Geologiczne bariery i ograniczenia dla podziemnego zgazowania węgla

• Autorzy: Nieć M.

Warianty tytułu

EN

Barriers and limitations for underground coal gasification

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiany optymistyczny pogląd na temat możliwości szerokiego zastosowania podziemnego zgazowania do eksploatacji złóż węgli w Polsce wymaga weryfikacji. Warunki geologiczne mogą stanowić ograniczenia, a nawet barierę dla bezpiecznego jego stosowania. Jedynym kryterium, które jest dostatecznie uzasadnione przez doświadczenia praktyczne jest miąższość pokładów, która powinna być większa od 1,5 m. Warunki eksploatacji polskich złóż węgla brunatnego metodą podziemnej gazyfikacji są trudne, ze względu na występowanie warstw wodonośnych w ich otoczeniu. W złożach węgla kamiennego utrudnienia dla podziemnej gazyfikacji stwarzają: (1) obecność warstw wodonośnych piaskowców w serii węglonośnej, (2) zaburzenia tektoniczne naruszające ciągłość pokładu, (3) przerosty płonne w pokładach, (4) występowanie wielu pokładów w serii węglonośnej, których eksploatacja będzie oddziaływać na siebie. Istotną cechą pokładów węgla jest ich izolacja od powierzchni, zbiorników wód podziemnych i poziomów wodonośnych przez utwory nieprzepuszczalne dla toksycznych produktów zgazowania (CO, fenole). Niezbędna ich miąższość powinna wynosić około 100 m. Warunkiem szczelności jest dodatkowo brak zaburzeń tektonicznych, uskokowych. Przy obecnym stanie wiedzy na temat podziemnego zgazowania węgla, w szczególności odnośnie: przebiegu procesu w zróżnicowanych warunkach geologicznych oraz warunków migracji gazów w górotwór w otoczeniu gazogeneratora i skali możliwych z tego tytułu zagrożeń, brak jest podstaw dla rozważania metody PZW ani jako alternatywnej, ani uzupełniającej dla konwencjonalnych metod eksploatacji w warunkach polskich złóż węglowych. Nie wyklucza to możliwości jej lokalnego zastosowania na małą skalę w wyjątkowych warunkach. Niezbędne są prace badawcze modelowe i eksperymentalne dla określenia warunków stosowania PZW.

EN

The possibilities of underground gasification of coal in the Polish deposits were previously overestimated. Geological conditions of coal occurrence may restrain or preclude possibility for safe UCG. According to the experimental data the minimum thickness of coal should be at least 1,5m and it is the only one criterion justified enough. The underground gasification of the Polish lignite deposits will be very difficult or impossible due to the presence of aquifers in their close vicinity. In hard coal deposits, underground gasification is restrained by: (1) friable, porous, water-bearing sandstones within coal-bearing series, (2) tectonic disturbances (faults), (3) barren partings in coal seams, (4) numerous coexisting coal seams whose simultaneous gasification may be difficult. The most important factor for safe UCG is isolation of the coal seams by a sufficiently thick seal of impermeable rocks preventing toxic gases and substances (CO, phenols) escape to the environment. The minimum necessary thickness of such rocks should be close to 100 m. There should be no faults. According to the recent knowledge, there is no possibility to replace conventional underground coal mining by UCG in the Polish coal deposits. Underground coal gasification could be applied only exceptionally. Further investigations of unsolved problems of UCG application are necessary on the minimum safe thickness of undisturbed impermeable rocks surrounding coal seams, and the impact of the seam structure and coal quality on the gasification process and results.

Słowa kluczowe

PL

złoża węgli; podziemne zgazowanie

EN

coal deposits; underground gasification (UCG)

• Wydawca: Państwowy Instytut Geologiczny - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego
• Rocznik: 2012
• Tom: nr 448 (1)
• Strony: 183--193
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Nieć M.

• Akademia Górniczo-Hutnicza im. S. Staszica w Krakowie, Wydział Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków
• Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN, ul. Wybickiego 7, 31-261 Kraków

Bibliografia

• [1] ARENS V.Ż., 1986 — Skvażinnaja dobycza poleznych iskopajemych. Niedra. Moskva.
• [2] BARTKE T.C., GUNN R.D., 1983 — The Hanna, Wyoming underground coal gasification field test series. W: Underground gasification: the state of the art. AIChE Symp. Ser. 79, 226: 4-14.
• [3] BEDNARCZYK J., 2007 — Rozwój technologii podziemnego zgazowania węgla i perspektywy jej przemysłowego wdrożenia. Górn. i Geoinż., 31, 2: 87-104.
• [4] BIAŁECKA B., 2008a — Estimation of coal resources for UCG in the Upper Silesian Coal Basin, Poland. Nat. Resources Research., 17, 1: 21–28.
• [5] BIAŁECKA B., 2008b — Podziemne zgazowanie węgla. Podstawy procesu decyzyjnego. GIG, Katowice.
• [6] DRZEWIECKI J., 2011 — Kryteria technologiczne i środowiskowe podziemnego zgazowania węgla. Opracowane technologii zgazowania węgla dla wysokoefektywnej produkcji paliw i energii elektrycznej. Mat. Arch. GIG, Katowice.
• [7] DUBIŃSKI J., ROGUT J., CZAPLICKA K., TOKARZ A., 2008 — Coal mine of 21st: In situ producer of energy, fuels and chemicals. W New technological solutions in underground mining. International Mining Forum 200: 61-13 . Taylor&Francis. London.
• [8] FYODOROV N. A, KREININ E. V., ZVYGIANTSEV K. N., 1984 — Underground coal gasification and its application in world practice. W: Energy resources of the world. 27th nt. Geol. Congress. Coll 02 Reports vol. 2: 121-133. P.O.Nauka. Moscow.
• [9] GREEN M., 2008 — Underground coal gasification, state of the art. Clean Coal Conf. Bedewo, Poland.
• [10] HAJDO S., KLICH J., PTAK K., 2010 — Uwarunkowania podziemnego zgazowania węgla – 100 lat rozwoju metody. Górn. i Geoinż., 34, 4: 225-235.
• [11] KASZTELEWICZ Z., PTAK K., ZAJĄCZKOWSKI M., 2009 — Szanse i zagrożenia podziemnego zgazowania węgla. Prz. Górn., 1-2: 8-11.
• [12] KIDYBIŃSKI A., SIEMEK J. (red.), 2006 — Podziemne magazyny gazu w zaniechanych kopalniach węgla. GIG, Katowice.
• [13] KLER W.R., 1975 — Izuczenije i geołogo-ekonomiczskaja ocenka kaczestva uglej pri geołogorazviedocznych rabotach. Niedra. Moskva.
• [14] KOWOL K., 1997 — Szanse i perspektywy podziemnego zgazowania węgla. Materiały Szkoły Eksploatacji Podziemnej. IGSMiE PAN, Kraków.
• [15] KOZŁOWSKI B., GRĘBSKI Z., 1982 — Odmetanowanie górotworu w kopalniach. Wyd. Śląsk, Katowice.
• [16] MAGDA R., 2011 — Ekonomiczne aspekty podziemnego zgazowania węgla – na przykładzie Karbon Energy. Polit. Energet., 11, 2: 261-272
• [17] MASTALERZ M., DROBNIAK A., PAKE M., RUPP J., 2011 — Site evaluation of subsidence risk, hydrogeology, and characterization of Indiana coals for underground coal gasification. Report of progress.
• [18] NIEĆ M., 1986 — Dokładność i strategia rozpoznawania złóż węgla kamiennego. Zesz. Nauk. PŚI, 900: Górnictwo, 149: 71-86.
• [19] NIEĆ M., 2009 — Uwarunkowania geologiczne eksploatacji otworowej złóż kopalin stałych i podziemnego zgazowania węgla. Szkoła Ekspl. Podziemnej. Symp. i Konf. IGSMiE PAN., 74: 73-84.
• [20] ORŁOV G.V., KATAJEV A.B., 1988 — Opredielenije treszczinovatosti ugolnogo płasta pri podziemnoj gazifikacji uglej. Geołogija, metody poiskov i razviedki mioestorożdienij tviordych gorjuczich iskopajemych. Ekspres. Inform. Min. Geoł. SSSR, wyp.9, Moskva.
• [21] PALARSKI J., WIRTH H., KARAŚ H., 2009 — Koncepcja eksploatacji złóż węgla brunatnego z zastosowaniem technologii zgazowania termicznego. Szkoła Ekspl. Podziemnej. Symp. i Konf. IGSMiE PAN, 74: 41-53.
• [22] SOBOLEWSKI A., 2010 — Kryteria technologiczne przydatności węgla do zgazowania naziemnego. Opracowane technologii zgazowania węgla dla wysokoefektywnej produkcji paliw i energii elektrycznej. Mat. Arch. IPChW, Zabrze.
• [23] STAŃCZYK K., 2008 — Czyste technologie użytkowania węgla, GIG, Katowice.
• [24] UNDERGROUND gasification: the state of the art —1983. AIChE Symp. Ser. V., 79, 226.
• [25] WONG F.T., MEAD S.W., 1983 — Water quality monitoring at the Hoe Creek test site: review and preliminary conclusions. Underground gasification: the state of the art. AIChESymp. Ser. V., 79, 226: 154-173.

Uwagi

PL

Artykuł w: Część 2, Samowystarczalność energetyczna Polski a krajowa baza surowcowa