Metanonośność złoża węgla kamiennego Dębieńsko w kontekście uwarunkowań geologicznych

• Autorzy: Kędzior S.

Warianty tytułu

EN

Methane content of the Dębieńsko coal deposit in the context of geological conditions

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem artykułu jest analiza zmienności metanonośności pokładów węglowych w złożu Dębieńsko i powiązanie jej z budową geologiczną tego złoża oraz przedyskutowanie możliwości wystąpienia potencjalnego zagrożenia metanowego w rejonach przyszłej eksploatacji węgla, a także gospodarczego wykorzystania metanu. Złoże węgla kamiennego Dębieńsko znajduje się w zachodniej części Górnośląskiego Zagłębia Węglowego na granicy fałdowej i dysjunktywnej strefy tektonicznej. Eksploatacja węgla w tym obszarze zakończyła się w 2000 r., jednak zainteresowanie tym złożem jest obecnie duże z uwagi na plany wszczęcia wydobycia węgla koksującego. Obszar złoża Dębieńsko jest stosunkowo dobrze rozpoznany geologicznie, m.in. z uwagi na głębokie wiercenia (do 2000 m) wykonane w jego obrębie. Warunki metanowe złoża są zróżnicowane, metanonośność wzrasta wraz z głębokością zgodnie z tzw. modelem północnym zmienności ilości metanu w GZW, zgodnie z którym pod kilkusetmetrową strefą naturalnie odgazowaną występuje strefa wysokometanowa, która w badanym obszarze rozdziela się dodatkowo na dwie podstrefy metanonośne – płytszą występującą na głębokości około 1000 m i głębszą na 1700–1900 m. Obie strefy rozdziela interwał obniżonej metanonośności. Do najistotniejszych przyczyn takiego rozkładu należą: temperatura i ciśnienie warunkujące adsorpcję metanu w pokładach węgla, a także obecność nieprzepuszczalnego pakietu iłowców i mułowców serii mułowcowej oraz budowa petrograficzna i stopień uwęglenia pokładów. Metanonośność złoża zmienia się też lateralnie głównie w zależności od tektoniki obszaru. Szczególną rolę odgrywa tu tzw. antyklina knurowsko-leszczyńska, w której stwierdzono podwyższoną ilość metanu w pokładach węgla w stosunku do obszarów sąsiednich oraz nasunięcie orłowskie wraz z systemem równoleżnikowych uskoków o reżimie tensyjnym, mogących stanowić drogi migracji metanu. Struktury te powinny być brane pod uwagę jako potencjalne źródła zagrożenia metanowego w przyszłej kopalni oraz jako perspektywiczne z punktu widzenia poszukiwania metanu jako kopaliny.

EN

The aim of this paper is an analysis of the variability of the methane content in coal seams in the area of the Dębieńsko Mine and it’s relation to the geological structure of this coal deposit, and also the possibilities of a methane hazard in the areas of future coal mining and methane utilization as a fuel. The Dębieńsko coal deposit is located in the western part of the Upper Silesian Coal Basin (USCB), on the boundary between folded and disjunctive tectonic zones. Coal exploitation in this area ended in 2000, but interest in this deposit is currently high due to plans to initiate coking coal mining. The area of the Dębieńsko mine is relatively well prospected because of the deep drillings (up to 2000 m in depth) carried out within it. The methane conditions of the deposit are varied, the methane content increases with depth according to northern pattern of methane distribution in the USCB, in which the high-methane zone occurs under the several hundred meters zone of natural outgassing of the coal seams. This zone is divided into two smaller methane sub-zones, the first (shallower) at a depth of 1000 m and the second (deeper) at 1700–1900 m. A sub-zone of lower methane content occurs between these two high-methane sub-zones. The most important reasons for this methane distribution are temperature and pressure facilitating the gas adsorption in coal seams, and also the presence of impermeable siltstones and shalestones as well as the maceral composition and coal rank of coal seams. The methane content also changes laterally in accordance with the tectonics of the area. The so called Knurów and Leszczyna Anticline with found increased methane content in coal seams in relation to neighboring areas as well as Orlova Overthrust together with the system of latitudinal faults of brittle tectonic regime which are possible pathways for methane migration play a special role here. These structures can be taken into account as a potential source of methane hazard in a future coal mine, they can also be promising structures for methane prospection as a fuel.

Słowa kluczowe

PL

metan pokładów węgla; złoże Dębieńsko; antyklina knurowsko-leszczyńska; Górnośląskie Zagłębie Węglowe

EN

coalbed methane; Dębieńsko coal deposit; Knurów and Leszczyna Anticline; Upper Silesian Coal Basin

• Wydawca: Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
• Rocznik: 2017
• Tom: nr 100
• Strony: 95--107
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Kędzior S.

• Uniwersytet Śląski, Wydział Nauk o Ziemi, Sosnowiec

Bibliografia

• 1. Grzybek, I. i Kuzak, R. 1996. Geometryzacja pola metanonośności złóż węgla – nowy instrument badań tektonicznych? Mat. Konf. nt. Tektonika i rozwój budowy geologicznej północnej części GZW. Katowice-Sosnowiec, s. 72.
• 2. Hadro, J. i Urban J. red. 2006. Wyjaśnienie warunków występowania i zróżnicowania metanonośności pokładów węgla na tle budowy geologicznej GZW, LZW i DZW w porównaniu z innymi zagłębiami na świecie. Warszawa: NAG PIG, niepublikowane.
• 3. Kędzior, S. 2009. Accumulation of coal-bed methane in the south-west part of the Upper Silesian Coal Basin (southern Poland). International Journal of Coal Geology Vol. 80, s. 20–34.
• 4. Kędzior, S. 2014. Potencjał metanotwórczy węgli kamiennych w odniesieniu do ich pojemności sorpcyjnej oraz współczesnej ilości zakumulowanego metanu termogenicznego w złożu Pawłowice (Górnośląskie Zagłębie Węglowe). Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN nr 88, s. 119–134.
• 5. Kosakowski i in. 1995 – Kosakowski, P., Botor, D. i Kotarba, M. 1995. Próba oceny wielkości erozji i warunków paleotermicznych utworów węglonośnych górnego karbonu Górnośląskiego Zagłębia Węglowego [W:] Ney, R. i Kotarba, M. red. Opracowanie modeli oraz bilansu generowania i akumulacji gazów w serii węglonośnej Górnośląskiego Zagłębia Węglowego. CPPGSMiE PAN, s. 41–51.
• 6. Kotas, A. red. 1994. Coalbed methane potential of the Upper Silesian Coal Basin [W:] Prace Państwowego Instytutu Geologicznego t. 142, Warszawa: PIG-PIB, 81 s.
• 7. Kowalik, W. 1999. Dokumentacja geologiczna złoża węgla kamiennego KWK Dębieńsko. Warunki gazowe. Arch. WUG Katowice, niepublikowane.
• 8. Kwarciński i in. 2004 – Kwarciński, J., Ihnatowicz, A., Bossowski, A., Wilk S. 2004. Ocena możliwości wykorzystania wyrobisk górniczych likwidowanych kopalń węgla kamiennego na podziemne magazyny gazu i paliw płynnych. Zadanie: Własności absorpcyjne i desorpcyjne węgla w pokładach niewyeksploatowanych. Punkt 1.6. Zmiany zawartości metanu pokładów węgla w Dolnośląskim Zagłębiu Węglowym i Górnośląskim Zagłębiu Węglowym. Arch. PIG-PIB Sosnowiec, niepublikowane.
• 9. Malon, A. i Tymiński, M. 2017. Metan pokładów węgla [W:] Szuflicki, M., Malon, A. i Tymiński, M. red. Bilans zasobów złóż kopalin w Polsce według stanu na 31.12.2016 r. Państwowy Instytut Geologiczny–Państwowy Instytut Badawczy, Warszawa.
• 10. Nieć, M. 1993. Złoża metanu w formacjach węglonośnych. Materiały Szkoły Eksploatacji Podziemnej. Kraków: Wyd. CPPGMiE PAN, s. 281–301.
• 11. Pashin, J. 2005. Coalbed methane exploration in thrust belts: experience from the southern Appalachians, USA: Tuscaloosa, Alabama [W:] 2005 Intern. Coalbed Methane Symp. Proc. Uniw. Of Alabama, s. 0519.
• 12. Różkowski, A. 1991. Region górnośląski [W:] Malinowski, J. red. Budowa geologiczna Polski, t. VII Hydrogeologia. Warszawa: Wyd. Geologiczne.
• 13. Seredyńska Iwaniuk, L. 1991. Dokumentacja geologiczna złoża węgla kamiennego KWK „Dębieńsko” w kat. A, B, C 1, C 2. Arch. PIG-PIB, niepublikowane.
• 14. Tarnowski, J. 1971. Występowanie metanu w złożu południowej części Rybnickiego Okręgu Węglowego. Prace naukowe GIG. Komunikat nr 541, Katowice, 45 s.
• 15.Tarnowski, J. 1989. Geologiczne warunki występowania metanu w Górnośląskiej Niecce Węglowej. Zeszyty Naukowe Polit. Śl. Seria Górnictwo z. 166. Gliwice: Wyd. Politechniki Śląskiej, 126 s.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).