Pionierski projekt, realizowany w kopalni Staszic-Wujek, przyniósł wymierne efekty

Kolejny projekt realizowany przy współudziale Polskiej Grupy Górniczej dobiega końca kolejny. Tym razem związany jest z odmetanowaniem podziemnych wyrobisk. Zakłada wiercenie otworów kierunkowych nad eksploatowanymi pokładami węgla.

Uwalniany w trakcie eksploatacji metan ujmowany jest długimi otworami kierunkowymi. Dzięki ich zastosowaniu można ograniczyć emisję metanu do wyrobisk i środowiska nawet o 30 proc. w stosunku do metod tradycyjnych.

Poligonem doświadczalnym dla realizujących projekt naukowców z Głównego Instytutu Górnictwa, Uniwersytetu w hiszpańskim Oviedo oraz badaczy brytyjskich był ruch Murcki-Staszic kopalni Staszic-Wujek.

– Zagrożenie metanowe utrzymuje się tam na wysokim poziomie i wymaga stosowania efektywnego odmetanowania. Poza tym w tej właśnie kopalni odmetanowaniem zajmuje się Zakład Górniczych Robót Inwestycyjnych, który już przed rozpoczęciem projektu wiercił tam otwory kierunkowe w celu odmetanowania ścian – wyjaśnia dr inż. Grzegorz Plonka, kierownik zespołu zagrożeń naturalnych w Polskiej Grupie Górniczej.

Przy niewielkiej liczbie wykonanych otworów kierunkowych w stosunku do tradycyjnych metod odmetanowania można uzyskać praktycznie tę samą lub nawet większą ilość ujętego metanu – wynika z przeprowadzonych testów.

I nie chodzi tu wcale o różnice kilku otworów, ale nawet kilkudziesięciu.

– W przypadku tradycyjnych metod w chodnikach wierci się np. co 20 m wiązki 4-5 otworów o długościach 80 do 100 i średnicy 76 mm, co przekłada się nawet na ponad 100 otworów dla każdej ściany. Otwory takie można zastąpić lub wspomóc właśnie otworami kierunkowymi o średnicy 95-120 mm i długości nawet do 700 m w liczbie od jednego do kilku. Ta technologia stosowana jest powszechnie w kopalniach chińskich i australijskich – dodaje Grzegorz Plonka.

W Polsce pierwszy otwór kierunkowy dla odmetanowania wykonano na przełomie lat 2015 i 2016 w kopalni Mysłowice-Wesoła, a wcześniej w kopalniach JSW do celów hydrogeologicznych. Otwory takie były stosowane również w kopalniach KGHM Polska Miedź dla badań geologicznych.

Dostępność wierceń kierunkowych ograniczona była wcześniej brakiem odpowiedniego sprzętu i wysokimi kosztami jego pozyskania na rynku. Mimo to zastosowano ją już po części w kopalni Mysłowice-Wesoła, gdzie wykonano pięć otworów kierunkowych, w kopalni Sośnica – dwa takie otwory, w ruchu Chwałowice kopalni ROW, gdzie wykonano jeden taki otwór, i w ruchu Halemba kopalni Ruda. Tam wykonano dwa otwory. Natomiast w ruchu Murcki-Staszic, gdzie prowadzono badania, wywierconych zostało w sumie osiem.

Obecnie specjaliści z Zakładu Górniczych Robót Inwestycyjnych na jednej ze ścian kopalni Mysłowice-Wesoła realizują kolejne odwierty, osiągając zadowalające efekty odmetanowania, co przyczynia się w znacznym stopniu do zwiększenia bezpieczeństwa pracującej załogi.

– Co istotne, wiercenia otworów kierunkowych ograniczają konieczność wykonywania otworów dla odmetanowania z wyrobisk przyścianowych. Jest to niezwykle istotne z uwagi na eliminowanie ludzi z zagrożonych tąpaniami wyrobisk – zauważa Grzegorz Plonka.

Warto dodać, że do wykonywania otworów kierunkowych o długim zasięgu służą specjalne wiertnice. Dysponuje nimi m.in. właśnie Oddział ZGRI działający w strukturach PGG. Pionierski projekt realizowany w kopalni Staszic-Wujek ruch Murcki-Staszic prowadzony był w partii C dla odmetanowania ścian I-C oraz II/501/C, których eksploatacja prowadzona była w latach 2020-2022 r. Zakończenie tej eksploatacji nie miało wpływu na pracę odwierconych otworów kierunkowych z uwagi na ich usytuowanie na odpowiedniej wysokości nad ścianą. Umożliwiło to wykorzystanie otworów do odmetanowania poeksploatacyjnego.

Średnia efektywność odmetanowania w całym okresie eksploatacji ściany I-C wyniosła 71 proc., gdzie stężenie metanu w otworach kierunkowych nie spadało poniżej 88 proc. Z kolei maksymalny wydatek metanu z otworów kierunkowych osiągnął 6,9 m sześc. metanu na minutę.

Podczas eksploatacji ściany II/501/C koncentracja metanu w otworach kierunkowych wahała się od 52 do 88 proc., a ujęcie mieszaniny gazowej z jednego otworu kierunkowego dochodziło do 10,6 m sześc. na min. Sumaryczny udział w odmetanowaniu realizowanym za pomocą otworów kierunkowych, w stosunku do otworów klasycznych, wyniósł proporcjonalnie 65:35 proc. To bardzo dobre rezultaty.

– Nie chodzi tu o projekt całkowicie nowatorski, ale bardziej o opracowanie uniwersalnej metody odmetanowania otworami kierunkowymi, którą można będzie zastosować w każdej kopalni, i to wyróżnia ten projekt spośród innych – podkreśla dr inż. Grzegorz Plonka.