В прошлом году группа ученых нашего университета и Тувинского института комплексного освоения природных ресурсов зарегистрировала в Федеральной службе по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам Базу данных «Каменноугольные месторождения Тувы». Этому предшествовала кропотливая работа членов группы по систематизации и обобщению фактического материала о тувинских угольных месторождениях и результатов геологоразведочных работ, которые проводились на территории республики в советское время. По словам составителей, база данных основывается на идее интегрирования в единое хранилище разобщенных материалов о тувинских углях, опубликованных в научных статьях и монографиях сотрудников разных научно-исследовательских учреждений, в том числе Тувинского института комплексного освоения природных ресурсов Сибирского отделения Академии наук, а также сведений геологических отчетов, хранящихся в территориальном фонде информации по Республике Тыва.

При составлении базы данных использован принцип тематического структурирования наборов экспериментальных данных. Собранная информация представлена в базе в виде шести классов:

Справочники – сведения о наименованиях месторождений, видах разведочных выработок и авторах исследований;

География – сведения о географических координатах месторождений и отнесении их к территориально-административным единицам Республики Тыва, рельефах, речной сети;

Геология – данные о стратиграфии, тектонике, угленосности, морфологии, ресурсах и запасах месторождений;

Качество – сведения о физических свойствах, петрографическом, техническом и элементном составах углей и их зол;

Технология – параметры процессов промышленной переработки углей (обогащения, коксования, гидрогенизации и газификации);

Геолого-экономическая оценка – технико-экономические показатели разработок угольных месторождений.

Корреспондент встретился с одним из составителей базы данных – научным сотрудником лаборатории геоинформатики и моделирования процессов Тувинского института комплексного освоения природных ресурсов СО РАН Натальей Янчат.

Поскольку Наталья Николаевна является одним из немногих научных сотрудников, специализирующихся на изучении угольной тематики, вызывающей в последнее время наибольший интерес в республике, разговор с ней одной лишь темой базы данных не ограничился.

Общая справка. Балансовые и забалансовые запасы по Улуг-Хемскому угольному бассейну по данным на начало 2007 года оцениваются в 4017,6 миллионов тонн. При этом преобладают коксующиеся марки:

запасы угля марки Ж оцениваются в 3119,3 миллиона тонн (преимущественно на Межегейском месторождении), из них коксующиеся 3086,7 миллионов тонн;

марки ГЖ – 724,9 миллионов тонн (Каа-Хемское, Элегестское и Ээрбекское месторождения), из них коксующиеся 704,9 миллионов тонн;

марки Г – 92,4 миллиона тонн.

Угли марок Ж и ГЖ обладают высокой коксуемостью и рекомендуются в качестве спекающей основы при слоевом коксовании.

-Наталья Николаевна, запасы Улуг-Хемского угольного бассейна действительно оцениваются в 4 миллиарда тонн?

-Да, это разведанные запасы.

-Но, насколько я знаю, существуют и другие оценки?

-Разные авторы используют разные методики расчетов. В основном цифры варьируются от 14 до 16 миллиардов тонн вместе с прогнозными ресурсами. А 4 миллиарда тонн – это разведанные запасы. Эта цифра тоже может со временем измениться в сторону увеличения за счет разведки и изучения северного направления бассейна.

-Считается, что тувинские месторождения отличаются хорошим качеством, а что определяет такую характеристику?

-Все зависит от марки угля, его метаморфизма. Промышленную ценность имеют марки «жирные» (Ж) и «газовожирные» (ГЖ) – это коксующиеся марки. Они-то и преобладают на тувинских месторождениях. Из таких углей можно получать коксы разных видов, которые используются в сталелитейной промышленности. Существует немало других специальных сфер, где используется кокс, но сталелитейные заводы – главные потребители. Из этих же марок угля можно получать жидкое топливо наподобие бензина. В процессе коксования угля из него выделяются газы, которые в принципе можно сжижать и использовать как топливо.

Впрочем, качество угля само по себе вещь относительная. Например, бывает, что по всем параметрам те или иные угли могут относиться к жирным маркам, а органическая составляющая у них совершенно иная. Соответственно, промышленная ценность может оказаться совсем другой. Ведь в металлургическом процессе используется не сам уголь, а смесь, так называемая шихта. Вот эту шихту, смесь углей из разных месторождений, металлурги и используют при выплавке стали. Допустим, если жирного угля такого-то месторождения надо добавить в шихту 30-40 процентов, то нашего угля достаточно, допустим, процентов 10-15. Следовательно, с экономической стороны наш уголь получается более выгодным.

-На какие свойства обычно обращают внимание при оценке качества угля?

-Зольность – это один из основных показателей. Это то, что остается от угля после его сгорания, чем она меньше, тем лучше качество. При оценке угля, предназначенного для сжигания, кроме зольности учитывают влажность, теплоту сгорания и выход летучих. Обычно, при купле-продаже угля смотрят именно на эти основные показатели, они в общем-то и определяют его денежную стоимость за тонну. Затем изучается элементный состав органической части – содержание водорода, углерода, азота и кислорода. Потом исследуется химический или силикатный состав минеральной части – того, что обычно называется золой… Показателей много. Для разных целей изучают разные показатели. Для сжижения угля важны одни свойства, для коксования – другие.

Особенность тувинских углей заключается в том, что по краям Улуг-Хемского бассейна, где пласты выходят на поверхность (в районах Элегеста, Ээрбека, Межегея), верхние слои угля местами настолько окислены, что не горят даже при принудительном сжигании. Тем не менее, это тоже уголь. С научной точки зрения данный факт вызывает интерес.

-Значит, коксование это выделение из угля газов?

-Да, в том смысле, что коксование, или переработка угля в кокс, осуществляющееся при высокой температуре без доступа воздуха, сопровождается выделением газов. Выделяются также и смолы, которые, в принципе, тоже могут представлять промышленный интерес.

-Где происходит коксование вывозящегося сейчас угля?

-Точно не знаю. Коксохимические предприятия имеются в Кемеровской области и на Урале.

-А вообще в стране много месторождений коксующегося угля?

-Месторождений много, бассейнов много. А по качеству… качество угля везде разное. Про человека можно сказать, что он такой-сякой, так и про уголь разных месторождений много чего можно сказать. Среди специалистов качество тувинского угля считается очень хорошим. Можно сказать, что подобных месторождений в стране единицы. Есть, допустим, месторождения в Якутии – Нерюнгрийское или Южноякутское. Они и по площади больше нашего, и по качеству угля ценятся. Но там кроме проблемы вывоза, как у нас, стоит еще вопрос сложности извлечения. Ведь качество угля – не единственный показатель оценки того или иного месторождения. Оцениваются себестоимость добычи, вывоза, другие экономические параметры.

Очень много хорошего угля остается на Кузбассе, который на протяжении уже длительного времени является главным поставщиком потребляемого в стране угля. Это очень качественный уголь, да и размеры этого бассейна значительно превосходят наш. Но основной способ разработки там шахтный, что и дороже, и проблематичнее с точки зрения обеспечения безопасности работ. А у нас подразумевается в основном открытый способ добычи, разрезный.

В Якутии на огромной территории имеются угли разных марок. Сначала там разрабатываются менее ценные угли, которые лежат ближе к поверхности, и используются в энергетике – как у нас на Каа-Хемском разрезе. Наш разрез начал работать в середине семидесятых годов – все это время мы жгли окисленный уголь. Сейчас там добрались до менее окисленных, газовожирных углей. И даже этот частично окисленный уголь по своим характеристикам не уступает углям со многих других месторождений, считающихся лучшими.

Так что в Якутии свои проблемы. У нас же единственная и главная проблема заключается в отсутствии железной дороги.

-Значит, Каа-Хемское, Межегейское, Элегестское месторождения относятся к одному угольному бассейну?

-К Улуг-Хемскому угольному бассейну относятся Каа-Хемское, Элегестское, Ээрбекское, Совхозное, Чихачевское, Межегейское месторождения. Северная часть бассейна изучена недостаточно. По данным геолого-разведочных работ, северная часть может иметь продолжение уже на территории Бии-Хемского района.

Каа-Хемский разрез – лишь очень и очень небольшая часть того, что можно добывать. Вообще же считается, что открытый способ разработки может использоваться до глубины 350 метров. На нашем разрезе глубина вскрытия составляет порядка 60-80 метров. И вот на этом маленьком участке с середины семидесятых идет разработка небольшого участка по краю угольного бассейна. Представьте себе гигантскую пиалу. Края, выходящие на поверхность – это пласты полуокисленного угля. Чем ниже, тем угольные пласты толще и качественнее по составу. Все эти тридцать с лишним лет мы сжигали в своих печках и котельных полуокисленный уголь с края вот этой огромной угольной пиалы.

-Не раз приходилось слышать утверждения, что причиной чрезмерной сажи зимой в Кызыле и других тувинских населенных пунктах является такое вот специфическое качество угля.

-Это действительно так. Вообще жалко, что уголь такого качества просто сжигается в топках. По идее перед тем, как попасть в печь, он должен предварительно обрабатываться.

-Ведь в девяностых годах ТИКОПР разрабатывал соответствующие проекты?

-Велись такие работы. Это проекты по озерненным абсорбентам, брикетированному топливу – предложения Николая Михайловича Коновалова. Сейчас над этим работает Котельников.

-Но сейчас для решения проблемы сажи стали предлагаться другие варианты: надо, дескать, вывозить наш уголь за Саяны для металлургических нужд, а сюда завозить бурые угли из Красноярского края.

-Вполне заманчивый подход. Только вот как это будет выглядеть с экономической точки зрения? Очевидно, что стоимость завозного угля будет высокой за счет транспортировки. Думаю, если в Туве начнут использовать для топки бурые угли, ситуация с загазованностью, конечно же, может улучшиться, но возникнет другая проблема, связанная с утилизацией зольных отходов. Их при использовании бурых углей станет значительно больше.

-Какой «вклад» в обострение проблемы загазованности и сажи в городе вносит Кызылская ТЭЦ?

-Насколько я знаю, в последние годы на ТЭЦ идет процесс постепенного обновления оборудования. Это сказывается на составе выбросов, причем изменения происходят в позитивную сторону. Почему-то все данные, связанные со сменой оборудования, на ТЭЦ засекречены.

И все же проблема в целом остается, и суть ее заключается в том, что сама станция оказалась плотно окруженной жилым массивом. Кроме загазованности и сажи в последние годы осложняется вопрос со золошлаками, которые ТЭЦ складирует у подножия горы Хербис. Зола выводится со станции в виде водного раствора по трубам, сливается в специальный отстойник. Когда вода испаряется, через каждые 2-3 года оставшийся шлак отгребается бульдозерами в специальные отвалы.

-И в чем проблема?

-В том, что частицы золы разносятся ветром по всей округе, где живут люди. С каждым годом отвалы растут, а жилой массив подобрался к ним уже вплотную. По идее городу нужна еще одна ТЭЦ, и строить ее надо подальше от города вниз по Енисею.

-Вернемся к месторождениям. Вы сказали, что открытый способ можно применять до глубины 350 метров. А на Элегестинском месторождении в качестве основного планируется использовать шахтный способ.

-Там проблема не в глубине залегания пластов, а в складчатости, более сложном рельефе местности.

-В Туве имеются и небольшие месторождения, которые не относятся к Улуг-Хемскому бассейну. Например, Чаданское…

-Чаданский участок это сравнительно небольшое месторождение, его размеры примерно 7 на 7 километров. Есть ряд других месторождений, таких же небольших, которые не относятся к бассейну. Это Ийи-Тальское, Ак-Тальское, Онгажинское – всего их в Туве порядка 14.

-Среди местного населения бытует мнение, что уголь некоторых этих месторождений недозрелый, так ли это? Видимо, это связано с неудачными попытками использовать его для местных нужд?

-Угли этих месторождений считаются хорошими. А насчет недозрелости… Скорей всего, речь идет о наличии на поверхности переходных участков от бурых к каменным, а также сильно окисленных слоев угля.

-А сколько угольных пластов в Улуг-Хемском бассейне?

-В бассейне 5-8 рабочих пластов. Один из них, пласт Улуг, выдержан по всему бассейну.

-Какова его мощность?

-Разная. На окраинах небольшая, но идет утолщение в сторону центра. То есть наибольшая мощность пласта приходится на центральную часть бассейна. Но он и самый глубокорасположенный, если не изменяет память, глубина его залегания в центральной части бассейна составляет 600-800 метров. Получается, чем глубже, тем лучше качество угля и больше толщина пласта. По данным Шибанова, максимальная мощность пласта, зафиксированная результатами конкретных буровых работ, составляет 11,6 метров. Вполне возможно, что где-то толщина пласта меньше, где-то – больше.

-При характеристике тувинских углей вы отмечаете его легкообогатимость. Что имеется в виду?

-При вскрытии в уголь попадает горная порода. Существует специальное оборудование для отделения товарного угля от тяжелой породы, камней. При добыче нашего угля проблем с этим не возникает, вот это и есть легкообогатимость.

-Мировым лидером по использованию угля в энергетике, металлургической и химической промышленности является Китай. Вы изучали практикующийся там опыт?

-К сожалению, нет. Всем известно, что горнодобывающая и металлургическая отрасли этой страны в последние годы очень бурно развиваются. Там в дело идут даже пропластки, которые у нас считаются отходами.

-Сейчас вы создаете базу данных о тувинских углях, а что дальше?

-Структуру базы данных мы уже сделали. Все, что было написано на эту тему, мы собрали и систематизировали. В первую очередь, это данные геолого-разведочных работ, которые проводились в 1956-1992 годах, а также сведения, опубликованные в монографиях и научных журналах. В дальнейшем она будет заполняться по мере появления новых материалов на эту тему.

-Вы эту работу проводите по заданию?

-Нет. Скорей, из научного интереса. На основе систематизированных данных можно решать самые разные прогнозные задачи. Могу привести такой пример. Когда мы с Любовь Хертековной Тас-оол систематизировали данные и создали модель по Каа-Хемскому месторождению, обнаружилась закономерность, в соответствии с которой с углублением пласта Улуг зольность его углей должна была уменьшаться. Сопоставили данные Кызылской ТЭЦ и Каа-Хемского разреза за 20 лет (1989-1990 и 2009-2010 годы). Получилось, что за эти годы разработка пласта углубилась в среднем на 20 метров, а зольность добываемого угля уменьшилась на 1,5 процента.

Выходит, систематизация данных помогла создать прогнозную модель по одному определенному аспекту, и эта модель подтверждена фактическими данными.