Metan – wróg górników

- Zagrożenie metanowe i związane z nim zagrożenie wybuchem metanu i pyłu węglowego jest nadal jednym z najgroźniejszych zagrożeń towarzyszących wydobywaniu węgla kamiennego w Polsce – przyznaje Sylwia Jarosławska-Sobór, rzeczniczka Głównego Instytutu Górnictwa. - Wzrost zagrożenia metanowego jest wynikiem prowadzenia eksploatacji podziemnej na coraz większej głębokości w otoczeniu coraz bardziej metanowego złoża, przy wzrastającej koncentracji wydobycia, co przyczyniło się do skumulowania strumienia metanu wydzielającego się do kopalń z mniejszej liczby ścian, a tym samym do wzrostu ich metanowości – tłumaczy. Co to dokładnie znaczy? Im mniej ścian wydobywczych (produkcja węgla w Polsce systematycznie spada), tym większe w nich stężenie metanu, bo jego wydzielanie to nieodłączny towarzysz wydobycia węgla kamiennego.

Niebezpieczna głębokość

W ubiegłym roku polskie kopalnie węgla kamiennego (jest ich 30) wydobyły 76,1 mln ton węgla kamiennego, z czego blisko 80 proc. wydobycia uzyskuje się z pokładów zaliczonych do metanowych. 26 kopalń zostało uznanych przez okręgowe urzędy górnicze za metanowe.

- Pomimo postępu w rozpoznawaniu i zwalczaniu zagrożenia metanowego obserwuje się jego narastanie w wielu obszarach górniczych kopalń – przyznaje rzeczniczka GIG. Z czego to wynika? Po pierwsze – wydobycie prowadzi się coraz głębiej (powstaje coraz więcej ścian ponad kilometr pod ziemią). A zawartość metanu w pokładach węgla zwiększa się wraz z głębokością ich zalegania. Po drugie – na dużych głębokościach metan jest pod dużym ciśnieniem w szczelinach czy uskokach, stąd jego nagłe wyrzuty.

Tragiczna statystyka

Statystyka katastrof górniczych spowodowanych wybuchami metanu lub metanu i pyłu węglowego (bo te dwa zjawiska często idą w parze tak, jak np. w Halembie w 2006 r., gdy w ich efekcie zginęło 23 górników) jest w dziejach górnictwa podziemnego najtragiczniejsza.

W ostatnich latach doszło do kilku katastrof, których przyczyną był właśnie ten gaz, nazywany często „cichym zabójcą" (m.in. dlatego, że jest bezwonny, a jego dozwolone stężenia mierzą specjalne czujniki). Do najtragiczniejszych w ostatnich latach należą – oprócz Halemby (największej tragedii w polskim górnictwie od lat 70.) – wypadki w kopalniach Wujek Śląsk we wrześniu 2009 r. (zginęło 20 górników) oraz w kopalni Borynia w czerwcu 2008 r. (zginęło sześciu górników).

Z danych Głównego Instytutu Górnictwa wynika, że do kopalń z największym wydzielaniem się metanu w Polsce należą (wg danych z 2010 r.) Pniówek (117,3 mln m szesc.), Brzeszcze (116,5 mln m szesc), Krupiński (81,6 mln m szesc) i Mysłowice-Wesoła (57,2 mln m szesc).

Gorszy niż CO2

Metan to również ogromny wróg atmosfery. Wystarczy proste porównanie, zwłaszcza w kontekście walki z dwutlenkiem węgla. Emisja do atmosfery jednej tony metanu jest równa wyemitowaniu aż 21 ton CO2.

Z danych GIG wynika, że w 2010 roku z górotworu objętego wpływami eksploatacji wydzieliło się 834,9 mln m szesc. metanu. Oznacza to, że średnio w ciągu minuty wydzielało się 1588,5 m szec tego gazu!

To dobre paliwo

Kopalnia Krupiński to jedna z pierwszych, które stosowały silniki metanowe, pozwalające na wykorzystane wychwyconego gazu w celach energetycznych. Bo metan to wysokokaloryczne paliwo. Górnictwo pogodziło się z tym, że się go nie pozbędzie, dlatego w kopalniach powstają stacje odmetanowania wychwytujące niebezpieczny gaz. Jednak koszt jednej, wraz z silnikami prądotwórczymi przekracza nawet 40 mln zł. Całkowita ilość metanu ujętego rurociągami odmetanowania zmniejszyła się jednak z 259,8 mln m szesc. w roku 2009 do 255,9 mln m. szesc w roku 2010.

- Spośród kopalń stosujących odmetanowanie największą efektywność wykorzystania metanu uzyskano w kopalniach Brzeszcze, Silesia, Zofiówka, Pniówek, Jas-Mos i Jankowice – wylicza Sylwia Jarosławska-Sobór.

Paradokslanie jednak kopalnie nie wykorzystują całego metanu, który Ida im się wychwycić. Co z resztą? Niestety, trafia do atmosfery. Z 255,9 mln m. szesc metanu ujętego w 2010 r., wykorzystano 161,1 mln  m szesc. (efektywność 67,5 proc.).

Do czego kopalnie wykorzystują ujęty gaz? Jego mieszaninę z powietrzem spala się w silnikach gazowych, co pozwala na wytworzenie energii skojarzonej (elektrycznej i cieplnej). Kopalnie wykorzystują ją na swoje potrzeby, np. ogrzewanie łaźni.

Profilaktyka metanowa

Co zrobić, by choć trochę ujarzmić metan?

- Obecnie znamy wiele metod i środków rozpoznawania zagrożenia metanowego, zostały także opracowane nowoczesne systemy monitorowania tego zagrożenia. To metanometria indywidualna i automatyczna – tłumaczy Jarosławska-Sobór.

W przepisach górniczych określone są warunki minimalne co do liczby i miejsc zabudowy czujników metanometrycznych oraz parametrów przepływu powietrza.

- Wielką rolę w profilaktyce metanowej odgrywa również proces projektowania eksploatacji w silnie metanowych partiach złoża, który powinien 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 – tłumaczy rzeczniczka GIG.

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 oraz o bezpieczeństwie eksploatacji w kopalniach metanowych. Stąd technologie odmetanowania wymagają już dzisiaj  intensywnego rozwoju, przede wszystkim techniki wiertniczej.