівйоні і Дезірі – 325 млн м3 і 145 млн м3 відпо-
відно. У 2018 р. сукупний річний видобуток газу
на цих трьох шахтах склав 26 млн м3 метану. За
оцінками «Французької енергетичної компанії»,
щорічно вдається запобігти більше 600 тис. т ви-
кидів діоксиду вуглецю за рахунок використання
метану в якості палива-замінника вугілля.
Велика Британія. До 1990 р. у Великій Бри-
танії було закрито майже 80% підземних вугле-
добувних підприємств, і до 2010 р. значна частка
МЗШ викидалася в атмосферу або утилізувалася
[18]. Видобуток МЗШ на малих шахтах вважа-
лася нерентабельним, вуглевидобувні підприєм-
ства і шахти з низьким вмістом газу були закриті
більше десяти років і затоплені. До 2018 р. ви-
добуток вугілля було припинено в 150 районах
вуглевидобутку, було розроблено майже 30 про-
ектів по використанню МЗШ з метою вироблен-
ня електроенергії та газопостачання, реалізація
яких необов’язково почалася одночасно. Станом
на 2017 р. здійснювалися 13 проектів з МЗШ: 12
проектів з виробництва електроенергії (сукупної
встановленою потужністю 78 МВт) і один про-
ект із закачування газу в трубопроводи. В рамках
реалізованих у Великій Британії проектів з МЗШ
утилізується близько 58% викидів метану на ви-
ведених з експлуатації шахтах. Викиди метану на
виведених з експлуатації шахтах скоротилися у
Великобританії з 1,4 млн т CO2 екв. у 2000 р. до
0,441 млн т CO2 екв. у 2015 р.
США. У США нараховується 7500 виведених з
експлуатації шахт, 524 з яких вважаються газови-
ми [19]. Хоча в США проекти з МЗШ традиційно
реалізуються в цілях закачування газу в існуючі
трубопроводи природного газу, кількість енерге-
тичних проектів з МЗШ і проектів з факельного
спалювання МЗШ збільшилася в останні роки.
В цілому на 45 вугільних шахтах реалізується 19
проектів з МЗШ. До них відносяться комбіновані
проекти, включаючи три проекти по МЗШ, кожен
з яких охоплює 3–5 шахт, один проект з МЗШ,
який використовує метан, що видобувається на
14 шахтах, і три проекти з МЗШ, які об’єднують
існуючі проекти з ШМ [20]. Внаслідок зростання
використання МЗШ чисті викиди метану на виве-
дених з експлуатації шахтах скоротилися з 8,8 млн
т CO2 екв. у 2000 р. до 6,4 млн т CO2 екв. у 2017 р.
Загальний обсяг вивільненого МЗШ збільшився
до 9,2 млн т CO2 екв. в 2017 р., з яких 2,7 млн т
CO2 екв. використовується для виробництва енер-
гії і продажу газу через трубопровідні системи
[21]. Хоча в США видобуток вугілля, як і раніше,
є важливим елементом енергетичного комплексу,
кількість підземних видобувних підприємств ско-
ротилося з 583 у 2008 р. до 237 у 2017 р. внаслідок
використання конкурентних видів палива і трива-
ючої тенденції зростання продуктивності видо-
бутку вугілля в лавах. Закриття останнім часом
багатьох шахт може забезпечити можливості для
рентабельної експлуатації ресурсів МЗШ.
Україна. Для адекватної інтерпретації геоло-
гічних даних при оцінці запасів метану, що за-
лишився на старих шахтних полях, необхідно
38
М.О. ПЕРОВ, І.Ю. НОВИЦЬКИЙ
ISSN 1562-8965. The Problems of General Energy, 2021, issue 4(67)
деталізоване вивчення процесів міграції метану
з виробленого простору закритих шахт на земну
поверхню. Процес емісії метану на поверхню є
некерованим процесом і може продовжуватися
десятиліттями. У разі виділення метану на по-
верхню гірничого шахтного відводу, будівництво
приміщень господарського та житлового призна-
чень може становити небезпеку для їх подальшої
експлуатації або зовсім неможливе без проведен-
ня комплексу протидій виділенню метану.
Тільки в Донецькій області за останні 20 років
закрито більше 80 вугільних шахт і ще більше де-
сятка шахт належать до третьої групи за газонос-
ністю, на яких проводяться роботи з підготовки до
ліквідації. В Україні немає досвіду утилізації ме-
тану закритих шахт, але, з огляду на досвід інших
країн, можна очікувати, що дослідження в цьому
напрямку можуть виявитися перспективними.
Для оцінки ресурсів за метаном закритих шахт
була оброблена геологічна інформація по 114 ву-
гільним шахтам Донецької області [3]. З позицій
перспективності гірничих відводів для вилучення
техногенного метану було відібрано 16 закритих
шахт, з яких в якості пріоритетних об’єктів для
вивчення можливості вилучення метану були об-
рані чотири шахти: «Харцизька», «13 біс», «Кіров-
ська», ім. Батова. Залишковий ресурс шахтного
газу, складав 15–22% від геологічних показників
обсягів метану на діючих шахтах, а саме, емісійні
запаси метану в підробленому масиві на шахтах:
«Харцизька» – 546 млн м3; «13 біс» – 130 млн м3,
«Кіровська» – 969 млн м3; ім. Батова – 190 млн м3
(тимчасово розташовані на території ОРДЛО). На
даний час близько 12 шахт не ведуть видобування,
та переведені в категорію підготовлених до лікві-
дації. Оцінка залишкових запасів метану та мож-
ливості що до його використання, повинні уточ-
нюватися згідно проектних планів закриття шахт.
Як приклад, детальну оцінку доцільно провести
по шахтам сухої консервації «Піонер», «Родин-
ська» та «Д.С. Коротченко».
Проблема вилучення МЗШ в Україні на даний
час не має комплексного підходу до вирішення,
що особливо важливо у зв’язку з втратою контр-
олю держави над частиною Луганської та Доне-
цької областей і хаотичним, некерованим зато-
пленням шахт на цих територіях. Як наслідок,
потрапляння води на нижчі шахтні горизонти,
та процес додаткової міграції (видавлювання)
метану на діючі й закриті шахти контрольованої
території. Дана проблема більш менш вивчалась
до 2014 р. Кількість публікацій та дані щодо спо-
собів закриття шахт і реального фактажу обсягів
виділення обмежена. Роботи здебільшого при-
свячені спробам розробки методичних підходів з
оцінювання ресурсів метану.
ВИСНОВКИ
Незважаючи на зростаюче скорочення світово-
го шахтного фонду, частка викинутого техноген-
ного метану закритих шахт у перспективі може
значно збільшитися. У 2010 р. на метан закритих
шахт припадало 17% загальносвітового обсягу
викидів, згідно з прогнозами в 2050 р. ця частка
може зрости до 24%.
Світовий досвід і теоретичні дослідження емі-
сії метану на поверхню при консервації (закрит-
ті) шахт важливі для аналізу процесів виділення
метану і відповідного ступеню його подальшого
залучення в економіку України. При затопленні
шахтного простору відбувається міграція газу в
залишкові пустоти, де відбувається підвищення
тиску вільного газу у виробках над рівнем ґрунто-
вих вод. Затоплення закритої шахти зупиняє витік
метану протягом приблизно п’яти років, концен-
трація метану при цьому може досягати до 19%.
При сухій консервації витік може відбуватися при
концентраціях понад 30% протягом десяти років.
В Україні існує необхідність розробки проек-
тів, що мають реалізовуватися після припинення
видобувної діяльності шахт, і спрямовуватися на
скорочення викидів, характерних для життєвого
циклу вуглевидобутку шляхом оптимізації вилу-
чення та утилізації метану, який в іншому випад-
ку потрапляв би в атмосферу. Об’єднання малих
і середніх проектів з видобутку метану закритих
шахт разом із програмами утилізації шахтного ме-
тану на діючих шахтах, сприятиме підвищенню
гнучкості і рентабельності їх сумісного застосу-
вання за рахунок використання джерела газу для
безпосереднього забезпечення потреб енергети-
ки, або шляхом накопичення і зберігання його у
газовому сховищі при низькому рівні споживання
в конкретний період часу.
Розв’язання проблеми утилізації емісії мета-
ну закритих шахт на поверхню також дозволить
вирішити нагальні безпекові проблеми для досі
депресивних шахтарських регіонів при реструк-
туризації вугільної галузі.
1. Прекращение добычи угля не снизит до нуля
выбросы метана из шахт. Национальная ассоциация
нефтегазового сервиса. 2021. URL: https://nangs.org/
news/renewables/prekrashtenie-dobychi-uglya-ne-snizit-
do-nulya-vybrosy-metana-iz-shaht (дата звернення:
03.08.2021).
2. Kholod, N., Evans, M., Pilcer, R.C., Cote, M., &
Collings, R. (2018). Global CMM and AMM Emissions:
Implications of Mining Depth and Future Coal Production.
Global Methane Forum, April 16, 2018, Toronto, Canada.
URL: http://nbuv.gov.ua/UJRN/ftpgp_2012_15_17 (дата
звернення: 06.08.2021).
3. Гринев В.Г., Кузнецова Л.Д., Волошина Н.И., Сер-
гиенко A.И., Подрухин A.A. Изучение ресурсов шахтно-
го метана закрытых угольных шахт Донецкой области.
39
Світовий досвід утилізації метану на закритих вугільних шахтах
ISSN 1562-8965. The Problems of General Energy, 2021, issue 4(67)
Физико-технические проблемы горного производства.
2012. Вып. 15. С. 131—139. URL: http://www.irbis-nbuv.
gov.ua/cgi-bin/irbis_nbuv/cgiirbis_64.exe?I21DBN=LIN
K&P21DBN=UJRN&Z21ID=&S21REF=10&S21CNR=
20&S21STN=1&S21FMT=ASP_meta&C21COM=S&2_
S21P03=FILA=&2_S21STR=ftpgp_2012_15_17 (дата
звернення: 03.08.2021).
4. Корчагина Т.В., Ефимова Н.В., Жабин А.Б.,
Ишутина С.А.. Исследование эмиссии угольного мета-
на на поверхность из ликвидируемых шахт. Известия
ТулГУ. Науки о Земле. 2017. Вып. 4. С. 48—60. URL:
https://cyberleninka.ru/article/n/issledovanie-emissii-
ugolnogo-metana-na-poverhnost-iz-likvidiruemyh-shaht
(дата звернення: 03.08.2021).
5. Гринев В.Г., Сергиенко А.И., Подрухин А.А.
Исследования процесса миграции метана из вырабо-
танного пространства закрытых шахт. Физико-техни-
ческие проблемы горного производства. 2009. Вип. 12.
С. 74—79. URL: http://dspace.nbuv.gov.ua/bitstream/
handle/123456789/12562/11Grinev.pdf?sequence=1 (дата
звернення: 10.08.2021).
6. Руководство по наилучшей практике эффек-
тивной дегазации источников метановыделения и
утилизации метана на угольных шахтах. Серия публи-
каций ЕЭК по энергетике. № 31. ООН. 2010. 107 с.
URL: https://www.globalmethane.org/documents/BPG-
Eff ective-Methane-Drainage-Coal-Mines_2017_Russian.
pdf (дата звернення: 12.08.2021).
7. Про газ (метан) вугільних родовищ: Закон
України від 21 травня 2009 року за № 1392-VI.
8. Защита зданий от проникновения метана. Ма-
кеевка-Донбасс: МакНИИ, 2001. 61 с.
9. Backraus C. (2017). Experience with the utilization
of coal mine gas from abandoned mines in the region
of North-Rhine-Westphalia, Germany. Presentation at
Workshop on Coal Mine Methane and Abandoned Mine
Methane in the context of Sustainable Energy. United
Nations Economic Commission for Europe. Geneva,
Switzerland. URL: https://www.unece.org/fi leadmin/
DAM/energy/se/pdfs/cmm/cmm12/Workshop_2017/7.
Mr._Backhaus.pdf (дата звернення: 16.08.2021).
10. Берелл Р., Керто С. Утилизация метана
закрытых шахт: опыт Сибири и Великобритании. Со-
кращение эмиссии метана: докл. II Международной
конф. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2000. 518 с.
11. IPCC (2006). 2006 IPCC Guidelines for National
Greenhouse Gas Inventories, Vol 2: Energy Chapter,
Fugitive Emissions. 2006. Geneva, Switzerland.: URL:
https://www.ipccnggip.iges.or.jp/public/2006gl/pdf/2_
Volume2/V2_4_Ch4_Fugitive_Emissions.pdf (дата звер-
нення: 18.08.2021).
12. EPA (2004). Methane Emissions from Abandoned
Coal Mines In The United States: Emission Inventory
Methodology and 1990—2002 Emissions Estimates. 2004.
Washington, D.C. USA. URL: https://www.epa.gov/sites/
production/fi les/201603/documents/amm_fi nal_report.pdf
(дата звернення: 18.08.2021).
13. Cote M. (2018). Signifi cance of Abandoned Mine
Methane Emissions and Preparing for Projects, Global
Methane Forum UNECE Side Event, Toronto, Canada, 16
April, 2018.
14. Liu Y., Zhu Y., Liu S., & Li, W.A. (2018)
Hierarchical methane adsorption characterization through
a multiscale approach by considering the macromolecular
structure and pore size distribution. Marine and Petroleum
Geology. № 96. Р. 304—314.
15. Backhaus C. (2017). Experience with the
utilization of coal mine gas from abandoned mines in the
region of North-Rhine Westphalia, Germany. Presentation
at Workshop on Coal Mine Methane and Abandoned Mine
Methane in the context of Sustainable Energy. United
Nations Economic Commission for Europe. Geneva,
Switzerland. URL: https://www.unece.org/fi leadmin/
DAM/energy/se/pdfs/cmm/cmm12/Workshop_2017/7.
Mr._Backhaus.pdf (дата звернення: 20.08.2021).
16. Denysenko A., Evans M., Kholod N., Butler
N., Roshanka V. (2019). Legal and Regulatory Status
of Abandoned Mine Methane in Selected Countries:
Considerations for Decision Makers. EPA Publication
№ 430R19003. March 2019. URL: https://www.
researchgate.net/publication/330090549_Legal_and_
Regulatory_Status_of_Abandoned_Mine_Methane_in_
Selected_Countries_Considerations_for_Decision (дата
звернення: 20.08.2021).
17. Moulin J. (2019). Personal interview with R.C.
Pilcher, 2 July 2019. URL: https://www.globalmethane.
org/documents/1921351_R_ECE_ENERGY_128_WEB.
pdf (дата звернення: 20.08.2021).
18. Fernando S. (2011). Update of Estimated
Methane Emissions from UK Abandoned Coal Mines,
WSP Environment and Energy, Department of Energy
and Climate Change, 25th May 2011. 37 p. URL:
https://uk-air.defra.gov.uk/assets/documents/reports/
cat07/1107080945_1775-ghg-improvement-project-wsp-
report.pdf (дата звернення: 20.08.2021).
19. EPA (2017). Inventory of U.S. Greenhouse Gas
Emissions and Sinks: 1990 – 2015. U.S. Environmental
Protection Agency. Washington, DC. URL: https://www.
epa.gov/sites/production/fi les/2017-02/documents/2017_
complete_report.pdf (дата звернення: 03.08.2021).
20. Cote M. (2018). Maximizing Value of Abandoned
Mine Methane, Global Methane Forum, Toronto, Canada,
17 April 2018. 17 p. URL: https://unece.org/fi leadmin/
DAM/energy/images/CMM/CMM_CE/19._Cote.pdf
(дата звернення: 20.08.2021).
21. EPA (2019). Inventory of U.S. Greenhouse Gas
Emissions and Sinks: 1990 – 2017. U.S. Environmental
Protection Agency. Washington, DC. URL: https://
www.epa.gov/ghgemissions/inventory-us-greenhouse-
gas-emissions-and-sinks-1990-2017 (дата звернення:
18.08.2021).
Надійшла до редколегії: 02.09.2021
|
| id | systemreorg-article-794 |
| institution | System Research in Energy |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-07-19T01:22:02Z |
| publishDate | 2021 |
| publisher | General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | systemreorg/c4/18ed27034c9931baf60814575ccd7ac4.pdf |
| spelling | systemreorg-article-7942026-07-18T12:57:47Z World experience of methane utilization in closed coal mines Світовий досвід утилізації метану на закритих вугільних шахтах Perov M.O. Novytskyi I.Yu. methane emissions, utilization projects, closed mines, methane flow, potential danger викиди метану, проекти утилізації, закриті шахти, дебіт метану, потенційна небезпека The article analyzes the world experience in assessment of the methane emissions from closed mines and the possibilities of its utilization for the country's economy by natural gas producers. Government regulators, the oil and gas sector, the agencies for development and policymakers should consider methane resources by identifying potential hazards associated with the methane release after mine closure and decommissioning and improving the controllability of emission reduction measures. Important concomitant benefits of methane from closed mines extraction and utilization are a significant reduction in the risk of uncontrolled surface emissions, the exploitation of gaseous resources that would otherwise become waste, and a reduction in greenhouse gas emissions.According to the researchers, 103 billion m3 of methane was emitted from existing underground and open deposits in 2010, and another 22 billion m3 from closed mines. The total amount of 125 billion m3 for 2010 is 50% higher than the estimate of 83 billion m3 obtained by the Emissions Data System of the American Geophysical Union. This is stated in a new study by the Pacific Northwest National Laboratory of the US Department of Energy.The closure of coal mines and, consequently, methane emissions from closed mines will continue to be a pressing and important issue in the foreseeable future as countries continue to exploit and deplete their coal reserves at an ever-increasing rate. This is the case in many developed countries, where coal production is declining and mines are closing. However, this also applies to some developed and developing countries, where coal mining will continue to play a significant role in the structure of the energy balance, and closed mines will be replaced by new ones. Thus, the total emissions from closed and closed mines can be significant and are likely to be increasingly significant. In 2010, the Ministry of Foreign Affairs accounted for 17% of global emissions of mine methane and, according to forecasts, in 2050 this share may increase to 24%.Coal is paramount in ensuring the energy security of many countries and plays a significant role in mitigating energy shortages around the world. As coal reserves deplete or due to changes in the energy sector of the economy, mines are inevitably closed and decommissioned. Closure of mines can provide a small but important opportunity to use such an environmentally friendly source of energy as methane from closed mines (MSS), which can be extracted and disposed of using existing technologies.There is an urgent need to develop projects that will be implemented after the cessation of mining activities and aimed at reducing overall emissions from the life cycle of coal mining, by optimizing the extraction and utilization of methane that would otherwise enter the atmosphere.World experience and theoretical studies of methane emissions to the surface during conservation (closure) of mines are important for understanding the processes of methane release and the corresponding degree of its further involvement in the economy of Ukraine. У статті проаналізовано світовий досвід з оцінки стану виділення метану із закритих шахт та можливостей його використання для економіки країни розробниками газових ресурсів. Державні регулюючі органи, органи нафтогазового сектору, установи з перепланування і директивні органи повинні враховувати ресурси метану шляхом виявлення потенційних небезпек, пов’язаних з триваючим виділенням метану після закриття шахт і виведення їх з експлуатації та підвищення керованості процесами скорочення викидів. Важливими супутніми перевагами видобутку і утилізації метану закритих шахт є значне зниження ризику неконтрольованих викидів на поверхні землі, експлуатація газових ресурсів, які в іншому випадку стають відходами, і скорочення викидів парникових газів.За оцінками дослідників, у 2010 р. 103 млрд м3 метану було викинуто з діючих підземних і відкритих родовищ і ще 22 млрд м3 – із закритих шахт. Загальна сума в 125 млрд м3 за 2010 р. на 50% перевищує оцінку в 83 млрд м3, отриману Системою даних про викиди Американського геофізичного союзу. Про це йдеться в новому дослідженні Тихоокеанської Північно-західної національної лабораторії Міністерства енергетики США.Закриття вугільних шахт і, відповідно, викиди метану на закритих шахтах будуть, як і раніше, актуальною і важливою проблемою в майбутньому, оскільки країни продовжують експлуатувати і виснажувати свої вугільні запаси все більш швидкими темпами. Це стосується багатьох розвинених країн, де видобуток вугілля знижується, а шахти закриваються. Однак це також відноситься до деяких розвинених країн і тих, що розвиваються, де видобуток вугілля буде і далі відігравати значну роль у структурі енергетичного балансу, а закриті шахти будуть замінюватися новими. Таким чином, сумарний обсяг викидів на закритих і шахтах що закриваються, може бути істотним і, ймовірно, буде все більш значущим. У 2010 р. на викиди метану на закритих шахтах припадало 17% загальносвітового обсягу викидів шахтного метану і, згідно з прогнозами, в 2050 р. ця частка може збільшитися до 24%.Вугілля має першорядне значення в забезпеченні енергетичної безпеки багатьох країн і відіграє значну роль у пом’якшенні проблеми дефіциту енергоресурсів у всьому світі. По мірі виснаження запасів вугілля або в зв’язку із змінами в енергетичному секторі економіки шахти неминуче закриваються і виводяться з експлуатації. Закриття шахт може забезпечити невелику, але важливу можливість використання такого екологічно чистого джерела енергії, як метан закритих шахт, який за допомогою існуючих технологій можливо видобувати і утилізувати.Існує гостра необхідність розробки проектів, які будуть реалізовуватися після припинення видобувної діяльності шахт і спрямованих на скорочення в цілому викидів, характерних для життєвого циклу вуглевидобутку, шляхом оптимізації вилучення та утилізації метану, який в іншому випадку потрапляв би в атмосферу.Світовий досвід і теоретичні дослідження емісії метану на поверхню при консервації (закритті) шахт важливі для розуміння процесів виділення метану і відповідного ступеню його подальшого залучення в економіку України. General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine 2021-12-28 Article Article application/pdf https://systemre.org/index.php/journal/article/view/794 10.15407/pge2021.04.030 System Research in Energy; No. 4 (67) (2021): The Problems of General Energy; 30-39 Системні дослідження в енергетиці; № 4 (67) (2021): Проблеми загальної енергетики; 30-39 2786-7102 2786-7633 uk https://systemre.org/index.php/journal/article/view/794/688 Copyright (c) 2021 Perov M.O., Novytskyi I.Yu. https://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0 |
| spellingShingle | methane emissions utilization projects closed mines methane flow potential danger Perov M.O. Novytskyi I.Yu. World experience of methane utilization in closed coal mines |
| title | World experience of methane utilization in closed coal mines |
| title_alt | Світовий досвід утилізації метану на закритих вугільних шахтах |
| title_full | World experience of methane utilization in closed coal mines |
| title_fullStr | World experience of methane utilization in closed coal mines |
| title_full_unstemmed | World experience of methane utilization in closed coal mines |
| title_short | World experience of methane utilization in closed coal mines |
| title_sort | world experience of methane utilization in closed coal mines |
| topic | methane emissions utilization projects closed mines methane flow potential danger |
| topic_facet | methane emissions utilization projects closed mines methane flow potential danger викиди метану проекти утилізації закриті шахти дебіт метану потенційна небезпека |
| url | https://systemre.org/index.php/journal/article/view/794 |
| work_keys_str_mv | AT perovmo worldexperienceofmethaneutilizationinclosedcoalmines AT novytskyiiyu worldexperienceofmethaneutilizationinclosedcoalmines AT perovmo svítovijdosvídutilízacíímetanunazakritihvugílʹnihšahtah AT novytskyiiyu svítovijdosvídutilízacíímetanunazakritihvugílʹnihšahtah |