Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Zasoby metanu pokładów węgla w Polsce

Grzybek I.

Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie

|

2018

|

nr 2

15--22

PL

W artykule porównano metodykę szacowania zasobów metanu w opracowaniach U.S. EPA i PIG oraz podjęto próbę przybliżonej oceny bardziej realnej wielkości tych zasobów w zagłębiach węglowych Polski. Za najbardziej prawdopodobną ich wielkość (do głębokości ok. 1650 m) uznano wartość ok. 1189,1 mld m3 w GZW (852,2 mld m3 w pokładach węgla, a 336,9 mld m3 w substancji organicznej rozproszonej w skałach płonnych), 156,26 mld m3 w LZW oraz co najmniej 17,12 mld m3 w DZW (razem: 1362,45 mld m3 ). Przy obecnym stanie technologii możliwe do ewentualnej eksploatacji będą jednak tylko zasoby do głębokości 1250 m. Dla GZW można je ocenić na maksymalnie 503,82 mld m3 .

EN

Estimations of coalbed methane resources prepared for Polish coal basins at 90. XX w. have shown significant differentiation. However, they were prepared using different assumptions and methodology. Comparison of the methodology of resource estimations used by U.S EPA [15] and PIG [10] shows, that the estimations concern different parameters, because U.S. EPA tried to evaluate all methane contained in Carboniferous rocks, while PIG evaluated only the amount of methane sorbed in thick coal seams lying in the high-methane part of the basins. Then, PIG estimation (350 bln cu m) is significantly too low, while estimation of U.S. EPA (1302.8 bln cu m) too high. So, there was once again tried to evaluate (in two manners) real CBM resources, in the article. The evaluation of the resources contained within waste rocks and all coal seams (independently on thickness) and to the depth of 1650 m has been stated as the most probable. They are as high as 1189.1 bln cu m for Upper Silesian Coal Basin (852.2 bln cu m in coal seams & 336.9 bln cu m in shales), 156,26 bln cu m for Lublin Coal Basin and not less than 17.1 bln cu m for Lower Silesia Coal Basin. However, taking into account the deepest coal mines as well as the deep of economic CBM boreholes in USA and Poland it can be assumed, that for the up to date state of the CBM production technology, there are possible for exploitation only 503.8 bln cu m of methane lying at the depth till 1250 m in maximum.

2

Przegląd technologii pozyskania metanu ze zlikwidowanych kopalń węgla w Polsce

Grzybek I.

Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie

|

2017

|

nr 10

31--37

PL

Artykuł omawia modele pozyskania metanu ze zrobów zlikwidowanych kopalń węgla i przedstawia polskie doświadczenia w tym zakresie na tle charakterystyki zmian własności zbiornikowych formacji węglonośnych w wyniku eksploatacji węgla kamiennego.

EN

Technologies used to acquire methane from goafs in abandoned mines strictly depend on local circumstances. Therefore, the article only presents general models used to capture methane. These models can be divided into methane capture from underground excavations adjacent to goafs of working mines and methane capture with the use of boreholes from the surface. The former involves the installation of methane capture piping in goafs or abandoned shafts or development of goafs from adjacent underground excavations, while the latter involves drilling boreholes from the surface and the connection of piping or boreholes to the mine methane recovery station or a separate compressor. Methane capture from the surface features the drilling of vertical boreholes to develop goafs or to develop a sequence of boreholes into reservoir rocks located over fully-exploited coalbeds and hydraulically connected with these coalbeds. In Poland, successful attempts at methane capture from goafs using each of the above-mentioned models were made in Czyżowice and Jankowice-Wschód deposits, the “Bzia-Dębiny” elevation, and “1 Maja”, “Moszczenica” and “Żory” abandoned mines. Total methane extraction from abandoned mines is estimated to be approx. 80 million m3, including 37.0 million m3 of methane captured using surface boreholes. If one also were to include methane capture from goafs of working mines (approx. 830 million m3), it is obvious that methane capture from after-exploitation mine (both working and abandoned) goafs is a beneficial way to extract coalbed methane. Combined with coal exploitation, methane capture would help to make use of the enhancement of coal reservoir properties, which are generally unfavourable in intact rock, by methane capture.

3

Przegląd technologii pozyskania metanu z dziewiczych pokładów węgla – w kontekście Polski

Grzybek I.

Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie

|

2017

|

nr 9

12--21

PL

Artykuł opisuje technologie eksploatacji metanu z dziewiczych pokładów węgla, w tym metody stymulacji przepuszczalności i modele udostępnienia złoża, na tle budowy geologicznej Górnośląskiego Zagłębia Węglowego i uwarunkowań inżynierii złożowej uwalniania gazów z węgla. Prezentuje też wyniki ich dotychczasowego stosowania w Polsce.

EN

In the Upper Silesian Coal Basin carboniferous formations, the presence of methane in the form of free gas, sorbed through the coal matter and dissolved in water is observed in all lithological types of rocks. The highest methane volume is characteristic, however, of coal seams (2.10 m3/m3 on average). Thus, essentially only methane sorbed in the coal seams is here the object of interest of borehole mining industry. However, coal permeability is usually very small. In this regard, the beginning of gas inflow to the borehole requires the use of appropriate methods of stimulation, which include: hydraulic fracturing, caverning, and the so-called "enhanced recovery" (ECBM - still in research phase). The methane exploitation technology involves a number of issues, dependent on local conditions. Therefore, the article discusses only the general models of exploitation, which include: – providing one or more coal seams by a straight well, – executing a group of 4–5 wells, with one central well and 3–4 around it, – boring wells, which intersect each other: vertical or horizontal (or several horizontal), – multi-bottom branching of a vertical well by horizontal sections – using single or multiple fracturing of coal in the horizontal part of the well. – a model used in ECBM projects, having a central vertical well and 3–4 wells located around the horizontal wells. The majority of the described models of methane exploitation and simulation techniques have been used in Poland, so far. Their results were generally unsatisfactory, pointing to unprofitability of methane production. However, the preliminary results of the application of a pair of intersecting wells (vertical and horizontal), with multiple fracturing of the horizontal section give hope.

4

25 lat "Bezpieczeństwa Pracy i Ochrony Środowiska w Górnictwie"

Grzybek I.

Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie

|

2017

|

nr 12

3--8

PL

Jednym z ustawowych zadań prezesa Wyższego Urzędu Górniczego, wynikających wprost z przepisu art. 166 ust. 1 pkt 5 ustawy z dnia 9 czerwca 2011 r. – Prawo geologiczne i górnicze [4], jest działalność promocyjna i informacyjna w zakresie zagadnień objętych właściwością rzeczową organów nadzoru górniczego. Choć ujmowane różnymi słowy i w aktach różnej rangi, przewija się ono w przepisach górniczych już od 1954 r., kiedy to, w § 10 załącznika do uchwały nr 612/54 Rady Ministrów [3], wśród zadań NaukowoTechnicznej Rady Górniczej, działającej ówcześnie przy prezesie WUG, wymieniono m.in. „opiniowanie planów i zakresu działalności wydawniczej i popularyzacyjnej odnośnie do bezpieczeństwa i higieny pracy oraz prawidłowej gospodarki złóż…”. Promocja zagadnień bezpieczeństwa i higieny pracy oraz ochrony środowiska (w tym złóż kopalin) w górnictwie w działalności Wyższego Urzędu Górniczego przybiera różne formy, przekrojowo scharakteryzowane wcześniej w pracy [5]. Jedną z nich są publikacje, a wśród nich przede wszystkim periodyk naukowo-techniczny „Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie”. Prezes WUG wydaje go nieprzerwanie od 1992 r., więc prosta arytmetyka uświadamia, że skończył on już 25 lat! Wydaje się, że jest to dobra okazja, aby przypomnieć jego korzenie, ewolucję i dorobek, a przede wszystkim ludzi, którzy go tworzyli.

EN

One of the forms of promoting matters that are subject to the jurisdiction of the mining supervisory authority is the periodical “Work Safety & Environmental Protection in Mining” that has been continuously published by the President of the State Mining Authority since 1992 (as a quarterly in the years 1992–1995, and then as a monthly since 1996). Thus, it has just turned 25! It is the continuation of the quarterlies “Protection of the Mining Grounds” and “Work Safety in Mining”, which were issued from 1967 and 1968 to 1989, and focuses on the exchange of knowledge and experience between mining engineers and research centres. This magazine has featured nearly 2,150 articles on technical problems in mining, mining law, accident rates, health and safety at work, environmental protection, history of mining, sociology of work as well as mining habits and passions. Even though the majority of papers are dedicated to underground mining, it should be emphasized that the number of publications concerning borehole and open-pit mining is continuously increasing, which results from the desire to address the most up-to-date issues. The magazine would not exist for such a long time without the involvement of many people, including J. Steinhoff and M. Filipek – spiritns movens for the foundation of the quarterly and its transformation into a monthly, editors-in-chief: W. Bradecki (1992–1995), J. Szczerbiński (1996–2008) and M. Koziura (2008–2014), their deputies: S. Brodziński (1992-2001) and J. Dulewski (2001–2010), editorial assistants: Z. Bożek, T. Lubiejewski, D. Olejniczak -Milian and A. Woźniak, and other members of the editorial team, authors of regular columns and persons supporting the editorial staff in various ways. However, it would not also be possible if it was not for the Authors of articles, who have been recruited mainly from national research and development centres, mining and mining-related industry as well as broadly defined administrative bodies responsible for mining issues. Researchers and Authors from the mining industry have mainly represented the Upper and Lower Silesia as well as Małopolska region. The majority of Authors representing administrative bodies have been the employees of the mining supervisory authority, whereas foreign authors have come mainly from European countries and the USA (occasionally from Australia, China and South Africa).

5

Kształtowanie kultury bezpieczeństwa oraz współpraca Wyższego Urzędu Górniczego w dziedzinie BHP

Wojtacha P., Grzybek I., Chmurkowski M.

Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie

|

2016

|

nr 10

3--6

PL

W celu poprawy stanu bezpieczeństwa i higieny pracy organy nadzoru górniczego podejmują szereg działań, w tym takie, które promują kulturę bezpieczeństwa wśród przedsiębiorców i pracowników zakładów górniczych. W artykule przedstawiono niektóre inicjatywy tych organów, które zmierzają do tego celu. Przedstawia on również współpracę Wyższego Urzędu Górniczego z innymi instytucjami krajowymi i zagranicznymi w tym obszarze.

EN

Although nearly 95 years have passed since Polish mining authorities have been instated in the newly forming 2nd Republic of Poland, their goal to supervise mining plants in order to improve the safety and work conditions of miners remained the same [3]. This overarching goal was reinforced in different iterations of mining laws and decrees throughout modern history. The Polish mining authorities pay special attention to promoting safety culture among mining entrepreneurs and miners themselves. This is done by a wide variety of means including informational meetings with the mining plants’ staff regarding the causes of incidents and accidents and entrepreneurs’ actions undertaken in order to improve the state of safety, scientific conferences where issues of occupational safety and health (OSH) as well as technological innovations are discussed, publications ranging from a monthly scientific journal to brochures about hazards associated with mining, prizes for people and institutions with great merit in the betterment of miners’ work conditions and safety (Fig. 2 & 3) and competitions which promote OSH. The State Mining Authority also utilizes new media and shares best practices in mining on its website in addition to informational movies and animations on its YouTube channel. Furthermore, Polish mining authorities cooperate with different domestic and foreign likeminded institutions in the field of OSH. The actions described in this article are a testimony to the mining authorities attachment to promoting safe and responsible behavior among miners and their efforts to improve their safety and work conditions.

6

Stawy Mikulczyckie w Zabrzu przykładem pozytywnych przekształceń terenu pogórniczego

Grzybek I.

Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie

|

2015

|

nr 9

5--10

PL

Pozostałością górnictwa, rozwijającego się w Zabrzu od 1790 r., oprócz licznych zabytków techniki, są m.in. bezodpływowe niecki osiadań. Utworzone w nich zbiorniki wodne tworzą nowe siedliska przyrodnicze o bioróżnorodności przewyższającej bioróżnorodność siedlisk pierwotnych. Przykład takiego siedliska, opisany w artykule, stanowią Stawy Mikulczyckie w Zabrzu, tworzące dogodne miejsce rozrodu ptaków wodno-błotnych, a po przeprowadzonej rewitalizacji także miejsce o walorach edukacyjnych i rekreacyjnych.

EN

The development of mining in the area of Zabrze since 1790 has contributed to the transformation of the local farming settlements into a modern industrial town. The mining industry has left many pieces of engineering heritage around Zabrze, making the town attractive for industrial tourism, as well as new landforms, including closed-drainage subsidence troughs. One example of such landforms are Mikulczyce Ponds in Zabrze, where flourishing reed beds have provided favourable conditions for the reproduction of wetland birds. After their revitalisation, the ponds have also become a place used for educational and recreational purposes. Thus, the site allegedly degraded by mining has turned into one of the town's most interesting landscapes, and its rich flora and fauna confirms the thesis that at least some anthropogenic post-mining habitats have higher biodiversity than the “original” farmland habitats. Given the civilizational, culture-making (heritage) and environmental role of mining presented in the article, it is difficult to sustain the common belief that the effects of mining on the residents and environment of mining and post-mining areas are always negative.

7

Rola nadzoru górniczego w budowaniu akceptacji społecznej dla działalności górniczej w Polsce

Koziura M., Grzybek I.

Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie

|

2015

|

nr 10

3--12

PL

Mimo wielu pozytywnych aspektów istnienia górnictwa, odciska ono swój ślad na powierzchni Ziemi i oddziałuje na lokalne społeczności. Sama tego świadomość rodzi konflikty pomiędzy przedsiębiorcami górniczymi a użytkownikami powierzchni i władzami samorządowymi oraz brak akceptacji społecznej dla górniczych zamierzeń inwestycyjnych. Tym samym, zaspokajanie potrzeb surowcowych kraju wymaga stałego łagodzenia konfliktów, wypracowywania kompromisów i pozyskiwania akceptacji społeczności rejonów występowania złóż kopalin. Służy temu rzetelna polityka informacyjna, tworzenie ram organizacyjnych rozwiązywania konfliktów oraz działania funkcjonujących zakładów górniczych, a przede wszystkim szybka likwidacja szkód górniczych. Istotne jest także istnienie służących temu rozwiązań prawnych. Artykuł przedstawia rozwiązania, jakie w tej dziedzinie wypracowano w Polsce i – na tym tle – omawia rolę i działania organów nadzoru górniczego w tym zakresie.

EN

One of the conditions for the economic development of a country is a rational use of mineral deposits. Despite the numerous positive aspects of the related mining industry, its operations have often negative effects on the environment and residents of mining municipalities. Therefore, mining is not possible without the acceptance of local communities inhabiting the areas where the minerals are deposited. In Poland, a number of legal solutions have been developed to involve the communities in the decision making process pertaining to mining and to the repair of the resulting damages. Mining supervision authorities play an important role in the process of gaining the necessary acceptance. Their activities include the integration of the tasks undertaken within the boundaries of a mining area, prevention of damages, supervision and control over the correct operations of mining plants and timely damage repair as well as the popularisation of mining issues. First and foremost, by the appointment of the liaison teams and a Surface Protection Committee, these bodies form the organisational framework for preventing, mitigating and resolving conflicts between the mining companies and the local authorities. The chief principles of these activities are: objectivity and versatility as well as a full and just documentation of all issues, adopted in order to build the positive image of the mining authorities as honest, competent and unbiased. It facilitates conflict solving and the development of public acceptance for mining.

8

Mechanizmy protokołu z Kioto w polskim systemie prawnym

Grzybek I.

Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie

|

2013

|

nr 2

13-17

PL

Ratyfikując Protokół z Kioto, Polska zobowiązała się m.in. do stworzenia podstaw prawnych stosowania w kraju mechanizmów elastycznych, tj. handlu emisjami (ET), wspólnych wdrożeń (JI) i mechanizmu czystego rozwoju (CDM). Ponieważ równocześnie jest członkiem Unii Europejskiej to, tworząc te podstawy, była zobligowana do dokonania tego zgodnie z unijnymi, nieco odmiennymi uregulowaniami, a głównie z dyrektywą 2003/87/WE. Łącząc te odmienne regulacje, w Polsce stworzono dość skomplikowany, lecz logiczny i spójny system prawny. Jego porównanie z systemami UE i Protokołu z Kioto ilustruje, jak umowy międzynarodowe wpływają na kształt krajowych regulacji prawnych.

EN

Making the Kyoto Protocol validated Poland obligates itself, among others, to construction the legal base for implementation of elastic mechanisms in the state. As the member of European Union, Poland nas at the same time been obliqued to make the construction in accordance with EU regulations (mainly the 2003/87/WE directive), a little different then the regulations of Kyoto Protocol. Linking those different regulations, there has been created complex, but logical and compact legal system in Poland. The comparison of it to the regulations of the protocol and the directive illustrates how the international treaties influence the shape of the state regulations.

9

Polskie doświadczenia w zakresie odgazowania złóż węgla

Grzybek I., Respondek A.

Wiadomości Naftowe i Gazownicze

|

2012

|

R. 15, Nr 5 (169)

4--10

PL

Polityka energetyczna Polski do 2030 r. zakłada, że do wzrostu bezpieczeństwa dostaw paliw i energii może przyczynić się m.in. metan z pokładów węgla (MPW). Przegląd dotychczasowych doświadczeń z GZW, w zakresie odmetanowania kopalń oraz pozyskania metanu otworami z powierzchni, potwierdza to założenie. Dowodzi jednak, że używanie aktualnie stosowanych technologii, z uwagi na niekorzystne warunki geologiczno-gazowe, umożliwia jedynie niewielką produkcję gazu - głównie odmetanowaniem eksploatacyjnym oraz pozyskaniem MPW ze zrobów czynnych i zlikwidowanych kopalń węgla. Szanse wzrostu produkcji MPW oraz związanej z tym poprawy bezpieczeństwa planowanej, przyszłej eksploatacji węgla wiążą się z nowymi technologiami. Najbardziej obiecującymi spośród nich wydają się technologie zapewniające stymulację przepuszczalności pokładów węgla oraz szersze ich otwarcie otworami wiertniczymi (otwory horyzontalne, szczelinowanie hydrauliczne). Dla poprawy wykorzystania MPW celowym jest też rozwój technologii wykorzystania metanu emitowanego wraz z powietrzem wentylacyjnym kopalń.

EN

Polish Energy Policy up to 2030 assumes that coalbed methane can contribute to the improvement of safety of fuels and energy supply. The review of up to date experience gathered from the Upper Silesian Coal Basin in the area of coal mines degasation and CBM production by surface boreholes confirms the assumption. At the same time, however it evidences that, because of difficult geological-gassy conditions, the use of current technologies makes only possible small gas production, mainly by longwall panels degasation and gas collecting from the gobs of operating and abandoned coal mines. A chance for increase of CBM production as well as improvement of the safety of mining operations planned in the future is set on new technologies. Among them, technologies assuring stimulation of coal seams permeability and wider opening of them by boreholes (horizontal wells, hydrofracturing) seem the most promising. At the other side, for the increase of CMM utilization there is useful to develop technology for VAM use.

10

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

Grzybek I.

Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie

|

2012

|

nr 9

20-29

PL

Wyniki kontroli gazowej 37 zasypanych szybów z SW części GZW pokazują, że emisja metanu występuje tylko w 37,8 procent z nich – głównie w kopalniach zlikwidowanych o zakończonym odwadnianiu i odmetanowaniu. Emisją gazów kopalnianych kieruje więc m.in. odwadnianie oraz wentylacja i odmetanowanie zrobów. Równocześnie, najwyższe koncentracje metanu stwierdza się w szybach z rejonów o zamkniętej lub przejściowej strukturze pola metanonośności, a najniższe w szybach z rejonów o strukturze otwartej. Ponadto, koncentracje metanu w gazach kopalnianych z szybów i w gazach złożowych ze stref gazowych, udostępnionych najpłytszymi połączeniami szybów ze zrobami, są skorelowane. Wobec tego warunki geologiczno-gazowe złóż węgla wpływają na emisję gazów kopalnianych, a ilości wydzielającego się metanu są pochodną struktur pola metanonośności i usytuowania zrobów względem stref gazowych. Oprócz nich, dodatkowym czynnikiem wpływającym na emisję gazów są zmiany ciśnienia barometrycznego.

EN

The results of gassy monitoring of 37 shafts filled up across the SW part of USCB after 1986 (Fig. 1 - Part I, Tabs. 15 & 16) show occurrence of methane emission only in 37.8 per cent of them - mostly in closed down mines, where dewatering and degasation were stopped (comp.: Tab. 18). It makes possible to state that the emission of mine gases is controlled by dewatering as well as ventilation and degasation of mines. The highest methane concentra-tions are recorded in gassy regions of closed or transient structure of methane content field, while the lowest ones come from the regions of open structure. At the same time, methane concentrations in shafts and within deposit gases of gassy zones related to the shallowest connections of shafts are correlated to one another (Fig. 36). So, it can be assumed that methane concentrations in shafts are the derivative of its concentrations within deposit gases from the zones connected to shafts. Moreover, the occurrence of maximum values of methane concentration is more frequently connected to depression, then to other barometric trends (Tab. 21).

11

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

Grzybek I.

Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie

|

2012

|

nr 8

13-23

PL

Odmetanowanie zrobów, po zakończeniu likwidacji kopalń, utrzymano m.in. w polu Czyżowice KWK Anna oraz w KWK Żory i KWK Moszczenica. We wszystkich z nich obserwowano związek emisji metanu z odmetanowaniem: W szybach pola Czyżowice metan pojawił się po jego zakończeniu. W KWK Żory zanik migracji metanu do czynnych wyrobisk sąsiednich kopalń stwierdzono po zwiększeniu ujęcia odmetanowaniem, a w szybach KWK Moszczenica metan pojawiał się zasadniczo w okresach spadku jego wydajności. Wpływ na koncentrację gazów w szybach ww. kopalń ujawniły też zmiany ciśnienia barometrycznego, powodujące wahania koncentracji gazów wokół charakterystycznego dla każdego z szybów poziomu (zależnego od składu gazów złożowych), przy najwyższych koncentracjach CH4 w okresach niżów barycznych.

EN

In the studied area, degasation of gobs had still been operating after termination of the liquidation of Czyżowice field of Anna mine (Fig. 27) as well as Żory (Fig. 28) and Moszczenica mines. In all of them casual nexus between methane emission and degasation efficiency was observed. In the shafts of Czyżowice field methane had not been observed before the end of degasation (Tab. 19 - Part VII). In the case of Żory mine migration of methane to the neighbor operating Jankowice and Borynia mines the migration stopped at the moment of methane production rise. In the boreholes and shafts of Moszczenica mine, on the other hand, methane generally occurred only when degasation efficiency dropped (Figs. 32b & 33b). Moreover, the maximum values of methane concentra-tion were usually noted there during the depression barometric trends (Tab. 13). Degasation of Moszczenica andŻory mines was carried out at different gob levels which opened different gassy zones of methane content field. It has enabled author to pay attention to various methane concentrations in gases gathered from particular levels (Tab. 12 & 14), which are similar to such variations in deposit gases from gassy zones opened by the adequate levels (Tab. 4 - Part III).

12

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

Grzybek I.

Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie

|

2012

|

nr 2

31-39

PL

Pracę oparto o wyniki analiz, badań i obserwacji prowadzonych dla potrzeb ruchowych kopalń węgla kamiennego. Wykorzystano także dane z różnego rodzaje dokumentów. Zebrany materiał obejmował wiele informacji, czasami tylko przybliżonych. Najważniejszymi były jednak pomiary: składu gazów kopalnianych i złożowych, metanonośności, metanowości względnej kopalń oraz ciśnienia atmosferycznego. Do badań generalnie użyto dobrze znanych metod, w tym statystycznych. Mniej znaną metodę geometryzacji pola metanonośności wykorzystano tylko do badań zmienności tego pola. W analizie związku koncentracji gazów kopalnianych z ciśnieniem barometrycznym brano pod uwagę dłuższe okresy ukierunkowanych zmian ciśnienia, nazwane trendami barycznymi.

EN

The work has been grounded on the results of analyses, investigations and observations made for the purposes of mines activity. Data from different kinds of documents have also been utilized. The gathered material has included a lot of information, sometimes only approximative. But the essential results were these of measurements of: (a) constitution of mine gases as well as those contained in rocks ("deposit gases"), (b) methane content of coal, (c) specific emission of mines, and (d) barometric pressure. Generally, for investigations well known methods have been used, including statistical ones. The less known method for geometrization of methane content field (see: [9]) has only been utilized to research variability of the field. While comparing concentrations

13

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

Grzybek I.

Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie

|

2012

|

nr 1

23-27

PL

Jednym z problemów, wynikających z likwidacji kopalń węgla kamiennego, jest emisja gazów kopalnianych do obiektów infrastruktury powierzchniowej i atmosfery. W pracy podjęto próbę udokumentowania czynników ją wywołujących i wyjaśnienia ich względnego znaczenia, na podstawie wyników analiz, badań i obserwacji, prowadzonych dla potrzeb kopalń SW części GZW. Odmiennie, niż wynika to z literatury przedmiotu, zróżnicowanie rodzaju i koncentracji gazów, obserwowane na powierzchni, sugeruje, że emisja ma miejsce ponad wszystkimi kopalniami, przy czym skład emitowanych gazów oraz skala ich emisji zależą głównie od warunków geologiczno-gazowych górotworu.

EN

Emission of mine gases to surface infrastructure and the atmosphere is one of the problems resulting from coal mines closure. In the paper, an attempt has been made to document agents causing the emission and to elear up their comparative significance - basing on the data from mines of the SW part of Upper Silesian Coal Basin (USCB - Fig. 1). The literature proves that the emission does not manifest in each of the abandoned mines, in spite of the fact that it is controlled by the same agents. Nevertheless, differentiation of the types of gases and their concentration, observed at the surface, suggests the emission appears after all from each abandoned mine, however the possibilities of its detection, conditioned by the type and concentration of gases, depend mostly on geological-gassy conditions within deposits of the abandoned mines.

14

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

Grzybek I.

Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie

|

2012

|

nr 10

18-30

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.

15

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

Grzybek I.

Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie

|

2012

|

nr 3

21-35

PL

W seriach węglonośnych GZW obserwuje się wertykalną zmienność rozkładu przestrzennego (pola) maksymalnych metanonośności (Gmax). Pozwala to wyróżnić, od góry, następujące strefy gazowe: allochtoniczną strefę wysokometanową, strefę odgazowaną oraz autochtoniczną strefę wysokometanową. Lateralne zróżnicowanie obecności i wykształcenia tych stref umożliwia wydzielenie następujących struktur pola metanonośności: zamkniętej, przejściowej oraz otwartej. Strukturę zamkniętą charakteryzuje obecność nadkładu mioceńskiego i związanej z nim, allochtonicznej strefy wysokometanowej. W strukturze przejściowej, mimo występowania takiego nadkładu, inne czynniki geologiczne powodują, że allochtoniczna strefa wysokometanowa wykształciła się jedynie częściowo. Z kolei, w strukturze otwartej, brak izolującej pokrywy mioceńskiej sprawił, że już od stropu karbonu występuje tu strefa odgazowana. Dla wszystkich struktur typowe jest natomiast głębokie położenie autochtonicznej strefy wysokometanowej. Strefom gazowym odpowiada właściwy im skład cząsteczkowy gazów złożowych. W artykule przedstawiono ponadto wertykalną zmienność rozkładu przestrzennego (pola) maksymalnych metanonośności analizowanych w dalszych częściach pracy zlikwidowanych kopalń i szybów oraz orientacyjne położenie zrobów kopalnianych w stosunku do wyróżnionych stref wysokometanowych.

EN

A vertical changeability of methane content field is observed within coal-bearing series of USCB. It finds expression in the sequence of maximum values of methane content (Gmax), which makes it possibleto distinguish the following gassy zones [10]: the allochthonous, high methane zone (Gmax > 4,5 m³/Mg), the degassed, allochthono-autochthonous zone (Gmax ≤ 4,5 m³/Mg) and autochthonous, high methane zone (Gmax > 4,5 m³/ Mg). The vertical zonality allows to express lateral changeability of methane content field in terms of occurrence and the appearance depth of particular gassy zones (Tab. 3). Analysis of methane content field of USCB has made possible to discern the following structures of the field [10]: (i) closed structure, (ii) transient structure, and (iii) open structure. The closed structure is characterized by appearance of continuous and thick Miocene overburden as well as allochthonous high methane zone related to the overburden. Within the transient structure, despite the overburden, other geological agents cause rare full development of the allochthonous zone. Then, within the open structure, the lack of Miocene overburden made it impossible to form allochthonous zone. The degassed zone therefore occurs here starting from the roof of Carboniferous series. For all of the structures it is typical that the position of autochthonous high methane zone is deep. Particular gassy zones are also characterized by specific Chemical constitution of deposit gases. In the paper, there is also presented vertical changeability of methane content field in the abandoned coal mines and shafts, analyzed in the other parts of the study, as well as the comparison of position of mines gobs and distinguished high methane zones of deposit gases.

16

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

Grzybek I.

Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie

|

2012

|

nr 5

10-18

PL

KWK "Morcinek" udostępniały trzy szyby, m.in. na poziomach: 650, 800 i 950 m. Po likwidacji kopalni, koncentracje CH4 i C02 w szybach wzrosły ze znacznym opóźnieniem, krótszym w szybie III. W szybach I i II ustabilizowały się później na typowym dla każdego z nich poziomie, zbliżonym do ich koncentracji w gazach złożowych udostępnionych szybami stref gazowych. W szybie III zaznaczyło się natomiast zastępowanie metanu przez azot. Późne ujawnienie się emisji tych gazów wynikało z oporów przepływu, których pokonanie możliwe było po zatopieniu części zrobów i wzroście ciśnienia w ich obrębie. Migracja gazów w szybach zachodziła poziomami 650 i 800 m. Główną rolę odgrywał jednak poziom 650 m, z uwagi na wyższy gradient ciśnienia pomiędzy nim a zrębami szybów. Wcześniejsze rozpoczęcie emisji z szybu III wiązało się z rozszczelnieniem jego połączeń ze zrobami (wybuch metanu, ucieczki zasypu), a wzrost koncentracji azotu koresponduje z zatopieniem poziomu 950 m i wynika z wypychania zatłoczonego tam wcześniej azotu.

EN

The deposit of Morcinek mine was developed through three shafts, on the production levels: 650 m, 800 m and 950 m among others. After the liquidation of the mine CH4 and C02 concentrations in the filled up shafts increased (Fig. 22) not before 520 (shaft III) and 890 days (shafts I and II). In shafts I and II, the concentrations stabilized later at a level typical for each of these shafts, similar to constitution of deposit gases within different gassy zones of methane content field. However, in the III shaft became evident the methane replacement by nitrogen (Fig. 24). Such a late manifestation of mine gases emission arises from flow resistance within shafts, which suppression was impossible before flooding of part of mine gobs and rising of the gas pressure within them. The migration of gases took place only from levels 650 m and 800 m. Level 650 m, however, played the main role, because of pressure gradient between the level and the shafts mouths higher then in case of level 800 m. Earlier manifestation of emission in shaft III is connected to dishermetization of its connections to gobs, caused by the methane explosion and the earthquakes. The increase of nitrogen concentration observed in it corresponds to flooding of 950 m level and is the result of extruding the nitrogen crammed before. At the same time, the start of gobs degasation caused the drop of CH4 concentration in all of the shafts, while changes of barometric pressure manifested their influence on gases concentration in the shafts, causing oscillations of the concentrations around the values typical for each particular shaft (Fig. 25).

17

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

Grzybek I.

Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie

|

2012

|

nr 4

22-33

PL

Zakończenie robót podziemnych w KWK 1 Maja spowodowało spadek metanowości kopalni o około 80 procent , a jej likwidacja emisję gazów kopalnianych poprzez zasypane szyby, w tym głównie szyb III. Zmiany ich koncentracji wiązały się z zatapianiem kopalni i zmianami w jej wentylacji. Ograniczaniu ilości powietrza wentylacyjnego towarzyszył wzrost koncentracji CH4. Natomiast skracanie dróg jego przepływu skutkowało albo spadkiem koncentracji CH4, albo jej wzrostem - odpowiednio: po wzroście lub ograniczeniu wpływu depresji wentylacyjnej na dno szybu III. Rola zatapiania kopalni była słabo zauważalna, w przeciwieństwie do wpływu zmian ciśnienia barometrycznego. Nie każdy z szybów KWK 1 Maja był jednak miejscem emisji metanu. Np. odmienne koncentracje CH4 w szybach III i IV wiążą się z udostępnieniem wysokometanowej strefy allochtonicznej lub tylko strefy odgazowanej. Wskazuje na to podobieństwo składu gazów kopalnianych w szybach do składu gazów złożowych ww. stref gazowych.

EN

The termination of underground works in 1 Maja mine caused decline of total methane emission into the workings (Fig. 18) to about 20 per cent of emission before exploitation end. Closing down of 1 Maja mine gave the mine gases occasion to migrate also by shafts filled up (Tab. 16), but mainly by the III shaft (Fig. 19). Variations of concentration can be connected particularly to the mine flooding and changes in its ventilation. Delimitation of the amount of ventilation air was accompanied by increase of methane concentration (Fig. 17). On the other hand, shortening of flow ways of the air produced either decline of CH4 concentration or its increase - in case of reducing the influence of the ventilation depression on the bottom of shaft III (Fig. 20). The significance of mine flooding was poorly observable, in opposition to influence of barometric pressure oscillations (Fig. 21). Moreover, not every shaft in the mine constituted the path for methane emission. It is well illustrated by different CH4 concentrations in shafts III and IV (Tab. 16). This difference is attributed to opening of allochthonous high methane zone or only degassed zone. It is indicated by comparison of constitution of mine gases from the shafts (Tab. 8) to constitution of deposit gases from the mentioned gassy zones (Tab. 4).

18

The study of conditions of gases emission from abandoned mines of the south-west part of Upper Silesian Coal Basin (Poland)

Grzybek I.

Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie

|

2011

|

nr 9

39-53

EN

Emission of mine gases is one of the problems resulting from coal mines closure. In the paper an attempt has been made to document agents causing the emission and to elear up their comparative significance -- basing on the data from mines of the SW part of Upper Silesian Coal Basin. In the result of the attempt, it has been stated that emission of mine gasses oceurs 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. The other agents are: gobs dewatering, ventilation of bordering operating mines and the degasation of gobs, as well as changes of barometric pressure.

PL

Jednym z problemów, wynikających z likwidacji kopalń węgla kamiennego, jest emisja gazów kopalnianych. W pracy podjęto próbę udokumentowania czynników ją wywołujących i wyjaśnienia ich względnego znaczenia na podstawie danych ze zlikwidowanych kopalń oraz wyników kontroli gazowej 37 zasypanych szybów w SW części GZW. Analizę przeprowadzono na tle charakterystyki rozkładu przestrzennego (pola) maksymalnych metanonośności (G max,) GZW. W seriach węglonośnych GZW obserwuje się wertykalną zmienność pola maksymalnych metanonośności. W powiązaniu ze zróżnicowaną genezą gazów pozwala to wyróżnić, kolejno od góry, następujące strefy gazowe: allochtoniczną strefę wysokometanową (G max > 4,5 m³/Mg), strefę odgazowaną (G rnax ≤ 4,5 m³/Mg) oraz autochtoniczną strefę wysokometanową (G max > 4,5 m ³/Mg). Lateralne zróżnicowanie obecności i wykształcenia tych stref umożliwia wydzielenie następujących struktur pola metanonośności: zamkniętej, przejściowej oraz otwartej. Strukturę zamkniętą charakteryzuje obecność allochtonicznej strefy wysokometanowej. W strukturze przejściowej strefa ta wykształciła się jedynie częściowo, a w strukturze otwartej już od stropu karbonu występuje strefa odgazowaną. Dla wszystkich struktur typowe jest głębokie położenie autochtonicznej strefy wysokometanowej, a strefom gazowym odpowiada właściwy im skład cząsteczkowy gazów złożowych. Wyniki analizy pokazują, że emisja gazów kopalnianych jest pochodną struktur pola metanonośności i usytuowania zrobów względem stref gazowych. W powiązaniu ze stwierdzoną odwrotną proporcjonalnością koncentracji metanu i azotu oraz brakiem współzależności koncentracji metanu i ditlenku węgla - tak w gazach kopalnianych, jak i w gazach złożowych odpowiednich stref gazowych - pozwala to stwierdzić, że skład cząsteczkowy gazów kopalnianych odzwierciedla skład gazów złożowych. Tym samym, zerowe koncentracje metanu i ditlenku węgla, w miejscach potencjalnej emisji gazów kopalnianych, nie świadczą o braku emisji, wskazując jedynie, że w miejscach tych wydostaje się tylko azot. Emisja gazów kopalnianych zachodzi więc ze wszystkich zlikwidowanych kopalń, a rodzaj i koncentracje emitowanych gazów zależą m.in. od warunków geologiczno-gazowych w otaczającym zroby górotworze. Obliczenia statystyczne pozwoliły ocenić, że warunki te są głównym czynnikiem determinującym emisję gazów ze zlikwidowanych kopalń. Mniej istotnymi są natomiast, kolejno: odwadnianie kopalń oraz wpływ wentylacji i odmetanowania. Oprócz nich, dodatkowym czynnikiem są zmiany ciśnienia barometrycznego. Wydzielanie gazów do zrobów powoduje wzrost ciśnienia w ich obrębie. Przyspiesza go zakończenie ich odwadniania. Sprężaniu gazów przeciwdziała natomiast odmetanowanie zrobów, 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. Znaczne opory przepływu stwarza np. nadkład mioceński. W obszarach jego występowania 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. Przeciwstawne oddziaływanie powyższych czynników decyduje o natężeniu emisji gazów kopalnianych. Ponadto, podnoszące się zwierciadło wody przemieszcza gazy kopalniane do płytszych partii zrobów. W kopalniach, które udostępniały różne strefy gazowe efektem tego będzie zmiana składu migrujących gazów. Reasumując, można więc stwierdzić, że emisja gazów kopalnianych zachodzi ze wszystkich zlikwidowanych kopalń węgla kamiennego. Jej skala zależy jednak od względnej siły oddziaływania poszczególnych czynników na nią wpływających, a głównym czynnikiem determinującym rodzaj emitowanych gazów i ich koncentrację są warunki geologiczno-gazowe w górotworze. O natężeniu emisji decyduje natomiast ciśnienie gazu w zrobach i opory ich przepływu.

19

Techniczne i środowiskowe aspekty pozyskania gazu łupkowego

Grzybek I.

Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie

|

2011

|

nr 6

12-20

PL

W artykule, na tle amerykańskich uwarunkowań politycznych i ekonomicznych, przedstawiono zarys technologii eksploatacji gazu łupkowego, skupiając uwagę na wierceniu i konstrukcji otworów horyzontalnych oraz przebiegu szczelinowań hydraulicznych. W nawiązaniu do technologii, przeglądowo omówiono wynikające z niej zagrożenia dla środowiska, a szczególnie te z nich, które wiążą się ze zmianą zagospodarowania gruntów i ochroną wód gruntowych. W konkluzji zwrócono uwagę, że wszystkie z rzeczywistych i potencjalnych zagrożeń nie odbiegają od zagrożeń typowych dla konwencjonalnego górnictwa ropy i gazu – z zastrzeżeniem, że większa intensywność wierceń i szczelinowań przy pozyskaniu gazu łupkowego powoduje, że występują one w większej skali.

EN

In the article, against a background of American economic and political conditions, an outline of shale gas exploitation technology has been presented, focusing on drilling and construction of horizontal holes and hydraulic fracturing course. In relation to technology, survey inspection discusses the resulting risks to the environment, and especially those that involve a change in land use and protection of groundwater. In conclusion, we noted that all of the actual and potential risks do not differ from the typical threats to conventional mining of oil and gas - with the exception that higher intensity of fracturing and drilling at obtaining shale gas causes their occurrence on a larger scale.

20

Strategia redukcji emisji gazów cieplarnianych na przykładzie Vattenfall Europe AG (informacja)

Grzybek I., Waksmańska M.

Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie

|

2011

|

nr 1

27-29