Górnictwo: Przeprowadzone w Polsce testy technologii hydro-otworowej wykazały możliwość urabiania węgla strugą wody w otworze wydobywczym

Część badań realizowano m.in. na terenie KD Barbara (GIG) w Mikołowie.

Naukowcy z Głównego Instytutu Górnictwa w Katowicach kończą z sukcesem eksperyment polegający na przetestowaniu innowacyjnej technologii hydro-otworowej eksploatacji węgla brunatnego w warunkach złoża Bełchatów.

Technologia hydro-otworowa polega na urabianiu i rozdrabnianiu złoża wysokociśnieniowym strumieniem wody poprzez wywiercone otwory wielkośrednicowe o wymiarach 500-650 mm z powierzchni terenu do spągu złoża. Otwór jest zarurowany w warstwie nadkładowej i otwarty w warstwie złożowej tzw. odcinek „bosy”. Do otworu opuszcza się wielofunkcyjne urządzenie urabiająco-wydobywcze składające się z kolumny rur i obrotowej głowicy hydraulicznej. Struga wody jest narzędziem urabiającym i rozdrabniającym pokład węgla.

- Eksploatacja prowadzona jest warstwami o grubości ok 0,2 m od spągu do stropu złoża. Urobek opada grawitacyjnie na dno otworu i powstającej kawerny, a wynoszony jest rurą wydobywczą na powierzchnię przy pomocy podnośnika wodno-powietrznego, pompy typu „airlift”.  Wykonana kawerna ma kształt cylindrycznej komory o promieniu kilku metrów, a po zakończonej eksploatacji pustka wypełniana jest materiałem podsadzkowym – opisuje dr hab. inż. Janusz Makówka, prof. GIG, wykonawca projektu

Dodajmy, że technologia otworowa (HBM) została uznana przez wiodące jednostki naukowo-badawcze oraz największe firmy przemysłu wydobywczego na świecie za mogącą mieć przemysłowe zastosowanie w eksploatacji pokładów węgla brunatnego oraz innych cennych dla gospodarki minerałów, takich jak: metale ziem rzadkich, rudy uranu, bursztyn i kamienie szlachetne.

Projekt HydroCoal Plus dobiega końca, a jego realizatorzy zgłosili już pierwszy patent i publikują wyniki badań. Wygląda na to, że planują kolejne inicjatywy i już szukają złóż zalegających w dogodnych warunkach – dedykowanych dla metody otworowej.

To niekonwencjonalne i innowacyjne podejście górnicze oraz uzyskane rezultaty dają nie tylko nadzieję, ale i realne podstawy do dalszych działań związanych z ukierunkowanym rozwojem metody oraz jej docelowym wdrożeniem. Zapowiada się, że metoda otworowa ma szansę na dalszy rozwój i  docelową komercjalizację w złożach, które nadal czekają na ich wydobycie, zarówno w Polsce, jak i za jej granicami. 

Przejście z jednego otworu wydobywczego do kilku to już czysta multiplikacja procesu, którą można wykorzystać do zaprojektowania docelowej kopalni otworowej.

 Dlaczego warto to było zrobić?

Przeprowadzone w Polsce testy metody wykazały techniczną możliwość urabiania węgla strugą wody w otworze wydobywczym i wynoszenia go na powierzchnię metodą airlift. I choć należy tu wyraźnie zaznaczyć, iż podobne testy były już w przeszłości wykonywane, to kluczową kwestią jest optymalizacja wszystkich elementów metody w jednym czasie i ostateczny rezultat.

Warto  podkreślić, że w ramach projektu część badań wykonana była w również w warunkach symulacji komputerowych (modele numeryczne), ale przy takich projektach wszystkie etapy musiały zostać przeprowadzone w warunkach złożowych in-situ i tak też się stało.   

Czego jest szkoda?

W czasie trwania projektu koncepcja urządzenia wydobywczego poddana została kilkukrotnym modyfikacjom. Urządzenie zostało wykonane w uproszczonej wersji, ale z zachowaniem głównej funkcjonalności. Kończący się projekt HydroCoal Plus realizowany był w bardzo trudnym czasie. Z uwagi na zawirowania spowodowane pandemią Covid-19, wojną w Ukrainie, turbulencjami na rynku stali, zaburzonymi łańcuchami dostaw oraz rosnącymi cenami wszystkich usług i zakupów projekt był kilkukrotnie wydłużany i dopasowywany do nowo zastanych realiów.

Niemniej jednak wspólnie dali radę i dopięli swego.

- Satysfakcja z przeprowadzonych prób w takich realiach daje większą frajdę i nadzieję, na wykonanie kolejnych, może w dogodniejszych warunkach - zwracają uwagę naukowcy z GIG.

Co ciekawe technologia ta miała swoje początki w późnych latach 80-tych. Jej pionierem był wówczas Wiesław Jura. Pierwsze eksperymenty zostały przeprowadzone z sukcesem również na złożu węgla brunatnego Bełchatów. Ówczesne realia nie pozwoliły jednak na dalszy rozwój metody. Postęp w dziedzinie technologii materiałowych oraz technik wiertniczych i hydraulicznych stwarza obecnie realne szanse na jej wdrożenie na skalę przemysłową.

Technologia hydrootworowa (HBM) nie stanowi konkurencji dla stosowanych obecnie metod klasycznych, ale może być realną i jedyną alternatywą dla zagospodarowania złóż, których ze względów środowiskowych (ochrona powierzchni ) czy trudnych warunków geologicznych (np. zawodnienia złóż) nie da się eksploatować powyższymi metodami klasycznymi.