Надо сказать сразу: подземная газификация — одна из сложнейших комплексных проблем современной техники. Она включает в себя почти все области науки: горное дело, химическую технологию, электротехнику, механику, автоматику и т. д. Решить эту сложнейшую проблему с налету, конечно, было невозможно. И уже большим достижением надо считать то, что к началу Великой Отечественной войны ученые наши доказали принципиальную осуществимость идеи Менделеева. А ведь это означало, что в будущем необязательно надо будет строить шахты, отпадет необходимость тяжелого подземного труда шахтеров.
В послевоенные годы снова развернулись научно-исследовательские работы в области подземной газификации, но уже сама задача была поставлена совершенно по-иному. В довоенных опытах, прежде чем поджечь уголь, шахтеры проделывали в его пласте вручную штрек, соединенный с двух концов вертикальными колодцами с поверхностью земли. Затем этот штрек поджигали. Оставалось все-таки 5—10 процентов подземных работ и значительно усложнялся технологический процесс. Теперь мы поставили задачу бесшахтной подготовки пластов угля к газификации, то есть решили совершенно освободиться от подземного труда.
Но как же, не опускаясь под землю, проделать в угольном пласте горизонтальный ход? В настоящее время мы знаем уже несколько способов такой проходки скважин.
Если пробурить две скважины на определенном расстоянии друг от друга и в одну из них нагнетать воздух, то он по трещинам будет распространяться в угольном пласте и часть его будет выходить в соседнюю скважину. Если после этого зажечь скважину, в которую отводится воздух, то постепенно при поступлении кислорода к этому очагу горения он будет перемещаться навстречу потоку дутья. В пласте угля постепенно «прогорит» канал, заменяющий тот штрек, который мы когда-то проходили шахтным способом.
Такой способ бесшахтной подготовки пласта к подземной газификации был испытан в Подмосковном бассейне и получил широкое распространение на одной из действующих станций «Подземгаза» в Туле.
В зависимости от плотности каменного угля иногда приходится повышать давление воздуха, чтобы он смог прорваться сквозь угольный пласт к соседней скважине, до 20, 50 и даже 100 атмосфер.
Недостатком этого способа являются значительные потери сжатого воздуха, который попросту рассеивается в пласте. Однако общий экономический выигрыш при подземной газификации позволяет мириться с этими потерями.
Другой способ называется электрической сбойкой скважин. Если подвести через скважины электроды и приложить к ним высокое напряжение электрического тока, то уголь при нагревании до 1000 градусов превратится в кокс. Конечно, в кокс превращается не весь пласт. Опыты показали, что в угольном массиве образуются небольшие коксовые каналы, коксовые жилки толщиной в карандаш, которые являются прекрасным проводником электрического тока. При дальнейшем пропускании электрического тока возникает как бы подземная молния, которая и создает горизонтальный канал.
Есть и еще один перспективный способ подготовки угольных пластов к газификации — бурение горизонтальных скважин.
Дело это отнюдь не такое фантастическое, как кажется. В нашем институте уже есть конструкции турбодолот для проходки горизонтальных скважин. Но дело это и не простое: ведь надо не только пробурить горизонтальную скважину, а пробурить ее так, чтобы она нигде не вышла за пределы слоя угля. Лучше всего, чтобы она прошла точно по его середине.
Ученые развернули какой-то альбом, и мы увидели чертежи, схемы, диаграммы. На одном из рисунков, изображавшем кривую линию, похожую на параболу, вершиной опершуюся о горизонтальную координату, они и остановили наше внимание.
— Это опытная кривая распределения в слое угля количества элементарных частиц, образующихся в результате естественной радиоактивности горных пород. «Влетающие» в слой угля из окружающих его горных пород элементарные частицы быстро поглощаются им. Чем дальше мы отходим от границ слоя, тем меньше в нем свободных элементарных частиц. Минимум их совпадает с серединой слоя. Это обстоятельство и может быть использовано для разработки прибора, который будет направлять наш турбобур по центру угольного слоя. Над таким прибором мы в настоящее время и работаем.
Необходимо остановиться еще на одном вопросе. Механическое бурение скважин отнюдь не является единственным и лучшим способом проходки в горных породах. Надо ожидать каких-то совершенно новых, революционных предложений и в этой области. Так, очень перспективным, на наш взгляд, является применение для этой цели ультразвука и направленных пучков токов высокой частоты.
А теперь поговорим о XXI веке, когда, как мы убеждены, человек уже не будет спускаться под землю в поисках сокровищ. Только исследователи, открывая новые тайны природы, ее новые законы, ставя свои опыты, может быть, будут проникать в глубинные слои земли…
— …Наверное, пассажиры сверхскоростных стратосферных аэропоездов XXI века будут с недоумением рассматривать гигантские земляные холмы, подобные египетским пирамидам, в изобилии разбросанные по равнине Донбасса, в степях Кузнецкого угольного бассейна и во многих других местах. «Эти холмы — терриконы угольных шахт, памятники того периода истории техники, когда люди вынуждены были спускаться в недра земли и там, в низких и узких подземных проходах с помощью многочисленных громоздких машин добывать уголь, — объяснит пассажирам корабля случившийся среди них инженер или историк техники. — Чтобы ветер не разносил с этих холмов пыль, их обсадили цветами, превратили в гигантские клумбы, украшающие площади городов и парки. Ведь и сейчас в местах этих угольных бассейнов густое население, сильно развита промышленность, использующая в качестве сырья еще далекие от истощения подземные склады».
Среди пассажиров аэропоезда найдутся, конечно, любознательные люди, которые заинтересуются, как же работают гигантские комбинаты, раскинувшиеся внизу, и вот что им тогда расскажет этот инженер.
«Уголь и сегодня — один из драгоценнейших даров природы. Как и пятьдесят лет назад, он используется у нас и для энергетических целей и как сырье для многих химических производств. Но если пятьдесят лет назад уголь добывали из-под земли, загружали, перевозя его, железнодорожный транспорт, если у каждой ТЭЦ, на каждой крупной железнодорожной станции, у каждой котельной обязательно были громоздкие угольные склады, то сегодня кусок каменного угля можно увидеть только в геологической коллекции. И для химических и для энергетических целей мы теперь получаем только газ подземной газификации. Особенное распространение получили в последние годы энерготехнологические комбинаты подземной газификации, в которых осуществляется наиболее экономичное комплексное использование газа.
Кстати, у меня в портфеле есть катушка кинопленки, заснятой на таком комбинате. Если вы позволите, я ее сейчас продемонстрирую».
Гаснет свет, и в комфортабельной кабине стратоплана, с фантастической скоростью пронзающего разреженные слои ионосферы, начинается импровизированный кинофильм. Посмотрим вместе с ними, людьми XXI века, эти стремительные кадры.
…По дороге вдоль зеленеющих посевов движется друг за другом, поблескивая отполированным металлом гусениц, несколько тяжелых машин. Ими никто не управляет, а между тем, достигнув, видимо, заранее намеченного пункта, они останавливаются, а затем начинают какие-то странные манипуляции. Две одинаковые на первый взгляд машины останавливаются друг от друга на расстоянии около сотни метров. Почти одновременно над ними поднимаются легкие, ажурные мачты. Третья машина останавливается посредине между первыми двумя и разбрасывает в стороны широкие крылья.
«Этот комплекс машин — автоматическая установка для подземной газификации, — поясняет инженер. — Дежурный диспетчер комбината, согласно графику разработки пластов, дал этим машинам, снабженным управляющими счетно-электронными устройствами, задание достигнуть определенного пункта и там зажечь пласт. Вот видите, — светлый луч указки удлинил руку инженера и коснулся одной из крайних машин, — это буровая установка, пробивающая скважины токами высокой частоты. Направленный пучок высокочастотных излучений превращает самую прочную породу в мелкий песок. Этот песок выдувается из скважины струей омывающего забой сжатого воздуха. Вот в этой коробке — компрессор, подающий сжатый воздух, а вот здесь, — светлое пятнышко зайчика касалось отдельных деталей машины, — генератор токов высокой частоты».
Машины на киноэкране между тем продолжают свои манипуляции. Проходка скважин идет непрерывно: высокочастотное долото не требует замены, оно не тупится, нет нужды и в наращивании труб: долото и сопло для подачи сжатого воздуха спускаются на гибком шланге, разматываемом прямо с больших катушек На циферблатах приборов управления видны цифры достигнутой глубины скважин — 30, 50, 70, наконец, 100 метров. Видимо, скважины вошли в подлежащий газификации слой угля. Еще несколько манипуляций, и ожила третья машина с широко раскинутыми крыльями. Она медленно двинулась по прямой, соединяющей бурильные установки. Ну, конечно, это машина, фокусирующая пучок высокочастотных излучений под землей, на глубине в 100 метров, «прожигающая» первый штрек между скважинами.
