Górnictwo: Amerykanie szczelinują pokład w Wesołej

Specjaliści amerykańskiej kompanii Halliburton przystąpili do szczelinowania pokładu węgla, który zostanie odmetanowany na kilka lat przed wydobyciem w ścianie w kopalni Mysłowice-Wesoła

Pierwsze w Europie wieloetapowe szczelinowanie tzw. bosym otworem lateralnym w pokładzie węgla kamiennego w warunkach czynnej kopalni rozpoczęli w piątek (31 października) w Mysłowicach Wesołej specjaliści z amerykańskiej firmy Halliburton. Państwowy Instytut Geologiczny (w ramach programu finansowanego przez Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska) bada w ten sposób możliwości przedeksploatacyjnego odmetanowania złóż węgla otworami kierunkowymi z powierzchni.

Przygotowania do pionierskich wierceń, których celem jest uwolnienie metanu z pokładów węgla 501 i 510 rozpoczęto w lasach opodal kopalni Mysłowice-Wesoła w grudniu zeszłego roku. Ze stanowisk PIG 1 oraz PIG 2H wywiercono dwa precyzyjne otwory, które zetknęły się na głębokości ponad 960 m pod ziemią. W dłuższym (łącznie 1918 m), łukowatym otworze kierunkowym, od punktu zetknięcia wywiercono prawie poziomo (wzdłuż pokładu węgla) ok. 600 m odcinka, który pochłaniać ma metan ze złoża. Latem, gdy odpompowano wodny korek, metan zaczął wydzielać się z węgla na powierzchnię w ilości ok. 250 m sześc. na dobę.

Metan ujdzie szczelinami
- Szczelinowanie złoża powinno znacznie spotęgować uwalnianie metanu z węgla. Uzyskanie po szczelinowaniu trzy- czterokrotnie większych ilości gazu byłoby wielkim sukcesem - mówi dr Jerzy Jureczka, specjalista ds. bezpieczeństwa energetycznego Górnośląskiego Oddziału PIG w Sosnowcu i koordynator projektu.

Szczelinowania węgla, którego nikt nie wykonywał jeszcze na kontynencie w nieobudowanym otworze lateralnym z powierzchni odcinek po odcinku, podjęła się kompania Halliburton, jeden ze światowych gigantów w obsłudze pól ropy naftowej i gazu, który działa w 80 krajach pomiędzy dwiema siedzibami w Houston (USA) i Dubaju (Zjednoczone Emiraty Arabskie).

Amerykanie na polanie
Tydzień temu polana z otworem PIG 2H w Wesołej wypełniła się fachowcami z Niemiec, Holandii i USA. Z różnych krajów Europy zwieziono do Mysłowic potężne pompy Halliburtona, zamontowane na naczepach tirów. Ich wysokoprężne silniki Diesla mają aż 2 tys. KM i pozwalają wytworzyć ciśnienie rzędu tysiąca atmosfer. Do specjalnych zbiorników na brzegu przesieki z samochodowych cystern wlano 700 tys. litrów wody, a w metalowych wieżach zgromadzono 100 ton kwarcowego piasku, który przyjechał spod Tomaszowa Lubelskiego, zapakowany w dwutonowe wory. Specjalnie przesiewano piasek, by pozbyć się miękkich ilastych domieszek, a każde ziarno musi mieć mniej więcej jednakową średnicę (ok. pół milimetra). Tak oczyszczony spełni rolę tzw. propantu, czyli podsadzki, która wypełni szczeliny i zapobiegnie ich zaciskaniu się pod naporem górotworu.

Górnicy bezpiecznie daleko
Prace - ze względu na ich pionierski charakter - nadzorują dwaj inżynierowie z centrali Halliburtona w USA. Całość podlega ciągłej koordynacji z kierownictwem ruchu kopalni Mysłowice-Wesoła (najbliższe czynne wyrobiska znajdują się w bezpiecznej odległości ok. 600 m od szczelinowanego złoża. Eksploatacja węgla metodą ścianową przewidziana jest w szczelinowanym rejonie za 6 do 10 lat). Pieczę nad pracami w Wesołej sprawuje też Wyższy Urząd Górniczy. Jego prezes Mirosław Koziura i wiceprezes Piotr Wojtacha wspólnie ze Sławomirem Brodzińskim - głównym geologiem kraju i wiceministrem środowiska oraz przedstawicielami kierownictwa KHW (prezesem Zygmuntem Łukaszczykiem i szefem Zespołu Wdrażania Nowych Technologii Zbigniewem Gachem) odwiedzili w czwartek i piątek miejsce badań.

Galaretką w skały
Odsuwając postronnych na bezpieczną odległość w piątkowe południe fachowcy Halliburtona uruchomili pompy i pod ciśnieniem 300 atmosfer przez godzinę zaczęli wtłaczać po ziemię dwa strumiemienie wodnistej galarety, uprzednio wymieszanej w blenderach z piaskiem. Lepki żel skuteczniej niż czysta woda rozprowadza ziarna, ale potem sam rozluźnia się i odpływa jak woda. Pierwszy strumień biegł przewodem wiertniczym o średnicy ok. 7 cm, by na końcu, kilometr pod ziemią, napotkać 4 miniaturowe dysze.

- Przez tych parę otworków o wielkości 5-6 mm w ciągu godziny pompy przepchnęły tysiąc metrów sześciennych wody i 10 t piasku. Największa trudność metody polega na tym, aby ciśnienia użyć tylko w jednym, konkretnym miejscu. Gdyby wypełniło ono całe swiatło otworu na długości kilkuset metrów, ciecz mogłaby znaleźć słaby punkt i nagle ujść w niepożądanym kierunku, zamiast kruszyć skały, a cała praca poszłaby na marne - opisuje dr Jureczka, tłumacząc, że drugi strumień, wtłaczany pod innym ciśnieniem w pustą przestrzeń między przewodem a ścianami otworu, miał za zadanie tworzyć rodzaj pneumatycznego uścisku-zaworu, który zapobiegał cofaniu się cieczy szczelinującej w tył i w górę odwiertu. Na wszystkich głowicach odwiertów umocowano czujniki ciśnienia a sygnały przetwarzane są w wielkim, skomputeryzowanym kontenerze-naczepie z łącznością satelitarną, który pełni rolę centrali technicznej procesu.

Jasne strużki po latach
Cały otwór wzdłuż pokładu węgla podzielono na 8 odcinków, a szczelinowanie rozpoczęto od najdalszego z nich. Zgodnie z planem spękania w skale węgla mają sięgać do 60 m na boki i do 15 m nad i pod otworem. Zatłaczanie cieczy odbywać się będzie godzinowymi sesjami, do dwóch- trzech razy dziennie, jeszcze tylko przez parę dni. Wyniki badań otrzymamy najwcześniej po miesiącu.

- Najciekawsze w tej operacji będzie zobaczyć kiedyś efekty szczelinowania na własne oczy, w kopalni pod ziemią, w postaci stróżek jasnego piasku w czarnej caliźnie wegla, którą odkryje kombajn ścianowy. Dotąd o tym, co dzieje się w skałach w trakcie szczelinowania, dowiadujemy się tylko z teoretycznych modeli - cieszą się specjaliści uczestniczący w szczelinowaniu pokładów węgla.

Ponad 70 proc. polskiego węgla pochodzi z pokladów metanowych. Ich metanonośność w śląskich kopalniach rośnie od 10 lat mimo spadku wydobycia (lawinowo wzrasta ilość metanu z coraz głębszych złóż, zwłaszcza poniżej 1000 m). W tym roku niebezpieczne zjawisko osiągnęło rekordową w historii powojennej skalę: statystycznie każda tona wydobytego węgla uwolniła ponad 11 m sześc. metanu. W 16 na 31 kopalń obowiązuje IV, maksymalna kategoria zagrożenia metanowego. Tylko 5 kopalń jest wolnych od metanu. Mimo doskonalenia przez kopalnie systemów odmetanowania w trakcie eksploatacji oraz rygorystycznych zasad prewencji, wciąż dochodzi do tragicznych skutków wybuchu gazu w wyrobiskach (6 października potwierdziła to katastrofa, która miała miejsce w kopalni Mysłowice-Wesoła, w ścianie odległej o ponad 3 km od szczelinowanego pokładu). Powodzenie badań PIG i wdrożenie w nieodległej przyszłości nowatorskiej metody odmetanowania powierzchniowego złóż przed eksploatacją (z niezbędnym dla skuteczności wychwytu metanu szczelinowaniem pokładów węgla) ma kluczowe znaczenie dla bezpieczeństwa i ekonomiki wydobycia węgla. Metoda pozwoliłoba na bezpieczne ujęcie ponad 50 proc. śmiercionośnego gazu przed eksploatacją złoża. Metan uzyskany ze szczelinowania węgla przewyższa czystością gaz ziemny i zostałaby pożytecznie wykorzystany gospodarczo, zmniejszając radykalnie koszt kopalń, przyspieszając eksploatację pokładów i zasadniczo podnosząc bezpieczeństwo pracy górników pod ziemią w Górnośląskim Zagłębiu Węglowym. Uzupełnieniem odmetanowania przedeksploatacyjnego z powierzchni może stać się także tzw. odmetanowanie wstępne, czyli metoda ujmowania metanu przed eksploatacją pod ziemią przy pomocy odwiertów kierunkowych (próby wykonuje się obecnie w Zofiówce w JSW). Zasoby bilansowe metanu w polskich pokładach węgla szacuje się na 85 mld m3. Odzyskuje się rocznie 275 mln m3 z systemów wentylacyjnych kopalń. (Dla porównania zasoby bilansowe gazu w złożach konwencjonalnych wynoszą 134 mld m3. Prognozowane zasoby gazu w łupkach mieszczą się w przedziale 346-768 mld m3).

W galerii: szczelinowanie pokładow z odwiertu PIG 2H w Wesołej, Mysłowice, 31 października 2014 r. (zdjęcia: Bartmłomiej Szopa - portal górniczy nettg.pl).