Studium uwarunkowań emisji gazów ze zlikwidowanych kopalń SW części GZW (część VIII)

• Autorzy: Grzybek I.

Warianty tytułu

EN

The study of conditions of gases emission from abandonem mines of the south-west part of upper silesian coal basin (poland) (part VIII)

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Emisja gazów kopalnianych zachodzi ze wszystkich zlikwidowanych kopalń, a rodzaj i koncentracje emitowanych gazów zależą m.in. od warunków geologiczno-gazowych w otaczającym zroby górotworze (zerowe koncentracje CH4 i CO2 nie świadczą o braku emisji, wskazując, że w miejscach tych wydostaje się tylko N2). Warunki te są głównym czynnikiem determinującym emisję gazów ze zlikwidowanych kopalń. Mniej istotnymi są natomiast, kolejno: odwadnianie kopalń oraz wpływ wentylacji i odmetanowania. Dodatkowym czynnikiem są zmiany ciśnienia barometrycznego. Wydzielanie gazów do zrobów powoduje wzrost ciśnienia w ich obrębie. Przyspiesza go zakończenie ich odwadniania. Sprężaniu gazów przeciwdziała odmetanowanie zrobów i wentylacja sąsiednich kopalń, oraz ucieczka gazów na powierzchnię. Ucieczka taka ma miejsce po wzroście ciśnienia, umożliwiającym pokonanie oporów przepływu. Opory te determinuje m.in. charakter nadkładu formacji węglonośnych. Przy występowaniu nadkładu mioceńskiego ucieczka gazów ma miejsce głównie przez zlikwidowane szyby, w których opory przepływu są zależne m.in. od głębokości połączenia szybu ze zrobami, a najważniejsze są połączenia najpłytsze. Ponadto, podnoszące się zwierciadło wody przemieszcza gazy kopalniane do płytszych partii zrobów, czego efektem jest zmiana składu migrujących gazów.

EN

It should be stated that emission of mine gases across USCB are to be expected from all the abandoned mines, particularly from those being not dewatered or influenced by Ventilation. On the other hand, such emission can be more intensive from the mines being flooded. However, at mines being dewatered the leakage of gases will probably be limited to periods of depression barometric trends. The reference to geological-gassy conditions of USCB makes it also possible to estimate that in the gassy regions of transient or closed structure of methane content field the major emitted gas is going to be methane, while across the rest of the basin it is going to be nitrogen, however local occurrences of carbon dioxide are also possible. The work results are a little different from the previous opinions regarding barometric pressure, which usually nas been considered to be decisive agent for emission of mine gases [9, 38]. In the work it has however been demonstrated that this opinion is not obvious. It does not have to be contradictory with the opinions mentioned, which have been developed in the regions, where gobs were mostly degassed and devoided of agents favoring compression of mine gases. In such conditions changes of barometric pressure can actually turn out the strongest of agents described in the work. The results of the work also differ from the previous opinions [18, 24] with reference to the reason of changes in constitution of emitted gases observed in the course of time. To explain it, extruding of mine gases by the waters flooding a mine has been indicated as the main cause, while different properties of constituents of mine gases mix have been assumed less important. However, observations presented in the book seem rather well documented and enable to State the results of work highly credible. One of the consequences of differentiation of USCB geological framework is the variability of geological-gassy conditions, which helps distinguish the following three structures of methane content field: (i) closed, (ii) transient, and (iii) open one. They are characterized by different sequences of occurrence of the following gassy zones: (i) allochthonous high methane, (ii) degassed, and (iii) autochthonous high methane. Coal exploitation causes liberation of gases into mine workings, which does not end after the mine abandonment. The amount and type of gases flowing into gobs of abandoned mine depend on the content and Constitution of deposit gases. This dependence is reflected in stratification of mine gases Constitution within particular gas strata being proportional to the Constitution of deposit gases within gassy zone corresponding to the depth of the strata. Inflow of gases to gobs causes compression and emission of mine gases. This process is accelerated by the reconstruction of water table after the end of mine dewatering. However, it is slowed down by the influence of ventilation of bordering operating mines as well as the degasation of gobs. Thus, counteraction of those agents and flow resistance are decisive for intensity of mine gases emission. The type and concentration of gases emitted, however, is strictly connected to the constitution of mine gases in these parts of gobs, where gases migrate from, whose constitution, in turn, depends on the Constitution of the deposit gases. The shorter the flow paths are, the lighter the flow resistance is. The shallowest gob connections to the surface are therefore decisive for gases emission. The above rules have been found to be true for the shafts of the SW part of USCB. Their analysis has shown that the constitution of deposit gases within gassy zone opened by gobs of the shallowest level connected to shaft is of crucial importance for concentration of gasses emitted through the shaft. Continuing, the less important factors are, in turn: dewatering of gobs (or the lack of it) and - combined - Ventilation of bordering mines and gobs degasation. Changes of barometric pressure are also of some significance, influencing oscillations of gases concentrations around their values typical for the given shaft. Concluding, it can be stated that emission of mine gasses occurs from all abandoned coal mines. Its intensity, however, depends on the relative strength of particular agents influencing it, of which geological-gassy conditions of mined formation are the most important, determining the type and concentration of gases emitted.

Słowa kluczowe

PL

Górnośląskie Zagłębie Węglowe; gazy kopalniane; emisja gazu; likwidacja kopalń

EN

Upper Silesian Coal Basin; mine gases; gas emission; mine liquidation

• Wydawca: Wyższy Urząd Górniczy
• Czasopismo: Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie
• Rocznik: 2012
• Tom: nr 10
• Strony: 18--30
• Opis fizyczny: Bibliogr. 41 poz.

Twórcy

autor

Grzybek I.

• Wyższy Urząd Górniczy, Katowice,

Bibliografia

• 1. Backhaus C, Mroz A., Willenbrink B.: Coal mine gas from abandoned mines. Polish Geological Institute Special Papers nr 7, Warszawa 2002, s. 33-40.
• 2. Bukowski P., Grzybek I.: Coal mine flooding as a cause of methane hazard. The case study of Morcinek mine, Upper Silesian Coal Basin, Poland. Proceedings of the 9th International Mine Water Association Congress: Mine Water 2005 - Mine Closure. Oviedo 2005, s. 627-633.
• 3. Carden S.G., Goodwin P.J., Smith A.J., Thompson P.G.: A problem of surface methane emission. Municipal Engineer nr 4, 1983, s. 133-142.
• 4. Chałupnik S., Wysocka M.: Pomiary ekshalacji radonu z gruntu - opracowanie metodyki i wyniki wstępne. Prace Naukowe GIG: Górnictwo i Środowisko nr 1, Katowice 2003, s. 61-72.
• 5. Chmiel P., Lubryka M., Kutkowski J.: Niektóre aspekty bezpieczeństwa i ochrony środowiska na terenie zlikwidowanego obszaru górniczego. 2004 (niepublikowane).
• 6. Creedy D.P.: Gas in abandoned mines: a hazard and a resource? Proceedings of International Conference on Coal-Bed Methane - Technologies of Recovery and Utilisation. Wyd. GIG, Ustroń 1998, s. 507-524.
• 7. Dzieniewicz M., Sechman H., Kotarba M., Korus A.: Distribution of methane and carbon dioxide contents in the near-surface zone along 23 geological cross-sections of the Wałbrzych coal district. Kotarba MJ. (red.): Gas Hazard in the Near-Surface Zone of the Wałbrzych Coal District Caused by Coal Mine Closure: Geological and Geochemical Controls. Wyd. GEOSFERA, Kraków 2002, s. 79-93.
• 8. Fraczek R.: Kształtowanie się współczynnika nierównomierności wydzielania się metanu w ścianach kopalń węgla kamiennego. Wiadomości Górnicze nr 2, Katowice 2004, s. 67-73.
• 9. Gardner A.: Radon emissions from abandoned mines. The Safety & Health Practitioner nr 11, 1995, s. 10-14.
• 10. Gawlik L., Grzybek I.: Szacowanie emisji metanu w polskich zagłębiach (system węgla kamiennego). Studia, Rozprawy, Monografie nr 106, Kraków 2002, Wyd. IGSMiE PAN.
• 11. Greaves K.H., Owen L.B., McLennan J.D., Olszewski A.: Multicomponent gas sorption-desorption behaviorof coal. Proceedings of the 1993 International Coalbed Methane Symposium vol. I, Birmingham 1993, s. 197-205.
• 12. Grzybek I.: Zróżnicowanie składu gazów w zrobach zlikwidowanych kopalń węgla. Górnictwo i Geologia nr 1, Gliwice 2006, s. 69-84.
• 13. Grzybek I.: Studium uwarunkowań emisji gazów ze zlikwidowanych kopalń SW części GZW (część I, II, III, IV, V, VI i VII). Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie nr 1, s. 23-27, nr 2, s. 31-39, nr 3, s. 21-35, nr 4, s. 22-33, nr 5, s. 10-18, nr 8, s. 13-23, nr 9, s. 20-29, 2012.
• 14. Grzybek I., Bukowski P., Brzozoń K.: Zagrożenia ze strony zlikwidowanych szybów w kopalniach rybnicko-ja-strzębskich. Materiały X Konferencji: Ochrona powierzchni na terenach górniczych w subregionie zachodnim województwa śląskiego. Wyd. MAWEX, Katowice 2005, s. 325-335.
• 15. Kobiela Z.: Wyznaczanie stref zagrożenia gazowego na obszarach likwidowanych kopalń w oparciu o analizę warunków geologiczno-górniczych. Człowiek i środowisko wobec procesu restrukturyzacji górnictwa węgla kamiennego. Wyd. CPPGSMiE PAN, Kraków 2001, s. 431-446.
• 16. Kominowski K., Płonka A.: Migracja gazów i ich monitoring. Kowalski A. (red.): Eksploatacja górnicza a ochrona powierzchni. Doświadczenia z wałbrzyskich kopalń. Wyd. GIG, Katowice 2000, s. 357-365.
• 17. Kotarba M.J.: Composition and origin of coalbed gases in the Upper Silesian and Lublin basins, Poland. Organie Geochemistry nr 32, 2001, s. 163-180.
• 18. Kotarba M.J. (red.): Gas Hazard in the Near-Surface Zone of the Wałbrzych Coal District Caused by Coal Mine Closure: Geological and Geochemical Controls. Wyd. GEOSFERA, Kraków 2002.
• 19. Kotarba M.J., Dzieniewicz M., Korus A., Sechman H., Gogolewska A., Grzybek I., Kominowski K., Płonka A.: Zagrożenie gazowe metanem i ditlenkiem węgla w przypowierzchniowej strefie zabudowanego obszaru środkowej części Wałbrzyskiego Okręgu Węglowego związane z likwidacją kopalń. Kotarba M.J. (red.): Przemiany środowiska naturalnego a ekorozwój. Wyd. GEOSFERA, Kraków 2001, s. 185-217.
• 20. Kotas A. (red.): Coal-Bed Methane Potential of the Upper Silesian Coal Basin, Poland. Prace PIG No. CXLII, Warszawa 1994.
• 21. Kozłowski B.: Prognozowanie zagrożenia metanowego w kopalniach węgla kamiennego. Wyd. Śląsk, Katowice 1972.
• 22. Kozłowski B., Grębski Z.: Odmetanowanie górotworu w kopalniach. Wyd. Śląsk, Katowice 1982.
• 23. Kräl V, Plätenik M., Nowotny R.: Methane from closed-down mines in the soil air endangers civil engineering structures. Proceedings of International Conference on Coal-Bed Methane - Technologies of Recovery and Utilisation. Wyd. GIG, Ustroń 1998, s. 493-506.
• 24. Krause E.: Aspekty bezpieczeństwa i ochrony środowiska na terenach pogórniczych związane z zagrożeniem gazowym. Człowiek i środowisko wobec procesu restrukturyzacji górnictwa węgla kamiennego. Wyd. CPPGSMiE PAN, Kraków 2001, s. 417-430.
• 25. Krause E.: Prognozowanie zagrożenia metanowego w likwidowanych kopalniach węgla kamiennego. Materiały konferencji: Doświadczenia z likwidacji zakładów górniczych. Wyd. SITG, Mysłowice 2001, s. 149-154.
• 26. Kulczycki Z., Grzybek I.: Gazy kopalniane jako zagrożenie dla bezpieczeństwa powszechnego. Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie nr 1, Katowice 1999, s. 16-25.
• 27. Langdon B., Gilmour G.: Controlling risks to people's safety from abandoned mine workings. Proceedings of the 4th Meeting of Leaders of European Mine Supervisions, Dortmund 1998.
• 28. Macuda J., Zawisza L.: Monitoring środowiska gruntowo-wodnego w rejonie likwidowanych kopalń. Materiały konferencji: Szkoła Eksploatacji Podziemnej. Wyd. IGSMiE PAN, Kraków 2006, s. 585-593.
• 29. Nawrat S., Michalik H.: Kształtowanie się zagrożenia metanowego w kopalniach Rybnickiego Okręgu Węglowego. Materiały seminarium: Zwalczanie zagrożenia metanowego w kopalniach - Teoria i praktyka. 1991.
• 30. Puri R., Yee D.: Enhanced coalbed methane recovery. Proceedings of SPE 65th Annual Conference and Exhibi-tion, New Orleans 1990, s. 193-202.
• 31. Rogoż M., Posyłek E.: Problemy hydrogeologiczne w polskich kopalniach węgla kamiennego. Wyd. GIG, Katowice 2000.
• 32. Różkowski A.: Budowa geologiczna i warunki hydrogeologiczne w GZW. Wilk Z. (red.): Hydrogeologia polskich złóż kopalin i problemy wodne górnictwa t. 1. Wyd. Naukowo-Dydaktyczne AGH, Kraków 2003, s. 42-145.
• 33. Smith I.M., Sloss L.L.: Methane emissions from coal. Perspectives. Wyd. IEA Coal Research, London 1992.
• 34. Szlązak N., Obracaj D., Borowski M.: Zagrożenie gazowe w strefie przypowierzchniowej w likwidowanych kopalniach. Materiały konferencji: Szkoła Eksploatacji Podziemnej. Wyd. IGSMiE PAN - AGH, Kraków 2001, s. 307-318.
• 35. Szlązak N., Obracaj D., Borowski M.: Stan zagrożenia gazowego na terenach likwidowanych kopalń rejonu wałbrzyskiego. Materiały konferencji: 2 Szkoła Aerologii Górniczej, Zakopane 2002, s. 323-338.
• 36. Szlązak N., Obracaj D., Borowski M.: Zagrożenie gazami kopalnianymi w obiektach budowlanych na terenach zlikwidowanych kopalń podziemnych. Przegląd Górniczy Nr 7-8, Katowice 2002, s. 42-48.
• 37. Twardowski K. (red.): Ocena metanonośności węgli kamiennych Górnośląskiego Zagłębia Węglowego na podstawie wyników pomiarów otworowych. Wyd. CPPGSMiE PAN, Kraków 1997.
• 38. Wrona P.: Emisja dwutlenku węgla z poeksploatacyjnych wyrobisk podziemnych do atmosfery w rejonach wychodni pokładów na terenach górniczych zlikwidowanych kopalń węgla kamiennego. Praca doktorska, Politechnika Śląska, Gliwice 2005.
• 39. Wysocka M., Lebecka J., Mielników A., Chałupnik S.: Radon w domach na terenie Górnośląskiego Zagłębia Węglowego. Materiały V konferencji: Problemy geologii i ekologii w górnictwie podziemnym. Wyd. GIG, Szczyrk 1994, s. 361-368.
• 40. Wytyczne prognozowania metanowości wyrobisk eksploatacyjnych. Wyd. Ministerstwo Górnictwa, Katowice 1978.
• 41. Yee D., Seidle J.P., Hanson W.B.: Gas Sorption on coal and measurement of gas content. Law B.E., Rice D.D. (red.): Hydrocarbons from Coal. AAPG Studies in Geology nr 38, 1993, s. 203-218.