Głębokość i koncentracja wydobycia wzmagają zagrożenie gazowe

Jednym z tematów rozmów był stan wypadkowości i bezpieczeństwa pracy, w tym wpływ czynnika ludzkiego i zagrożeń naturalnych

Wzrost zagrożenia metanowego spowodował w ostatnich latach serię katastrof, w których zginęło kilkudziesięciu górników. W ocenie specjalistów, należy się liczyć z dalszym wzrostem wydzielania się tego niebezpiecznego gazu w czasie prowadzenia robót górniczych.

 

Na wzrost zagrożenia metanowego wpływają trzy zasadnicze czynniki. Pierwszym z nich jest rosnąca głębokość prowadzenia robót, która rok w rok zwiększa się średnio o 8 m. W ostatnim dziesięcioleciu, w górnośląskich kopalniach nastąpił przyrost wydzielania się tego węglowodoru z pokładów metanowych, o 60 proc. z każdej tony wydobytego węgla.
 

Drugim takim czynnikiem jest rosnąca koncentracja wydobycia, osiągana głównie poprzez zwiększanie długości ścian. Przykładowo, do ściany o długości 300 m wydziela się o 100 proc. więcej metanu, niż do tej o długości 200 m.
 

Trzeci łączy się z eksploatacją podpoziomową. Zagrożenie metanowe kolejno eksploatowanych ścian poniżej poziomu udostępnienia wykazuje tendencję rosnącą.
W profilaktyce gazowej coraz bardziej upowszechniane jest odmetanowanie. Jego efektywność utrzymuje się w ostatnich latach na zbliżonym poziomie przeszło 30 proc. wypływającego metanu. W połowie ub.r. kolejne, bardzo nowoczesne instalacje uruchomiono w kopalniach „Sośnica-Makoszowy” i „Szczygłowice”. Wysoką, tj. w granicach 70-80 proc., efektywność odmetanowania przynosi wykonywanie chodników drenażowych nad eksploatowanymi ścianami. Jednak wysoki poziom skoncentrowanych zagrożeń każe się zastanawiać nad eliminacją parcel, gdzie one współwystępują.

Od dziesięciu lat w kopalniach węgla kamiennego obserwuje się prawidłowość wzrostu metanowości przy spadku wydobycia oraz liczby zakładów i wybieranych ścian.
 

Jednym z zasadniczych powodów wzrostu zagrożenia metanowego jest coraz większa głębokość prowadzonych robót górniczych. W polskich kopalniach co roku zwiększa się ona o mniej więcej 8 m. Relacja jest prosta: im głębiej, tym więcej metanu. Obecnie, średnia głębokość eksploatacji wynosi około 650 m. W kopalniach Górnego Śląska największe nasycenie złoża metanem występuje w przedziale głębokości 950-1050 m.

W ostatnim dziesięcioleciu – w wyniku sięgania do coraz głębszych złóż – nastąpił przyrost wydzielania się tego groźnego węglowodoru z pokładów metanowych, o 60 proc. z każdej tony wydobytego węgla. Zdaniem dr. Eugeniusza Krause, kierownika Zakładu Zwalczania Zagrożeń Gazowych w Kopalni Doświadczalnej „Barbara”, należy się liczyć z dalszym wzrostem metanowości.
 

Niepokojące zjawisko

Andrzej Respondek, główny specjalista w Departamencie Górnictwa WUG, zwraca uwagę na jeszcze jedno niepokojące zjawisko z
dwóch ostatnich lat.

Ostrzeżenia przed zagrożeniem metanowym towarzyszą górnikom od bram kopalń do ścian i przodków
fot. Jarosław Galusek

 

 

Rośnie ilość wolnego metanu, czyli nie skumulowanego w węglu, lecz zawartego w zaburzeniach geologicznych, a więc w uskokach, kawernach, pustkach... Najechanie robotami górniczymi na takie węglowo-gazowe pułapki prowadzi do zaskoczeń w postaci wyrzutów, z jakimi mieliśmy do czynienia w „Zofiówce” i
„Pniówku”. Są to, na szczęście, incydentalne sytuacje – wyjaśnia.
 

W ostatnich 2 latach eksploatację węgla prowadzono w 31 kopalniach: w 4 był wybierany z pokładów niemetanowych, w 4 dalszych – o najniższej kategorii zagrożenia tym węglowodorem, czyli bez wydzielania się go do wyrobisk, natomiast w 23 rejestrowano zwiększoną obecność tego gazu. Wśród tych ostatnich, w aż 15 prowadzono eksploatację pokładów o najwyższej, IV kategorii zagrożenia metanowego, przy metanonośności powyżej 8 m sześc. na tonę węgla.
 

W 2008 r. 66,8 mln ton (80 proc. wydobycia) tego produktu pochodziło z pokładów metanowych, zaś ledwie 16,8 mln ton (20 proc.) – z niemetanowych. Spośród 213 eksploatowanych w tym roku ścian, aż 77 (45,3 proc.) było zaliczanych do najwyższej, IV kategorii zagrożenia metanowego. Najbardziej gazującą ścianą w Polsce jest, nadal eksploatowana, B-13 w kopalni „Krupiński”, gdzie metanowość bezwzględna sięga 90 m sześc. na minutę. Do trzech maksymalnie gazowych ścian (47 m sześc./min.) należała też „piątka” w Ruchu ,,Śląsk” kopalni „Wujek”, gdzie we wrześniu ub. r. doszło do dramatycznego w skutkach wybuchu tego węglowodoru.

 

Wprawdzie nie ma jeszcze precyzyjnych danych za ubiegły rok, niemniej przy szacowanym wydobyciu 77,4 mln ton, te proporcje udziału produkcji z najbardziej metanowych frontów są zbliżone. W 2008 r. z górotworu objętego wypływami eksploatacji górniczej, wydzieliło się łącznie prawie 881 mln m sześc. metanu.

 

Oznacza to, że średnio co minutę wydzielało się prawie 17 tys. m sześc. tego gazu. Do kopalń o najwyższej metanowości – według danych z 2008 r. – należą: „Brzeszcze-Silesia” (137 mln m sześc. rocznie) i „Pniówek” (128 mln). Systematycznie rośnie przy tym ilość wydzielanego metanu na tonę wydobycia.
 

Cztery piąte węgla z pokładów metanowych

Od 10 lat systematycznie rozwierają się przy tym „nożyce” pomiędzy rosnącą bezwzględną metanowością kopalń, a malejącą liczbą zakładów górniczych i wielkością produkcji. Oto w latach 1998-2008 wydobycie ze 115,9 mln ton, uzyskiwanych z 57 kopalń, stopniało do 83,6 mln ton z 31 zakładów. Jednocześnie metanowość całkowita wzrosła tym okresie z 763 do prawie 881 mln m sześc. na rok.
 

Andrzej Respondek wymienia cztery zasadnicze przyczyny: schodzenie na coraz większe głębokości, rosnący zakres tzw. eksploatacji podpoziomowej, czyli poniżej poziomu udostępnienia oraz koncentrację wydobycia ze znacznymi dobowymi postępami ścian. Wreszcie, sygnalizowane już zjawisko wzrostu ilości wolnego metanu w zaburzeniach geologicznych.
 

Skoncentrowana i podpoziomowa

– Koncentracja wydobycia jest osiągana głównie poprzez zwiększanie długości ścian, wpływające na ilość uwalnianego metanu do rejonów z pokładów podbieranych i nadbieranych. Inaczej mówiąc, projektowanie długich ścian, powyżej 250 m, przyczynia się do radykalnego wzrostu wydzielania się metanu. Przykładowo, do ściany o długości 300 m wydziela się o 100 proc. więcej tego gazu, niż do ściany o długości 200 m. Stąd, w pokładach o najwyższych kategoriach zagrożenia metanowego, wymagany jest rozsądek przy projektowaniu długości ściany – przekonuje dr Eugeniusz Krause.
 

Ekspert z „Barbary” uważa, że eksploatacja podpoziomowa jest uzasadniona w kopalniach o kurczących się zasobach operatywnych.
 

– Gorzej natomiast sprawa przedstawia się w przypadku kopalń prowadzących eksploatację podpoziomową znacznych zasobów przemysłowych. Zagrożenie metanowe kolejno wybieranych ścian poniżej poziomu udostępnienia, będzie wykazywało tendencję rosnącą – wyjaśnia.
 

Jako jedną z metod wyprzedzającego odmetanowania w polskich kopalniach, dr Krause wymienia drenaż górotworu. Jest, oczywiście, kosztowna.
 

– Wykonywanie chodników drenażowych nad eksploatowaną ścianą jest jedynym gwarantem wysokiej (w 70-80 proc.) efektywności odmetanowania. Taki sposób jest już stosowany w kopalniach „Brzeszcze”, „Sośnica” i „Szczygłowice” – zauważa.
 

W jego opinii, w warunkach wysokiej koncentracji skojarzonych zagrożeń naturalnych, nieunikniona będzie prawdopodobnie rezygnacja z wybierania tych parcel, gdzie współwystępują one w najwyższych kategoriach, stopniach i klasach.

 

fot.: Jarosław Galusek