Górnictwo: Projekt realizowany w PGG otwiera nowy rozdział w dziedzinie odmetanowania wyrobisk

Inż. Damian Dziuba przedstawił innowacyjny projekt odmetanowania pokładów z zastosowaniem technologii podziemnych wierceń kierunkowych podczas tegorocznej XXXII SEP w Krakowie

Realizowany przez Zakład Górniczych Robót Inwestycyjnych Polskiej Grupy Górniczej innowacyjny projekt odmetanowania pokładów z zastosowaniem technologii podziemnych wierceń kierunkowych sprawdza się doskonale. Gdy ruszał w 2018 r., nikt nie spodziewał się, że przyniesie tak dobre rezultaty.

Głównym celem odmetanowania kopalni jest zapewnienie wysokiego poziomu bezpieczeństwa prowadzonych w niej robót. Proces ten polega na ujmowaniu wysokoprocentowej mieszaniny powietrzno-metanowej z górotworu, aby na stacji odmetanowania oraz w głównych rurociągach stężenie gazu utrzymywane było na optymalnym i bezpiecznym poziomie. Sama decyzja o odmetanowaniu podejmowana jest na podstawie prognozy metanowości bezwzględnej przygotowywanej dla określonej parceli ściany. To na jej podstawie opracowywany jest projekt techniczny zawierający m.in. szacunek łącznej liczby otworów metanowych do warstw spągowych i stropowych, ilość gazu do ujęcia poprzez roboty odmetanowania, czy też liczbę zbiorów otworów metanowych i ich wzajemną odległość. 

Aktywne otwory
– Otwory klasyczne o krótkich zasięgach wykonywane są w górnictwie od prawie 30 lat w chodnikach przyścianowych, właśnie w celu odmetanowania. Szkopuł w tym, że ulegają degradacji. Cóż z tego, że wykonamy siatkę otworów klasycznych w liczbie np. czterech w odstępie co 20 metrów, jeśli wraz z postępem ściany zostaną zlikwidowane i przestają spełniać swoją rolę? Nasz projekt zakłada wiercenie otworów kierunkowych na min. 30 metrów nad eksploatowanymi pokładami węgla. Występuje tam strefa spękań, ale otwory pozostają aktywne i mogą odbierać metan nawet przez kolejnych kilka lat – tłumaczy Damian Dziuba, pracownik inżynieryjny ZGRI.

A zatem metan, który uwolni się po spękaniu górotworu podczas eksploatacji ścian, pozostaje w zrobach, a dzięki otworom kierunkowym o długim zasięgu jest ściągany. Dla przykładu, gdy ze zrobów, w których nie wywiercono otworów, wydostanie się do atmosfery wraz z powietrzem wentylacyjnym np. 100 kubików metanu, to z wykonanymi otworami kierunkowymi wypłynie już tylko 50 kubików, a kolejne 50 ujętych zostanie poprzez zastosowanie otworów horyzontalnych na stacji odmetanowania i zagospodarowanych.

Do wykonywania otworów kierunkowych o długim zasięgu służą specjalne wiertnice. Pionierski projekt realizowany był w kopalni Staszic-Wujek ruch Murcki-Staszic w polu C dla odmetanowania ściany I-C oraz ściany II-C, której eksploatacja prowadzona była w 2022 r. Zakończenie eksploatacji nie miało wpływu na pracę odwierconych otworów kierunkowych z uwagi na usytuowanie na odpowiedniej wysokości nad ścianą. Umożliwiło to wykorzystanie ich do odmetanowania poeksploatacyjnego. Okazało się, że średnia efektywność odmetanowania w całym okresie eksploatacji ściany I-C wyniosła 71 proc. Średnie stężenie metanu w otworach kierunkowych nie spadało poniżej 88 proc. Z kolei maksymalny strumień objętościowy metanu z otworów kierunkowych osiągnął 6,9 m sześc. metanu na minutę. To bardzo dobre wyniki. Poza tym udział w odmetanowaniu otworów kierunkowych w stosunku do otworów klasycznych wyniósł 70:30 proc. 

Innowacyjna technologia
Podczas eksploatacji ściany II-C koncentracja metanu w otworach kierunkowych wahała się od 52 proc. do 88 proc. Maksymalne ujęcie mieszaniny gazowej z jednego otworu kierunkowego wyniosło 10,6 m sześc. na min. Sumaryczny udział w odmetanowaniu za pomocą otworów kierunkowych w stosunku do otworów klasycznych, wyniósł proporcjonalnie 65:35 proc. Czyli równie dobry rezultat.

– Mówimy o nowatorskiej technice odmetanowania w górnictwie ścianowym, która ma na celu zademonstrowanie alternatywnej technologii ujęcia gazu i nie znalazła do tej pory zastosowania na skalę przemysłową w Polsce. Rozwój technologii wierceń kierunkowych oraz sposobów stymulacji produktywności metanu otwiera nowe możliwości dla przedeksploatacyjnego oraz poeksploatacyjnego ujęcia gazu zgromadzonego w przestrzeni zrobowej – podsumowuje Krzysztof Kuczowicz, dyrektor ZGRI.

Gospodarcze wykorzystanie metanu można rozpatrywać w mikroskali, przyjmując za punkt odniesienia wybrane przedsiębiorstwo górnicze oraz wpływ pozyskania gazu na jego kondycję ekonomiczną. Można również spojrzeć szerzej, z punktu widzenia państwa i potrzeb jego gospodarki narodowej.

Przemysłowe wykorzystanie zasobów metanu z pokładów węgla dla celów energetycznych może być wielką szansą ekonomiczną i ekologiczną zarówno dla Śląska, jak i dla Polski.