Metan w kopalniach węgla. Dlaczego jest tak groźny dla górników?
Metan to gaz obecny w wielu kopalniach. Zagrożenia związane z jego obecnością wynikają z jego łatwopalności i zdolności do tworzenia mieszanek wybuchowych już z niewielką ilością tlenu. W Polsce największy problem występuje na Śląsku, gdzie co jakiś czas dochodzi do tragicznych w skutkach eksplozji.
Spis treści:
Wśród natłoku codziennych informacji o niebezpieczeństwie wydobycia węgla wspomina się najczęściej wtedy, gdy dojdzie do tragedii w jednej z kopalń. Niestety kolejny raz doszło do tragedii. Tym razem do zapalenia metanu doszło w kopalni Knurów-Szczygłowice. Poszkodowanych zostało 16 górników, z czego 14 odwieziono do szpitali w Rybniku, Siemianowicach Śląskich i Krakowie. Na szczęście nikt nie zginął, choć jedna osoba z poważnymi poparzeniami była w sytuacji zagrożenia życia. Na szczęście stan górnika jest w tej chwili stabilny. Do zdarzenia doszło 850 m pod ziemią.
Co to jest metan?
Metan pod względem chemicznym to węglowodór o wzorze sumarycznym CH4. Jest głównym składnikiem gazu ziemnego, a jego duże ilości uwalniane są podczas wydobywania ropy naftowej i węgla. Kojarzycie te rury na platformach wiertniczych lub polach naftowych? Często budowa instalacji odzyskiwania gazu jest nieopłacalna w stosunku do zysku z wydobycia ropy. Dlatego tańszym sposobem jest spalenie go na miejscu.
W temperaturze pokojowej jest gazem bezbarwnym i bezwonnym. Stąd przy wykorzystaniu go w kuchenkach lub piecach centralnego ogrzewania wymaga dodawania związków zapachowych, które pozwolą na wczesne wykrycie.
Kiedy kopalnia jest metanowa i dlaczego metan jest groźny dla górników?
Metan występuje nie tylko samodzielnie i wraz z ropą naftową. Znajduje się także tam, gdzie pod ziemią zlokalizowane są pokłady węgla. Niezależnie od miejsca występowania jego geneza jest taka sama. Powstaje on, gdy materia organiczna ulega rozkładowi w warunkach beztlenowych. Powstanie węgla kamiennego sięga okresu karbonu w erze paleozoicznej, gdy pyły i ziemia przykryły szczątki roślin. Wówczas bez dostępu do tlenu nie tylko uległy one uwęgleniu, ale także zaczął tworzyć się metan.
Metanowość polskich kopalń, czyli obecność w nich tego gazujest bardzo duża. W jednej z publikacji z 2006 r. (pełny tytuł w źródłach na końcu artykułu) czytamy, że w 2004 r. wynosiła ona ponad 825 mln m sześc. CH4. Wyższy Urząd Górniczy (WUG) w 2014 r. informował o 891,2 mln m sześc., z których zagospodarowano 211,4 mln m sześc. Pozostałe 679,8 mln m sześc. wyemitowano do atmosfery.
W nadchodzących latach problem wysokiej metanowości kopalń GZW będzie narastał ze względu na zwiększanie głębokości eksploatacji i związaną z tym wyższą metanonośność udostępnianych pokładów węgla. Obecnie w większości kopalń eksploatacja jest prowadzona na głębokości 700–1000 m, a planowana jest do głębokości 1200–1250 m, czyli w interwale głębokościowym zalegania pokładów węgla o największej metanonośności, przekraczającej 8–10 m sześc. metanu w jednej tonie węgla.
W śląskich kopalniach zdarzają się zapalenia metanu, z reguły nie mają one poważnych skutków. Ale bywa, że uwolnione zostaje na tyle dużo gazu, że dochodzi do niezwykle groźnych zdarzeń. Metan pali się niemal nieświęcącym płomieniem z błękitną aureolą. Tworzy z powietrzem mieszaninę, która wybucha już przy stężeniu 4 proc. Do zapłonu może dojść w wyniku iskry pochodzącej z pracy urządzeń, a nawet tarcia o siebie twardych skał. Siła eksplozji nie tylko jest bezpośrednim zagrożeniem dla pracujących górników, ale może doprowadzić do zawalenia skał.
Dlaczego kopalnie na Śląsku są szczególnie groźne? Niebezpieczny nie tylko metan
Nie wszystkie pokłady, a tym samym kopalnie zawierają takie same ilości metanu. W części pokładów gaz przez miliony lat zdążył się w mniejszym lub większym stopniu ulotnić. M.in. dlatego lubelska Bogdanka uchodzi za jedną z najbezpieczniejszych kopalni. Gdy jednak przyjrzymy się mapie, którą możemy znaleźć na stronie PIG, nawet na Śląsku znajdziemy kopalnie niemetanowe.
Niestety obok nich są takie, w których praca wymaga pozbycia się tego niebezpiecznego gazu. Mimo wdrażania wszelkich zabezpieczeń, co jakiś czas zdarzają się wybuchy metanu, w wyniku których giną lub zostają przysypani pracujący na dużych głębokościach górnicy.
Choć przy analizach wybuchów często skupiamy się na samym metanie, to warto pamiętać, że jego eksplozja może doprowadzić do zapłonu i wybuchu pyłu węglowego, który osadza się podczas codziennej pracy na spągu, tj. podłodze podziemnych korytarzy i obecnych tam urządzeniach. Gdy wybucha metan, fala uderzeniowa powoduje wzbicie się pyłu węglowego w powietrze i zmieszanie z tlenem. To właśnie wtedy dochodzi do katastrofy. Spaleniu nie zawsze ulega cały pył, więc gdy ponownie dostanie się tam tlen, może dojść do wybuchów wtórnych, co ostatecznie może być groźniejsze, niż sam wybuch metanu.
Źródła: Nawrat S. i in. Gospodarcze wykorzystanie metanu z odmetanowienia pokładów węgla polskich kopalń węgla kamiennego, Górnictwo i Geoinżynieria 2006, zeszyt 2, rok 30; Państwowy Instytut Geologiczny; cire.pl; naukatolubie.pl
***
Bądź na bieżąco i zostań jednym z 88 tys. obserwujących nasz fanpage - polub Geekweek na Facebooku i komentuj tam nasze artykuły!
