GIG: 80 procent wydobycia z pokładów metanowych

Przyczyną takiego stanu jest systematycznie wzrastająca głębokość prowadzenia eksploatacji pokładów węgla, a wraz z nią rosnąca zawartość metanu (metanonosność), ciśnienie mas skalnych, skłonność do pożarów i szereg innych niekorzystnych cech ośrodka skalnego. To powoduje, że stale wzrasta wielkość wydobycia węgla uzyskiwana przez polskie kopalnie, szczególnie w Górnośląskim Zagłębiu Węglowym, z pokładów zaliczonych do zagrożonych pod względem metanowym, tąpaniowym i innymi naturalnymi zagrożeniami górniczymi.
W przypadku zagrożenia metanowego już dzisiaj blisko 80 proc. wydobycia uzyskuje się z pokładów zaliczonych do metanowych. Postępująca koncentracja wydobycia, będąca niezbędnym wymogiem współczesnej eksploatacji złóż surowców mineralnych, jest także istotnym czynnikiem, który wpływa na poziom powyższych zagrożeń naturalnych, określanych często mianem katastrofogennych. Bowiem każda tona wydobytego węgla to określona ilość uwolnionego metanu, to także określona deformacja górotworu wywołująca w nim stan niestabilności, a więc skłonności do występowania takich zjawisk dynamicznych jak wstrząsy i towarzyszące im tąpnięcia.

Niebezpieczne głębokości*)

Na dużych głębokościach eksploatacji pojawiają się także niekorzystne efekty gazodynamiczne, skutkujące tym, iż w pewnych strefach, na przykład takich jak zaburzenia tektoniczne jak i przestrzenie zrobowe, metan występuje pod dużym ciśnieniem i w przypadku naruszenia ich stabilności przez prowadzoną działalnością górniczą może być gwałtownie wypchnięty do czynnych wyrobisk górniczych. Wówczas takie sytuacje zaburzają zarówno monitorowanie zagrożenia jak i jego prognozowanie, a także generują wysoki poziom zagrożenia zapaleniem lub wybuchem metanu.

Należy podkreślić, że aktywna profilaktyka metanowa polegająca na wyprzedzającym odmetanowaniu pokładów węgla, a więc na jego usunięciu przed frontem eksploatacji ścianowej, jest w warunkach polskich kopalń bardzo utrudniona. Pokłady węgla z racji swoich parametrów fizykomechanicznych, ukształtowanych między innymi przez wspomnianą dużą głębokość eksploatacji, cechują się bowiem niską przepuszczalnością, a więc migracja w nich metanu jest ograniczona. Tak więc w warunkach polskich kopalń węgla kamiennego nie da się wcześniej usunąć metanu zawartego w samym pokładzie przewidzianym do eksploatacji jak i w jego bezpośrednim otoczeniu.

Monitoring niemal zupełny

Katastrofy górnicze spowodowane wybuchami metanu lub metanu i pyłu węglowego są najbardziej tragicznymi zdarzeniami w światowym górnictwie, przede wszystkim ze względu swoje skutki, w tym liczbę ofiar śmiertelnych. Dlatego badania zagrożenia metanowego są jednym z podstawowych zadań w zakresie bezpieczeństwa górniczego, jakie realizują wszystkie wiodące ośrodki badań górniczych na świecie. Obecnie znamy wiele metod i środków rozpoznawania zagrożenia metanowego, zostały także opracowane nowoczesne systemy monitorowania tego zagrożenia – metanometria indywidualna i automatyczna. W przepisach górniczych określone są warunki minimalne co do liczby i miejsc zabudowy czujników metanometrycznych oraz parametrów przepływu powietrza. Również aktualny stan sprzętowego wyposażenia kopalń oraz rozwiązania oferowane przez producentów pomiarowych systemów metanometrycznych pozwalają na prowadzenie pełnego monitoringu stężenia metanu w miejscach możliwego powstania zagrożenia. Ponadto monitorowana jest zawartość metanu w rurociągach odmetanowania, automatyczne sterowanie siecią odmetanowania w zależności od stężenia metanu w rurociągu i wyrobiskach, pomiar prędkości powietrza w wyrobiskach i stężenia metanu wynikające ze zmian przepływu powietrza, a także stan zamknięcia tam wentylacyjnych, które mają wpływ na intensywność przewietrzania wyrobisk.

Nadzieja w technologiach odmetanowiania

Wielką rolę w profilaktyce metanowej odgrywa również proces projektowania eksploatacji w silnie metanowych partiach złoża, który winien być poprzedzony prognozą wielkości wydzielania metanu do środowiska ścian wraz z określeniem niezbędnej efektywności odmetanowania, adekwatnej do zakładanej wielkości dobowego wydobycia ze ściany. Emisja metanu jest bowiem istotną barierą dla niekontrolowanego wzrostu wydobycia ze ściany.

Tak więc w praktyce górniczej stosowanych jest wiele środków i sposobów zwalczania zagrożenia metanowego, w tym wentylacyjnie realizowane poprzez odpowiednie przewietrzanie wyrobisk, czy też przez technologie odmetanowania lub przez łączne wykorzystanie tych dwóch sposobów. Eksperci Głównego Instytutu Górnictwa są zdania, że kluczem dla postępu w zakresie zwalczania zagrożenia metanowego jest zapewnienie większej efektywności odmetanowania. To ono będzie już w najbliższej przyszłości decydowało o zdolności wydobywczej ścian eksploatacyjnych oraz o bezpieczeństwie eksploatacji w kopalniach metanowych. Stąd technologie odmetanowania wymagają już dzisiaj intensywnego rozwoju, a w tym przede wszystkim techniki wiertniczej.

*) śródtytuły pochodzą od redakcji