GÓRNICTWO I GEOLOGIA 2013 Tom 8 Zeszyt 4 Nikodem SZLĄZAK AGH, Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków METODY ODMETANOWANIA POKŁADÓW WĘGLA W GÓRNICTWIE PODZIEMNYM Streszczenie. W artykule przedstawiono sposoby odmetanowania, stosowane w polskim górnictwie węgla kamiennego, na tle górnictwa światowego. Zamieszczono najważniejsze sposoby obniżania zawartości metanu w pokładach węgla wraz z uzyskiwanymi efektywnościami odmetanowania. Stopień obniżenia metanowości eksploatowanych lub przewidzianych do eksploatacji pokładów węgla jest w przedstawionych metodach zbliżony do siebie. METHANE DRAINAGE METHODS OF COAL SEAMS IN UNDERGROUND MINING Summary. The methods of methane drainage used in Polish coal mining as opposed tothose used in the world mining are presented in the paper. The most important methods of reducing methane content in coal seams with drainage efficiency are included as well. The level of methane content s reduction in mined or planned to be mined seams is similar to the analysed methods of methane drainage. 1. Wstęp Aby nie dopuścić do przekroczenia dopuszczalnych wartości stężeń metanu w powietrzu przepływającym w wyrobiskach górniczych, stosuje się dwie aktywne metody profilaktyki metanowej. Pierwsza z nich polega na doprowadzeniu do każdego wyrobiska kopalni takiej ilości powietrza, która zapewni odpowiednie wartości stężenia metanu w powietrzu kopalnianym. Nie zawsze jednak doprowadzenie odpowiedniej ilości powietrza do wyrobiska gwarantuje zlikwidowanie zagrożenia metanowego, dlatego stosuje się drugą aktywną metodę zwalczania zagrożenia metanowego odmetanowanie. Obie te metody są nierozerwalne
76 N. Szlązak i zależne od siebie. W dalszej części artykułu przedstawiono efektywności odmetanowania uzyskiwane w polskim i światowym górnictwie. Warunki geologiczne występowania metanu w złożu węglowym oraz mała przepuszczalność węgla powodują, że uwolnienie gazu bez naruszenia struktury górotworu robotami górniczymi jest niewielkie, stąd ilość uwalnianego metanu jest ściśle związana z zakresem prowadzonych robót górniczych przygotowawczych i udostępniających oraz eksploatacji pokładów węgla. Odmetanowanie górotworu polega na ujęciu metanu ze skał i pokładów węgla do szczelnej instalacji, w której wytarzane jest podciśnienie, i odprowadzeniu go poza rejon eksploatacji lub na powierzchnię. Odmetanowanie przyczynia się do zmniejszenia wydzielania się metanu do wyrobisk górniczych, a także do zapobiegania lub ograniczania intensywności zjawisk takich jak wyrzuty metanu i skał. 2. Metody odmetanowania stosowane w polskim górnictwie W dotychczas stosowanej technologii odmetanowania wyróżnia się następujący podział metod odgazowania górotworu: odmetanowanie wyrobisk korytarzowych, odmetanowanie wyprzedzające prowadzone przed rozpoczęciem eksploatacji węgla w górotworze nieodprężonym, w którym panuje pierwotny, naturalny stan naprężeń, odmetanowanie eksploatacyjne prowadzone równocześnie z eksploatacją pokładów węgla w górotworze, w którym naturalna równowaga złoża została naruszona eksploatacją, a sam proces odmetanowania prowadzi się w skałach o zmieniającym się w czasie stanie naprężeń, ujęcie metanu z otamowanych przestrzeni starych zrobów. Odmetanowanie górotworu jest najskuteczniejszym środkiem zwalczania zagrożenia metanowego, zapewniającym zmniejszenie wypływów metanu do przestrzeni roboczych oraz zapobieganie lub zmniejszenie objawów, takich jak np. wydmuchy, nagłe wyrzuty metanu i węgla itp. Najskuteczniejszą metodą okazało się drenowanie metanu z górotworu oraz otamowanych zrobów i odprowadzanie go osobnymi rurociągami na powierzchnię przy wykorzystaniu depresji pomp stacji odmetanowania. Metoda ta pomaga w utrzymaniu żądanych parametrów wentylacyjnych, stawia jednak określone wymagania odnośnie do sposobów rozcinania metanonośnych pokładów węgla. Odmetanowanie wyprzedzające
Metody odmetanowania pokładów węgla... 77 w kopalniach polskich jest stosowane sporadycznie lub wcale się go nie stosuje ze względu na niską przepuszczalność węgli, ograniczającą ujęcie metanu i zmniejszenie jego wydzielania do wyrobisk. Przykłady rozmieszczenia otworów drenażowych w rejonie ściany dla różnych sposobów jej prowadzenia zostały przedstawione na rysunku 1 (Szlązak i Korzec, 2010). Rys. 1. Przykłady rozmieszczenia otworów drenażowych w rejonie eksploatowanej ściany dla różnych sposobów jej prowadzenia: a) przewietrzana systemem U, b) przewietrzana systemem Y, c) z równoległym chodnikiem wentylacyjnym, d) z chodnikiem wygradzanym (z obcinką), e) z nadległym chodnikiem drenażowym, f) schemat usytuowania chodnika drenażowego Fig. 1. Examples of locations of methane drainage boreholes in the area of a mined longwall, a) longwall with U ventilation system, b) longwall with Y ventilation system, c) longwall with parallel tail entries, d) longwall with cut off parallel tail entry, e) longwall with top drainage heading, f) location of top methane drainage heading System odmetanowania z nadległym chodnikiem drenażowym polega na wykonaniu w pewnej odległości nad eksploatowanym polem ścianowym chodnika, z którego wierci się otwory drenażowe w kierunku zrobów eksploatowanej ściany. W systemie tym istnieje także możliwość wykonywania otworów drenażowych do sąsiednich pokładów. Przykład
78 N. Szlązak rozmieszczenia otworów drenażowych wykonanych z nadległego chodnika drenażowego został przedstawiony na rysunku 1e. Zasadą systemu jest wykonanie nad pokładem eksploatowanym, w towarzyszącym pokładzie nieprzemysłowym, specjalnego chodnika, zwanego chodnikiem drenażowym. Chodnik powinien być zlokalizowany w strefie górotworu objętej zasięgiem desorpcji. Aby przeprowadzić szczegółową analizę skuteczności prowadzenia odmetanowania przy przewietrzaniu ścian systemami U, Y oraz z podwójnym chodnikiem wentylacyjnym i chodnikiem drenażowym w warunkach polskich kopalń, zebrano wyniki wydzielania metanu do wyrobisk ścianowych. Na podstawie przeprowadzonej analizy można stwierdzić, że największą efektywność odmetanowania uzyskuje się przy systemie przewietrzania U z podwójnym chodnikiem wentylacyjnym oraz U z chodnikiem drenażowym. Przy klasycznym systemie przewietrzania Y otwory wiercone z chodnika wentylacyjnego za frontem ściany często z biegiem czasu tracą szczelność. Jest to spowodowane degradacją chodnika wentylacyjnego oraz tym, że rury obsadowe są osadzane w bezpośredniej bliskości zrobów ścianowych. W przypadku podwójnego chodnika wentylacyjnego filar pozostawiany pomiędzy chodnikami pozwala na uzyskanie trwałej szczelności otworów drenażowych, a co za tym idzie uzyskanie mieszaniny gazowej o wyższym stężeniu metanu. W przypadku odmetanowywania pokładów sąsiednich niezbędne jest określenie strefy desorpcji wywołanej eksploatacją ściany. Otwory drenażowe powinny być zlokalizowane tak, aby znajdowały się w strefie odprężonej, natomiast nie przecinały strefy zawału bezpośredniego. W polskich warunkach geologicznych dobre wyniki daje wyznaczanie kątów nachylenia otworów drenażowych zgodne z pracą: Flügge, 1971. Długość otworu wynika z warunków geologicznych, a przede wszystkim z usytuowania pokładów węgla, które są nośnikami metanu. Jeżeli jest to technicznie możliwe, należy dążyć do tego, ażeby otwory przecinały wszystkie pokłady znajdujące się w strefie odprężonej (strefie desorpcji). Wysokość strefy desorpcji będzie zależeć od długości ściany L oraz jej nachylenia. W tablicy 1 pokazano średnie efektywności odmetanowania osiągane w latach 1997-2011 w polskich kopalniach węgla kamiennego w zależności od metanowości całkowitej ścian.
Metody odmetanowania pokładów węgla... 79 Tablica 1 Zestawienie zbiorcze efektywności odmetanowania wyrobisk eksploatacyjnych przy różnych systemach przewietrzania i odmetanowania Wyszczególnienie ściany przewietrzane systemem Y ściany przewietrzane systemem Y z chodnikiem równoległym ściany przewietrzane systemem U ściany przewietrzane systemem U z chodnikiem drenażowym Metanowość całkowita, m 3 /min 60- <10 10-20 20-30 30-40 40-50 50-60 70 70-80 >80 Śred. efekt. odmet., % 33,8 43,7 52,4 56,1 49,9 46,2 57,9 - - 48,7 - - 58,0 60,1 62,2 64,2 64,5 68,3 71,5 63,9 38,5 39,0 40,6 38,3 48,8 64,0 - - - 41,2 49,0 58,6 60,2 62,6 68,4 64,7 68,6 68,8 76,0 63,4 3. Metody odmetanowania stosowane w górnictwie światowym Na rysunku 2 przedstawiono różne metody odmetanowania pokładów wykorzystywane w górnictwie rosyjskim (RD-15-09-2006, 2007). W tablicy 2 zamieszczono uzyskiwane efektywności odmetanowania stosowanymi metodami (RD-15-09-2006, 2007). W górnictwie amerykańskim używane są różne metody odmetanowania, łącznie z odmetanowaniem z powierzchni. Metoda ta jest idealna dla silnie metanowych, płytko zalegających pokładów o dużej przepuszczalności. Pozwala ona odgazować pokład na kilka lat przed eksploatacją. W przypadku małej przepuszczalności pionowe otwory wiercone z powierzchni rzadko uzyskują oczekiwane ilości gazu bez wcześniejszego hydroszczelinowania, dlatego jednym ze sposobów jest pompowanie do pokładu wody z piaskiem (lub innej cieczy) pod wysokim ciśnieniem. Woda jest następnie odpompowywana, natomiast piasek pozostaje w pokładzie, tworząc otwarte szczeliny stanowiące drogi przepływu gazu do otworu. Aby obniżyć zawartości metanu w pokładach, otwory odmetanowania powinny być wiercone 5-10 lat przed rozpoczęciem eksploatacji. Można w ten sposób odciągnąć od 60% do 70 % metanu zawartego w pokładzie. Koszt wiercenia i hydroszczelinowania w Europie i Australii jest zazwyczaj trzykrotnie wyższy niż w Stanach Zjednoczonych, głównie z uwagi na koszt pozwolenia i przygotowanie terenu. W wielu krajach wiercenia i technologie hydroszczelinowania nie są powszechnie dostępne.
80 N. Szlązak W pokładach węgla o dużej przepuszczalności otwory drenażowe mogą być wykonywane jako pionowe z powierzchni. Po nawierceniu pokładu kierunek wiercenia otworu ulega zmianie na poziomy i otwór jest wiercony w pokładzie węgla. Technika ta, używana w polach naftowych, znalazła również zastosowanie w kopalniach węgla. Z uwagi na koszty wykonywania otworów kierunkowych i gromadzenie się wody w poziomym otworze w warstwach zawodnionych ten sposób odmetanowania nie znalazł szerszego zastosowania. 1 ściana eksploatacyjna; 2 otwory równoległe do wyrobiska ścianowego; 3 otwory wachlarzowe skierowane do wyrobiska ścianowego; 4 - rurociąg odmetanowania a) 1 ściana eksploatacyjna; 2 otwory równoległe do wyrobiska ścianowego; 3 otwory skierowane do wyrobiska ścianowego; 4 rurociąg odmetanowania b) 1 ściana eksploatacyjna; 2 otwory odmetanowania w pokładzie; 3 przekop; 4 rurociąg odmetanowania; 5 chodnik odstawczy c) 1 ściana eksploatacyjna; 2 otwory równoległe do wyrobiska ścianowego; 3 otwory skierowane do wyrobiska ścianowego odwiercone z chodnika w górnej warstwie; 3' otwory skierowane do wyrobiska ścianowego odwiercone z chodnika w dolnej warstwie; 4, 4' rurociąg odmetanowania d) Rys. 2. Odmetanowanie pokładów węgla w górnictwie rosyjskim: a) otworami równoległymi i wachlarzowymi skierowanymi do wyrobiska ścianowego, b) otworami krzyżowymi wykonanymi z chodnika podścianowego, c) otworami wachlarzowymi wykonanymi w nachylonym pokładzie, d) otworami wykonanymi w warstwach górnej i dolnej grubego pokładu Fig. 2. Drainage of the coal seams in the Russian mining: a) parallel and fan boreholes directed to the longwall excavation, b) cross-shaped boreholes executed from the bottom heading, c) fan boreholes executed from the inclined seam, d) boreholes executed in the upper and bottom layer of the thick seam
Metody odmetanowania pokładów węgla... 81 1 - pokład eksploatowany; 2 pokłady podbierane; 3 otwory odmetanowania; 4 rurociąg odmetanowania; 5 wyrobisko nadścianowe; 6 wyrobisko ścianowe 1 pokład eksploatowany; 2 pokłady podbierane; 3 otwory odmetanowania; 4 rurociąg odmetanowania; 5 boczne (skrzydłowe) wyrobisko; 6 wyrobisko ścianowe f) e) Rys. 2. (cd.) Odmetanowanie pokładów węgla w górnictwie rosyjskim: e) otworami kierunkowymi wywierconymi do podbieranego pokładu z chodnika nadścianowego, f) otworami kierunkowymi wywierconymi do podbieranego pokładu z chodnika skrzydłowego Fig. 2. (continued) e) directional boreholes drilled from the upper heading to the influenced seam, f) directional boreholes drilled from the flank heading to the influenced seam Tablica 2 Efektywność odmetanowania eksploatowanych poziomych i nachylonych pokładów węgla otworami wywierconymi z wyrobisk (RD-15-09-2006, 2007) Sposób odgazowania Sposób 1 Otwory wywiercone z wyrobiska przed ścianą eksploatacyjną Sposób 2 Otwory wywiercone z wyrobiska utrzymywanego za ścianą eksploat. Sposób 3 Otwory wywiercone z wyrobiska przed ścianą eksploatacyjną Sposób 4 Otwory wywiercone nad pole eksploat. Sposób 5 Kierunkowe otwory wywiercone do pokładów i w pokładach nadległych Warunki zastosowania Otwory wywiercone w pokładzie węgla równolegle do ściany eksploatacyjnej nad wyrobiskiem z odprowadzanym powietrzem (system przewietrzania U od granic) Otwory wywiercone w pokładzie węgla równolegle do ściany eksploatacyjnej nad wyrobiskiem z doprowadzanym powietrzem (system przewietrzania U od granic) Wyrobisko odprowadzające powietrze za ścianą eksploatacyjną z otworami w stropie wywierconymi nad ścianą (system wentylacji U od granic) Jw. oraz otwory nad wyrobisko, miejsce rozpoczęcia biegu ściany (system przewietrzania Y ) Otwory wywiercone nad ścianę eksploat. w wyrobisku odprowadzającym powietrze (system wentylacji U od granic) Jw. oraz otwory nad wyrobisko, miejsce rozpoczęcia biegu ściany Otwory wywiercone z wyrobisk okonturowujących pole eksploatacyjne Otwory wywiercone do pokładu nadległego z wyrobiska bocznego (skrzydłowego) pokładu eksploatowanego Otwory wywiercone do pokładu nadległego z wyrobiska nadścianowego pokładu eksploatowanego Efektyw. odmetan. Min. wielkość podciśnienia w otworach kpa mm Hg 0,6 13,3 100 0,5 13,3 100 0,5 6,7 50 0,6 6,7 50 0,3 6,7 50 0,4 6,7 50 0,7-0,8 6,7-13,3 50-100 0,7-0,8 13,3 100 0,6-0,7 13,3 100
82 N. Szlązak Metoda odmetanowania prowadzona pionowymi otworami z powierzchni wierconymi do przestrzeni zrobów jest stosowana głównie w USA i znacznie różni się od metod wykorzystywanych w Europie. W zależności od wielkości pola ściany potrzeba od 3 do 30 takich otworów. a) b) c) d) e) f) Rys. 3. Metody odmetanowania pokładów węgla stosowane w górnictwie amerykańskim (U.S. EPA, 2009) Fig. 3. Methods of coal seams drainage used in the US mining (U.S. EPA, 2009)
Metody odmetanowania pokładów węgla... 83 Na rysunku 3a przedstawiono trzy sposoby odmetanowania pokładów węgla w czasie eksploatacji (U.S. EPA, 2009). Otwory wyprzedzające (przedeksploatacyjne) pozwalają na odmetanowanie pokładu oraz warstw otaczających. Można uzyskać efektywność odmetanowania na poziomie 50-70%. Powinny być drążone 10 lat przed prowadzeniem eksploatacji. Obecnie 6 kopalń w USA stosuje tę metodę. Pionowe otwory do przestrzeni zrobowych są wiercone przed eksploatacją ściany na wysokość 3-15 m powyżej eksploatowanego pokładu. Otwory poziome są wykonywane z wyrobisk podziemnych i podłączone do źródła podciśnienia. Przeważnie mają długość 130-240 m. Na rysunku 3b przedstawiono otwory odmetanowania wykonywane z wyrobisk górniczych. Otwory poziome drążone z wyrobisk podziemnych są podłączone do źródła podciśnienia. Przeważnie mają długość 120-240 m. Otwory odmetanowania warstw nadległych podobnie jak otwory poziome są wykonywane z wyrobisk podziemnych. Zazwyczaj są dłuższe niż 300 m. Często w przypadku ich drążenia stosuje się technikę wiercenia kierunkowego. Technika ta jest najbardziej skuteczna w pokładach silnie gazowych, o niskiej przepuszczalności, które wymagają długich okresów odmetanowania. Na rysunku 3c przedstawiono schemat otworu wielkośrednicowego, z którego wykonywano otwory kierunkowe w pokładach węgla dla odmetanowania (Fields i in., 1976). Otwór o średnicy 1,24 m miał w dolnej części średnicę 4,3 m. Z dolnej części w pokładzie były wiercone poziome otwory o długości od 152 m do 259 m. Przez 8 lat instalacja odciągnęła 33,4 10 6 m 3 gazu. Metoda była stosowana w latach 70. XX wieku w kopalni West Virginia (Pittsburgh Coalbed). Pracowały tam dwie takie instalacje. Odmetanowanie pokładów podczas prowadzenia eksploatacji przedstawiono na rysunkach 3d i 3e. Na rysunku 3f pokazano sposób wykonywania otworu przeznaczonego do odmetanowania zrobów ścian zawałowych (U.S. EPA, 2009a). W tablicy 3 zamieszczono uzyskiwane efektywności odmetanowania pokładów węgla omawianymi metodami. W górnictwie australijskim przy dużych zawartościach metanu w pokładach węgla przed eksploatacją niezbędne jest wykonywanie wierceń z powierzchni i otworów kierunkowych w pokładach węgla (Black i Aziz, 2009). Schemat rozmieszczenia otworów kierunkowych został przedstawiony na rysunku 4a. Na rysunku 4b pokazano schemat odmetanowania zrobów ścian zawałowych podczas prowadzenia eksploatacji. Na rysunku 4c zamieszczono schemat odmetanowania wyrobisk otworami kierunkowymi do zrobów powyżej warstwy nieprzepuszczalnej towarzyszącej pokładowi węgla, a na rysunku 4d wykonanie otworu kierunkowego w warstwie nieprzepuszczalnej towarzyszącej pokładowi węgla.
84 N. Szlązak Tablica 3 Efektywność odmetanowania uzyskiwana w poszczególnych systemach odmetanowania (U.S. EPA, 2009b) Metoda Opis Jakość gazu Otwory pionowe wiercone przed rozpoczęciem eksploatacji Otwory wiercone do zrobów Otwory poziome Długie otwory poziome Otwory odmetanowania do warstw otaczających Wiercone z powierzchni kilka miesięcy lub lat przed rozpoczęciem eksploatacji Wiercone z powierzchni na odległość kilku stóp nad pokład będący w eksploatacji Wiercone z wyrobisk górniczych do pokładu na krótko przed rozpoczęciem eksploatacji Wiercone z wyrobisk górniczych do pokładu na krótko przed rozpoczęciem eksploatacji Wiercone z wyrobisk górniczych do warstw otaczających na krótko przed rozpoczęciem eksploatacji Efektywność odmetan. Liczba kopalń w USA stosujących dany system Prawie czysty metan do 70% 6 kopalń Metan zawierający czasami powietrze kopalniane do 50% 23 kopalnie Prawie czysty metan do 20% 9 kopalń Prawie czysty metan do 50% Metan zawierający czasami powietrze kopalniane do 20% W przeszłości stosowany przez 2 kopalnie Niestosowane powszechnie w USA a) b) c) d) Rys. 4. Schematy rozmieszczenia otworów odmetanowania w polach ścian eksploatacyjnych w górnictwie australijskim (Black i Aziz, 2009) Fig. 4. Schemes of drainage boreholes location in the mining longwalls in the Australian mining (Black i Aziz, 2009)
Metody odmetanowania pokładów węgla... 85 W górnictwie ukraińskim stosowane są metody odmetanowania z wyrobisk górniczych i otworami z powierzchni. Ma to bezpośredni związek z przepuszczalnością skał nienaruszonych eksploatacją. Sposób odmetanowania pokładów z wyrobisk górniczych jest zbliżony do górnictwa rosyjskiego. Niezależnie od tego wykorzystywana jest również metoda odmetanowania otworami z powierzchni, które na ostatnich 150 m są orurowane rurami perforowanymi i podłączane do systemu odmetanowania po przejściu ściany i zwiększeniu przepuszczalności górotworu. Efektywność tej metody w warunkach ukraińskich jest bardzo duża. 4. Podsumowanie W dotychczas stosowanej technologii odmetanowania w polskich kopalniach wyróżnia się następujący podział metod odmetanowania górotworu: odmetanowanie wyrobisk korytarzowych, odmetanowanie wyprzedzające prowadzone przed rozpoczęciem eksploatacji węgla w górotworze nieodprężonym, w którym panuje pierwotny, naturalny stan naprężeń, odmetanowanie eksploatacyjne prowadzone równocześnie z eksploatacją pokładów węgla w górotworze, w którym naturalna równowaga złoża została naruszona eksploatacją, a sam proces odmetanowania prowadzi się w skałach o zmieniającym się w czasie stanie naprężeń, ujęcie metanu z otamowanych przestrzeni starych zrobów. Największą efektywność odmetanowania uzyskuje się przy systemie przewietrzania z podwójnym chodnikiem wentylacyjnym i chodnikiem drenażowym. Przy klasycznym systemie przewietrzania Y otwory wiercone z chodnika wentylacyjnego za frontem ściany często z biegiem czasu tracą szczelność. Jest to spowodowane degradacją chodnika wentylacyjnego oraz tym, że rury obsadowe otworów drenażowych znajdują się w bezpośredniej bliskości zrobów ścianowych. W przypadku podwójnego chodnika wentylacyjnego filar pozostawiany pomiędzy chodnikami pozwala na uzyskanie trwałej szczelności otworów drenażowych, a co za tym idzie ujęcie mieszaniny gazowej o wyższym stężeniu metanu. Odmetanowanie wyprzedzające w kopalniach węgla w polskich warunkach, z uwagi na małe wartości przepuszczalności pokładów, jest sporadycznie stosowane. W przypadku odmetanowania nienaruszonego górotworu nie uzyskuje się zmniejszenia zawartości metanu
86 N. Szlązak w pokładach. Metoda ta może być z powodzeniem stosowana w górotworze w strefach zaburzeń tektonicznych. W górnictwie światowym są wykorzystywane różne sposoby odmetanowania pokładów węgla. Generalnie można je podzielić na metody wyprzedzającego odmetanowania z powierzchni i z wyrobisk górniczych oraz odmetanowania zrobów. Odmetanowanie wyprzedzające jest stosowane dla silnie metanowych, głęboko zalegających pokładów o małej przepuszczalności po uprzednim zastosowaniu techniki hydroszczelinowania. Pozwala to odgazować pokład w ciągu kilku lat przed eksploatacją. W trakcie eksploatacji w górnictwie amerykańskim stosowane są trzy sposoby odmetanowania pokładów węgla: otwory wyprzedzające (przedeksploatacyjne) pozwalające na odmetanowanie pokładu oraz warstw otaczających. Można uzyskać efektywności odmetanowania na poziomie 50-70%. Otwory powinny być drążone do 10 lat przed prowadzeniem eksploatacji; otwory do zrobów otwory pionowe wiercone z powierzchni do przestrzeni zrobowych. Są one wiercone przed eksploatacją ściany na wysokość 3-15 m powyżej eksploatowanego pokładu; otwory poziome wykonywane są z wyrobisk podziemnych, podłączone do rurociągów odmetanowania i stacji odmetanowania. W górnictwie australijskim i amerykańskim otwory do odmetanowania są wykonywane z wykorzystaniem techniki wiercenia kierunkowego. Technika ta jest najbardziej skuteczna w przypadku odmetanowania pokładów silnie gazowych, o niskiej przepuszczalności, które wymagają długich okresów odmetanowania. Artykuł został zrealizowany w ramach strategicznego projektu badawczego pt. Poprawa bezpieczeństwa pracy w kopalniach, zadanie nr 4, umowa nr SP/K/4/143704/11. BIBLIOGRAFIA 1. Berger J., Markiewicz J., Dołęga T.: Influence of Distance of Exploitation Front from Drainage Boreholes on their Efficiency with Use the U Ventilation System. Arch. Min. Sci., Vol. 55, No. 3, 2010, p. 561-571. 2. Black D.J., Aziz N.I.: Developments in coal mine methane drainage and utilization in Australia. Ninth International Mine Ventilation Congress, India 2009, p. 445-460. 3. Brunner D.J., Schwoebel J.J.: Modern CMM drainage strategies. First Western States CMM Recovery and Use Workshop, April 19-20, EPA Coalmine Methane Outreach Program. J.S., www.epa.gov/cmop, Retrieved Sept. 2008. 4. Diamond W.P.: Methane Control for Underground Coal Mines. Information Circular 1994, US Bureau of Mines, IC 9395, United States Department of the Interior.
Metody odmetanowania pokładów węgla... 87 5. Flügge G.: Die Anwendung der Trogtheorie auf den Raum der Zusatzausgasung. Glückauf Forchungshefte, Nr. 32, 1971. 6. Fields H.H., Krickovic S., Sainato A., Zabetakis M.G.: Degasification of Virgin Pittsburgh Coalbed Though a Large Borehole. Bureau of Mines, RI 7800, 1973. 7. Kissel F.N.: Handbook for Methane Control in Mining. Information Circular 9486, Department Of Health And Human Services, Centers for Disease Control and Prevention, National Institute for Occupational Safety and Health, Pittsburgh Research Laboratory, Pittsburgh 2006. 8. Krause E., Łukowicz K.: Odmetanowanie w polskich kopalniach węgla kamiennego. Osiągnięcia i perspektywy. XI Międzynarodowa Konferencja Naukowo-Techniczna Tąpania 2004 nt. Nowe rozwiązania w zakresie profilaktyki tąpaniowej i metanowej. Ustroń, 8-10 listopada 2004. 9. RD-15-09-2006: Metodiczeskije rjekomendacje o porjadkje djegazacji ugołnych szacht. Baza normatiwnoj dokumjentacji: www.complexdoc.ru, Moskwa 2007. 10. Ohga K., Higuchi K.: The Practice of Methane Drainage in Japan. Ch. 40 in Proceedings of the 3 rd U.S. Mine Ventilation Symposium, ed. by J.M. Mutmansky (University Park, PA, Oct. 12-14, 1987). Soc. Min. Eng. AIME. 11. Szlązak N., Korzec M.: Zagrożenie metanowe oraz jego profilaktyka w aspekcie wykorzystania metanu w polskich kopalniach węgla kamiennego. Górnictwo i Geoinżynieria, 34, z. 3/1, Kraków 2010. 12. U.S. Environmental Protection Agency: Coal Mine Methane Recovery, A Primer. EPA 430-R-09-013, 2009a. 13. U.S. Environmental Protection Agency: Identifying Opportunities for Methane Recovery at U.S. Coal Mines, Profiles of Selected Gassy Underground Coal Mines 2002-2006. EPA 430-K-04-003, 2009b. Abstract The paper presents methods of methane drainage used in Polish coal mines in comparison to those used in the world. Author presents the most important methods of methane content reduction in coal seams including drainage efficiency. The reduction of methane amount in mined seams and those planned to be mined is similar to the analyzed methods of methane drainage. The highest drainage efficiency can be obtained using the ventilation system which is based on the double ventilation and drainage headings. When the classic Y ventilation system is used, boreholes drilled from the ventilation heading behind the longwall front very often lose their tightness. This is due to degradation of the ventilation heading and also because of the drainage boreholes casing pipes are located in the immediate vicinity of longwall goaf. In the case of double ventilation heading, pillar left between headings allows for permanent sealing of drainage boreholes, and thus gas mixture with a higher concentration of methane. During mining in the U.S., there are three ways of coal seams drainage used: Leading (pre-mining drainage) - allows to drainage seam and surrounding layers. The efficiency of methane drainage can be obtained at the level of 50-70%. The holes should be drilled for 10 years before running the exploitation, gobs - vertical boreholes drilled from the surface into the area of goaf. They are drilled prior to the exploitation of the longwall at a height of 3-15m above the excavated seam. Exploitation - boreholes are made of underground excavations and are connected to the drainage pipelines and the station of methane drainage.
88 N. Szlązak The Australian and U.S. mining boreholes for methane drainage are done using directional drilling techniques. This technique is most effective in the case of seams which have big deposits of gas, low permeability and require long periods of drainage.