Zakład Zwalczania Zagrożeń Gazowych

ZAKŁAD ZWALCZANIA ZAGROŻEŃ GAZOWYCH    
ul. Podleska 72, 43-190 Mikołów

 

Kierownik Zakładu

dr inż. Krystian Wierzbiński
e-mail: kwierzbinski@gig.eu
telefon: 32 3246 510

 

 

 

LABORATORIUM ANALIZY GAZÓW

Kierownik

mgr inż. Marcin Karbownik
e-mail: mkarbownik@gig.eu
telefon: 32 3246 503

 

 

 

PRACOWNIA EKSPERTYZ I BADAŃ DOŁOWYCH

Kierownik

dr inż. Henryk Koptoń
e-mail: hkopton@gig.eu
telefon: 32 3246 508

 

 

 

PRACOWNIA ZWALCZANIA ZAGROŻEŃ WYRZUTAMI GAZÓW I SKAŁ

Kierownik

dr inż. Krystian Wierzbiński
e-mail: kwierzbinski@gig.eu
telefon: 32 3246 510

 

 

Zakres działalności zakładu:

Zakres dot. zagrożenia metanowego oraz wyrzutowego

  • Badania gazonośności, w tym oznaczenia metanonośności pokładów węgla.
  • Opracowywanie prognoz wydzielania się metanu do wyrobisk eksploatacyjnych, przygotowawczych i udostępniających.
  • Opinie dotyczące klasyfikacji pokładów węgla lub ich części oraz pól metanowych do odpowiednich kategorii zagrożenia metanowego oraz wyrzutami gazów i skał.
  • Klasyfikacja wyrobisk górniczych (pomieszczeń) do odpowiednich stopni niebezpieczeństwa wybuchu metanu.
  • Ocena kształtowania się zagrożenia metanowego dla ścian eksploatowanych przy uwzględnieniu warunków wentylacyjno-metanowych oraz zakresu stosowanej profilaktyki w tym odmetanowania.
  • Opracowanie technologii pozyskiwania metanu ze złóż węgla oraz jego utylizacji.
  • Projektowanie systemów odmetanowania w kopalniach oraz trajektorii otworów kierunkowych.
  • Badanie zagrożenia wyrzutami metanu i skał w pokładach węgla lub ich częściach w aspekcie klasyfikacji i ustalenia granic zaliczania do odpowiedniej kategorii zagrożenia wyrzutowego oraz zwalczania tego zagrożenia.
  • Ekspertyzy dotyczące sposobu odmetanowania rejonów eksploatacyjnych.
  • Projektowanie systemów wentylacji odrębnej dla drążonych wyrobisk korytarzowych w pokładach metanowych.
  • Kompleksowa ocena zagrożenia metanowego oraz pożarami endogenicznymi w projektowanych rejonach eksploatacyjnych.
  • Obliczenia numeryczne wraz z analizą sieci wentylacyjnych projektowanych rejonów eksploatacyjnych w warunkach występowania zagrożeń: metanowego oraz pożarami endogenicznymi.
  • Obliczenia numeryczne oraz projektowanie eksploatacji dla rejonów eksploatacyjnych poniżej poziomu udostępnienia.
  • Badania i oceny zagrożenia gazowego dla kolejnych etapów wyłączania z ruchu górniczego wyrobisk, rejonów, poziomów, szybów likwidowanej kopalni.
  • Wariantowa analiza upraszczania modelu sieci wentylacyjnej likwidowanej kopalni metanowej.
  • Opracowanie technologii izolacji wyrobisk w likwidowanej kopalni metanowej.
  • Opracowania bilansu akumulowanego metanu wolnego w wyrobiskach kopalni zlikwidowanej w przyjętym konwencjonalnie przedziale czasu w powiązaniu z hydrogeologią, tektoniką oraz uwarunkowaniami związanymi z sąsiadującymi kopalniami.
  • Prognoza możliwości wystąpienia zagrożenia gazowego na powierzchni w obszarze górniczym likwidowanej kopalni metanowej.
  • Badania kinetyki i intensywności dopływu gazów kopalnianych do strefy przypowierzchniowej na terenie obszaru górniczego zlikwidowanej kopalni.
  • Opracowania metod aktywnego zwalczania zagrożenia gazowego w strefach przypowierzchniowych na terenach pogórniczych zlikwidowanych kopalń.
  • Prognozowanie ujęcia metanu z otworów dołowych (CBM), powierzchniowych do pokładów dziewiczych tj. poza zasięgiem eksploatacji (CBM) w oparciu o wyniki modelowania numerycznego w programie Petrel, Eclipse, AnSys CFX.
     

 

Zakres działalności zakładu w zakresie zagrożenia klimatycznego

  • Opracowanie prognoz stanu zagrożenia klimatycznego dla projektowanych wyrobisk przewietrzanych wentylacją lutniową.
  • Opracowanie prognoz stanu zagrożenia klimatycznego dla projektowanych wyrobisk przewietrzanych wentylacją obiegową.
  • Opracowanie projektów koncepcyjnych klimatyzacji grupowej.
  • Sporządzanie opinii rzeczoznawcy ds. ruchu zakładu górniczego w grupie XX (zagrożenie klimatyczne) dotyczące profilaktyki zapewniającej utrzymanie właściwej temperatury zastępczej klimatu w wyrobiskach wykonywanych w górotworze, którego temperatura pierwotna jest większa niż 40oC.
  • Sporządzanie map prognozowanego przebiegu izolinii temperatury pierwotnej skał dla pokładów lub poziomów eksploatacyjnych.
  • Wykonywanie pomiarów i analiz efektywności działania górniczych urządzeń chłodniczych w oparciu o  pomiary „in situ”.
  • Wykonywanie pomiarów temperatury pierwotnej skał w oparciu o normę PN-G-04038 z marca 1998 r.

 

Uprawnienia Zakładu:

Zakład Zwalczania Zagrożeń Gazowych Kopalni Doświadczalnej „Barbara” w Mikołowie - Głównego Instytutu Górnictwa w Katowicach posiada uprawnienia rzeczoznawcy w grupie:

  • XV (zagrożenie metanowe i pyłowe) w zakresie:
    • wykonywania badań i wydawania opinii dla celów związanych z zaliczeniem pokładu, złoża lub ich części do odpowiedniej kategorii zagrożenia metanowego w podziemnych zakładach górniczych (§ 11 pkt 4 rozporządzenia Ministra Środowiska z dnia 29 stycznia 2013 r. w sprawie zagrożeń naturalnych w zakładach górniczych; Dz. U. z 2015 r. poz. 1702, z późn. zm., zwanego dalej „rozporządzeniem zagr.”),
    • opiniowania projektów technicznych, o których mowa w § 38 rozporządzenia Ministra Energii z dnia 23 listopada 2016 r. w sprawie szczegółowych wymagań dotyczących prowadzenia ruchu podziemnych zakładów górniczych; Dz. U. z 2017 r. poz. 1118, zwanego dalej „rozporządzeniem bhp”, dla rejonów wentylacyjnych ścian, w których prognoza metanowości bezwzględnej przewiduje przekroczenie 40 m3/min (§ 244 rozporządzenia bhp),
    • wykonywania badań stanu zagrożenia metanowego w przypadku stwierdzenia w polach niemetanowych, w próbach powietrza pobranych do analizy laboratoryjnej, stężenia metanu w powietrzu wynoszącego 0,5% lub więcej albo w zakładach górniczych wydobywających węgiel kamienny w pokładzie węgla metanonośności większej niż 0,1 m3/Mg w przeliczeniu na czystą substancję węglową (§ 272 pkt 3 rozporządzenia bhp ),
    • przeprowadzania badań w celu określania metanonośności pokładów węgla (§ 277 ust. 2 rozporządzenia bhp),
    • opracowywania prognoz metanowości bezwzględnej wyrobisk wybierkowych i korytarzowych w nierozpoznanych częściach złoża (§ 283 rozporządzenia bhp),
    • opiniowania projektów technicznych, o których mowa w § 38 rozporządzenia bhp, dotyczących eksploatacji pokładów węgla zaliczonych do II - IV kategorii zagrożenia metanowego w rejonach przygranicznych zakładu górniczego bez pozostawienia filara granicznego (§ 284 rozporządzenia bhp),
    • opracowania zasad prowadzenia ścian w warunkach zagrożenia metanowego, dla stosowania pomocniczych urządzeń wentylacyjnych (§ 298 pkt 4 rozporządzenia bhp),
    • oznaczania zawartości metanu pochodzenia naturalnego w węglu (metanonośności) metodą bezpośrednią (pkt 2.1.1. załącznika nr 3 do rozporządzenia bhp),
    • wykonywania dodatkowych badań, jeżeli zawartość metanu w węglu oznaczona metodą desorbometryczną wykazuje wyraźny wzrost metanonośności pokładu (pkt 2.1.3. załącznika nr 3 do rozporządzenia bhp),
    • wykonywania badań i oznaczania metanu pochodzenia naturalnego w węglu w przypadku, gdy zawartość metanu lub innych gazów palnych w badanym otworze przekroczy 1% (pkt 2.1.5. załącznika nr 3 do rozporządzenia bhp),
    • przeprowadzania badań metanonośności pokładu w przypadku stwierdzenia w próbkach gazu pobranego z otworów badawczych zawartości metanu lub sumy gazów palnych w ilości 1% lub powyżej w pokładzie uznawanym dotychczas za niemetanowy (pkt 2.3.12. załącznika nr 3 do rozporządzenia bhp).
  • XVI (zagrożenie pożarowe) w zakresie:
    • opiniowania zasad sprowadzania wyrobiskiem na upad w przypadku, gdy średni upad wyrobiska lub bocznicy wentylacyjnej wynosi więcej niż 10o
    • wykonywania badań odbiorczych stałych komór napełniania paliwem zbiorników maszyn, komór paliw i komór środków smarnych, które wyposaża się w stałą, samoczynnie uruchamianą instalację gaśniczą (§ 488 ust. 2 rozporządzenia Ministra Energii z dnia 23 listopada 2016 r. w sprawie szczegółowych wymagań dotyczących prowadzenia ruchu podziemnych zakładów górniczych; Dz. U. z 2017 r. poz. 1118, zwanego dalej „rozporządzeniem bhp”),
    • opracowania instrukcji określającej temperaturę i masę zagrzanego węgla, o których mowa w punktach 7.17.2 i 7.17.3 załącznika nr 3 do rozporządzenia bhp (pkt. 7.17.4 załącznika nr 3 do rozporządzenia bhp).
  • XVIII (zagrożenie wyrzutami gazów i skał) w zakresie:
    • wykonywania badań i wydawania opinii dla celów związanych z zaliczeniem pokładu, złoża lub ich części do odpowiedniej kategorii zagrożenia wyrzutami gazów i skał w podziemnych zakładach górniczych (§ 16 pkt 5 rozporządzenia zagr.),
    • określenia kryteriów oceny stanu zagrożenia wyrzutami gazów i skał na podstawie własności sorpcyjnych i zawartości części lotnych w węglu (§ 380 ust. 3 rozporządzenia bhp)
    • opracowywania prognoz zagrożenia wyrzutowego dla nowo udostępnianej części złoża w zakładach górniczych eksploatujących pokłady węgla zagrożone wyrzutami gazów i skał, gdy stwierdzona metanonośność wynosi nie mniej niż 4,5 m3CH4/Mg w przeliczeniu na czystą substancję węglową (§ 397 ust. 3 rozporządzenia bhp),
    • wydawania opinii załączników do wytycznych prowadzenia rozpoznania zagrożenia gazowego i potencjalnych zjawisk gazogeodynamicznych oraz prowadzenia robót górniczych w warunkach możliwości występowania tych zagrożeń w zakładach górniczych wydobywających rudy miedzi, które musi posiadać przedsiębiorca dla rozpoznania i kontroli stanu zagrożenia wyrzutami gazów i skał oraz bezpiecznego prowadzenia robót górniczych (pkt. 3.5.1. załącznika nr 3 do rozporządzenia bhp).
  • XX (zagrożenie klimatyczne) w zakresie:
    • opiniowania profilaktyki zapewniającej utrzymanie właściwej temperatury zastępczej klimatu w wyrobiskach wykonywanych w górotworze, którego temperatura pierwotna jest większa niż 40oC, zgodnie z § 445 ust. 2 Rozporządzenia Ministra Energii z 23 listopada 2016 roku w sprawie szczegółowych wymagań dotyczących prowadzenia ruchu podziemnych zakładów górniczych.
  • Oznaczanie metanonośności metodą bezpośrednią - jednofazowej degazacji próżniowej.

     
  • Testy desorpcji metodą United States Bureau of Mines (USBM):
    - Określenie ilości gazu traconego, desorbującego, resztkowego,
    - Oznaczenie składu gazu desorbującego i resztkowego metodą chromatografii gazowej,
    - Wyznaczenie końcowej metanonośności.

    Stanowisko do testów desorpcji (USBM)
     
  • Oznaczenie parametrów fizykochemicznych paliw stałych:
    -zawartość popiołu (A),
    - wilgoć przemijającej (Wex),
    - wilgoć higroskopijna (Wh),
    - wilgoć w próbce analitycznej (Wa),
    - wilgoć całkowita (Wc),
    - zawartość części lotnych (Vdaf),
    - gęstość rzeczywista metodą piknometrii helowej (dr).
  • Badania desorpcji metanu z węgla w warunkach zmiennej wielkości naporu hydrostatycznego.

    Stanowisko do badań desorpcji w warunkach zmiennej
    wielkości naporu hydrostatycznego

     
  • Wyznaczanie wskaźnika zwięzłości skał w skali Protodiakowa (fz).
  • Analiza chromatograficzna powietrza kopalnianego: O2, N2, H2, CO2, CO, CH4, C2H6, C2H4.
     
     
  • Analiza chromatograficzna gazów: O2, N2, H2, CO2, CO, CH4, C2H6, C2H4, C2H2, C3H8, C3H6, n- C4H10.
  • Detekcja niebezpiecznych stężeń gazów palnych i toksycznych: O2, CO2, CO, CH4, H2S, SO2, NO2, NO, NH3.
  • Wyznaczanie kinetyki sorpcji metanu i parametrów sorpcyjnych:
    - efektywnego współczynnika dyfuzji (De),
    - pojemności sorpcyjnej (a),
    - pojemności sorpcyjnej w przeliczeniu na czystą substancję węglową (acsw),
    - czasu połówkowego sorpcji (t0,5),
    - współczynników izoterm sorpcji  w modelu Langmuira.

    Badania zmian sorpcji i desorpcji metanu na układzie grawimetrycznym
    GA-001 w celu wyznaczenia parametrów sorpcyjnych węgla

  • Badania gazonośności, w tym oznaczenia metanonośności pokładów węgla.
  • Symulacje i analizy rozkładu metanonośności w pokładach węgla.

    Przykłady modelowania rozkładu metanonośności w pokladzie węgla,
    przy współpracy z Zakladem Geologii i Geofizyki (PETREL)

     
  • Opracowywanie prognoz wydzielania się metanu do wyrobisk eksploatacyjnych, przygotowawczych i udostępniających.
  • Opinie dotyczące klasyfikacji pokładów węgla lub ich części oraz pól metanowych do odpowiednich kategorii zagrożenia metanowego oraz wyrzutami gazów i skał.
  • Klasyfikacja wyrobisk górniczych (pomieszczeń) do odpowiednich stopni niebezpieczeństwa wybuchu metanu.
  • Ocena kształtowania się zagrożenia metanowego dla ścian eksploatowanych przy uwzględnieniu warunków wentylacyjno-metanowych oraz zakresu stosowanej profilaktyki w tym odmetanowania.
  • Opracowanie technologii pozyskiwania metanu ze złóż węgla oraz jego utylizacji.
  • Ekspertyzy dotyczące sposobu odmetanowania rejonów eksploatacyjnych.
  • Projektowanie systemów wentylacji odrębnej dla drążonych wyrobisk korytarzowych w pokładach metanowych.
  • Kompleksowa ocena zagrożenia metanowego oraz pożarami endogenicznymi w projektowanych rejonach eksploatacyjnych.
  • Wykonywanie zdjęć potencjalnych sieci wentylacyjnej kopalni.
  • Komputerowa charakterystyka sieci wentylacyjnej kopalń w programie Ventgraph.

    Schemat przestrzenny sieci wentylacyjnej kop. „S” w  programie Ventgraph
     
  • Obliczenia numeryczne (3D) prognozowanego rozpływu powietrza w wyrobiskach dołowych oraz stężeń metanu i pyłu w powietrzu  wentylacyjnym.

    Prognoza rozkładu stężeń metanu na wylocie ze ściany (układ U)
    którym zastosowana została przegroda wentylacyjna
    (w oparciu o obliczenia CFD w oprogramowaniu AnSys CFX)


    Prognoza rozkładu stężeń metanu na wylocie ze ściany (układ U)
    w którym nie zastosowano pomocniczych urządzeń wentylacyjnych
    (obliczenia CFD, oprogramowanie AnSys CFX)​


    Prognoza rozkładu stężeń metanu na wylocie ze ściany (układ U)
    w którym zastosowany został lutniociąg pomocniczy
    (w oparciu o obliczenia CFD w oprogramowaniu AnSys CFX)​


    Prognoza rozkładu strefy metanu o stężeniu 3% v/v, w głębionym zbiorniku
    etencyjnym przy użyciu kombajnu chodnikowego (w oparciu o obliczenia CFD
    w oprogramowaniu AnSys CFX)​


     
  • Obliczenia numeryczne wraz z analizą sieci wentylacyjnych projektowanych rejonów eksploatacyjnych w warunkach występowania zagrożeń: metanowego oraz pożarami endogenicznymi.
  • Obliczenia numeryczne oraz projektowanie eksploatacji dla rejonów eksploatacyjnych poniżej poziomu udostępnienia.
  • Badania i oceny zagrożenia gazowego dla kolejnych etapów wyłączania z ruchu górniczego wyrobisk, rejonów, poziomów, szybów likwidowanej kopalni.
  • Wariantowa analiza upraszczania modelu sieci wentylacyjnej likwidowanej kopalni metanowej.
  • Opracowanie technologii izolacji wyrobisk w likwidowanej kopalni metanowej.
  • Opracowania bilansu akumulowanego metanu wolnego w wyrobiskach kopalni zlikwidowanej w przyjętym konwencjonalnie przedziale czasu w powiązaniu z hydrogeologią, tektoniką oraz uwarunkowaniami związanymi z sąsiadującymi kopalniami.
  • Prognoza możliwości wystąpienia zagrożenia gazowego na powierzchni w obszarze górniczym likwidowanej kopalni metanowej.
  • Badania kinetyki i intensywności dopływu gazów kopalnianych do strefy przypowierzchniowej na terenie obszaru górniczego zlikwidowanej kopalni.
  • Opracowanie metod aktywnego zwalczania zagrożenia gazowego w strefach przypowierzchniowych na terenach pogórniczych zlikwidowanych kopalń.
  • Opracowanie technologii stymulacji złoża w celu zwiększenia jego przepuszczalności i odmetanowana przedeksploatacyjnego pokładów węgla (hydroslotting), wsparcia CBM.

    Hydroslotting w pokładzie węgla - przy współpracy z Zakładem Tąpań
    i Mechaniki Górotworu oraz z Zakładem Badań Dołowych i Utrzymania
    Powierzchni (projekt GasDrain)​

 

    • Opracowanie prognozy stanu zagrożenia wyrzutowego dla nowo udostępnianych i słabo rozpoznanych partii złoża/pokładów.
    • Wykonywanie pomiarów in-situ podstawowych wskaźników stanu zagrożenia wyrzutowego stosowanych w kopalniach węgla tj. intensywności desorpcji metanu, metanonośności, objętości zwiercin z otworu i zwięzłości, w celu wydania oceny aktualnego stanu zagrożenia wyrzutowego lub opracowania prognozy bieżącej.
    • Badania zagrożenia wyrzutami metanu i skał w pokładach węgla lub ich częściach w aspekcie klasyfikacji i ustalenia granic zaliczania do odpowiedniej kategorii zagrożenia wyrzutowego oraz zwalczania tego zagrożenia.
    • Przeprowadzenie kompleksowych badań pokładu węgla (skał) w celu określenia jego predyspozycji wyrzutowych, obejmujących poszerzone pomiary o tzw. właściwości sorpcyjne – tj. kinetykę sorpcji i efektywny współczynnik dyfuzji.

      Badania właściwości sorpcyjnych węgla w celu identyfikacji zmian strukturalnych 
      (fot. struktury węgla -  IMG PAN)

       
    • Wydawanie opinii dot. projektów technicznych robót górniczych prowadzonych w warunkach zagrożenia wyrzutowego oraz projektowanie rozcięcia złoża (pokładu) oraz systemu wentylacji i zabezpieczeń w warunkach w/w zagrożenia.
    • Wyznaczanie granic zaliczenia pokładu do odpowiedniej kategorii zagrożenia wyrzutowego oraz wydanie opinii dotyczącej możliwości wyłączenia części pokładu z granic jego dotychczasowego zaliczenia do odpowiedniej kategorii zagrożenia wyrzutowego.
    • Ocena skuteczności profilaktyki wyrzutowej stosowanej na kopalni oraz opracowanie profilaktyki (zasad) wykonywana określonych robót górniczych w strefach szczególnego zagrożenia.
    • Badania izoterm sorpcji  w celu określenia ciśnień złożowych i predyspozycji wyrzutowych pokładu (występowania zjawisk gazogeodynamicznych).

      Badania izoterm sorpcji na układzie grawimetrycznym IGA-001
       
    • Wyznaczanie zasięgu stref odgazowania eksploatacyjnego w opiniowanym pokładzie oraz symulacji rozkładu metanonośności wtórnej w aspekcie opinii i prognoz dot. zagrożenia wyrzutowego.

      Przykład symulacji rozkładu zawartości metanu w pokładzie węgla
      (metanonośności) z uwzględnieniem wpływu odgazowania
      eksploatacyjnego - stref obniżonej metanonośności tzw. metanonośności wtórnej

       
    • Symulacje rozkładu zwartości metanu i ciśnień złożowych gazu w pokładzie.

      Przykład symulacji rozkładu ciśnień złożowych gazu w pokładzie węgla
       
    • Analiza zmian podstawowych wskaźników stanu zagrożenia wyrzutowego tj. intensywność desorpcji metanu, zwięzłość węgla oraz ocena wpływu zaburzeń geologicznych (stref uskokowych) na właściwości geotechniczne pokładu.

      Analiza wpływu zaburzeń geologicznych (stref uskokowych)
      na wskaźnik intensywności desorpcji metanu zwęgla (∆p)


      Analiza wpływu zaburzeń geologicznych (stref uskokowych)
      na wskaźnik zwięzłości węgla (f) określany metodą Prodiakonowa ​

     

       
       

      + 48-32-259-2000