Metan
Z Wikipedii, wolnej encyklopedii.
Metan (CH4), znany także jako gaz błotny i gaz kopalniany to najprostszy węglowodór nasycony (alkan). W temperaturze pokojowej jest bezwonnym i bezbarwnym gazem.
Metan powstaje w przyrodzie w wyniku beztlenowego rozkładu szczątek roślinnych (np. na bagnach). Stanowi też główny składnik gazu ziemnego. Jest stosowany jako gaz opałowy i surowiec do syntezy wielu innych związków organicznych.
Cząsteczka metanu ma kształt tetraedru (czworościanu foremnego). Atom węgla wykazuje hybrydyzację sp3. Powstałe orbitale tworzą wiązania z czterema atomami wodoru. Wszystkie te wiązania są równocenne (kąty pomiędzy wiązaniami wynoszą 109°28') i bardzo słabo spolaryzowane, co w połączeniu z brakiem wolnych par elektronowych jest powodem względnej trwałości chemicznej tego związku. Może on uczestniczyć tylko w typowych dla alkanów reakcjach (np: spalanie).
CH3COONa + NaOH → CH4 + Na2CO3
Al4C3 +12H2O → 3CH4 + 4Al(OH)3
Trójwymiarowy model cząsteczki metanu
Właściwości metanu:
Mieszanina metanu z powietrzem w stosunku objętościowym 1:10 ma własności wybuchowe (mieszanina piorunująca). Tworzenie się tej mieszaniny w kopalniach węgla kamiennego bywa częstą przyczyną groźnych w skutkach eksplozji.
Metan jest gazem cieplarnianym, którego wpływ jest 22 razy większy niż dwutlenku węgla, a średnia zawartość w atmosferze wynosi 1,7 ppm (w ciągu minionych dwustu lat wzrosła ponad dwukrotnie).
metan |
|||||||
|
|
|
|
||||
GAZ ZIEMNY, METAN |
|
IDENTYFIKACJA |
ZAGROŻENIA |
Nazwa i synonimy: polskie: metan, gaz ziemny angielskie: methane, carburetted hydrogen, natural gas niemieckie: Methan, Erdgas, Grubengas francuskie: méthane, forméne, gaz de Marais, gaz naturels Nazwa wg IUPAC: methane Wzór chemiczny: CH4 Metan - substancja podstawowa Klasyfikacja substancji: F+; R: 12 Numer CAS: 74-82-8 Numer ONZ (UN): 1971 sprężony 1972 skroplony, schłodzony Numer RTECS: PA1490000 Numer EWG (EINECS): 200-812-7 Klasyfikacja materiału: - RID: kl. 2, lm 201, p. 1F (metan sprężony) kl. 2, lm201, p. 3F (metan skroplony, schłodzony) - ADR: kl. 2, lm 2201, p. 1F (metan sprężony) kl. 2, lm 2201, p. 3F (metan skroplony, schłodzony) - transport morski - IMDG kod - 2156 Oznakowanie środków transportu: - pojazdy samochodowe - pomarańczowe, odblaskowe tablice ostrzegawcze - wagony - nalepka ostrzegawcza nr 3 - cysterny metan sprężony - pomarańczowe tablice ostrzegawcze z numerami rozpoznawczymi 23/1971, nalepka ostrzegawcza nr 3 metan skroplony, schłodzony - pomarańczowe tablice ostrzegawcze z numerami rozpoznawczymi 223/1972, nalepka ostrzegawcza nr 3 - wagony cysterny metan sprężony - pomarańczowe tablice ostrzegawcze z numerami rozpoznawczymi 22/1971, nalepka ostrzegawcza nr 3 i nr 13 metan skroplony, schłodzony - pomarańczowe tablice ostrzegawcze z numerami rozpoznawczymi 223/1972, nalepka ostrzegawcza nr 3 i nr 13 Oznakowanie opakowań transportowych: - zawierających metan sprężony - napisy “UN 1971” i “METAN SPRĘŻONY”, nalepka ostrzegawcza nr 3 - zawierających metan skroplony, schłodzony - napisy “UN 1972” i “METAN SKROPLONY, SCHŁODZONY”, nalepka ostrzegawcza nr 3 |
Substancja skrajnie łatwo palna. Gaz duszący fizycznie wskutek zmniejszenia ciśnienia parcjalnego tlenu. Szczególne zagrożenia Skrajnie łatwo palny gaz. Pali się bezbarwnym płomieniem. Tworzy mieszaniny wybuchowe z powietrzem. Jest lżejszy od powietrza i gromadzi się w górnych partiach pomieszczeń. Ulega rozkładowi do etylenu i acetylenu w temperaturze powyżej 700°C. Zbiorniki narażone na działanie ognia lub wysokiej temperatury mogą eksplodować. Zalecenia ogólne Zawiadomić otoczenie o awarii. Usunąć z obszaru zagrożenia wszystkie osoby nie biorące udziału w likwidowaniu awarii; w razie potrzeby zarządzić ewakuację. Wezwać Państwową Straż Pożarną i Policję Państwową. POŻAR Środki gaśnicze: dwutlenek węgla, piany średnie, woda - prądy rozproszone. Mały pożar: na terenie otwartym pozwolić się wypalić, kontrolując z bezpiecznej odległości i chłodząc zbiornik wodą; w pomieszczeniu zamkniętym gasić gaśnicą proszkową lub śniegową (dwutlenek węgla), lub wprowadzać gazowy dwutlenek węgla. Duży pożar: gasić rozproszonymi prądami wody po odcięciu dopływu gazu. Zbiorniki narażone na działanie ognia lub wysokiej temperatury chłodzić wodą z bezpiecznej odległości (groźba wybuchu); jeśli to możliwe, usunąć je z obszaru zagrożenia. Specjalne wyposażenie ochronne Nałożyć odzież ochronną gazoszczelną z aparatem izolującym drogi oddechowe. Wyciek Uwaga: obszar zagrożony wybuchem. Usunąć źródła zapłonu (ugasić otwarty ogień, ogłosić zakaz palenia i używania narzędzi iskrzących); unikać bezpośredniego kontaktu z uwalniającym się gazem; uwalniający się gaz rozcieńczać rozproszonymi prądami wody; jeśli to możliwe, zlikwidować wyciek (zamknąć dopływ gazu, uszczelnić, uszkodzony pojemnik umieścić w hermetycznej komorze awaryjnej). |
POSTĘPOWANIE W WYPADKU ZATRUCIA |
WŁASNOŚCI |
Niezbędne leki: tlen, relanium do podawania pozajelitowego (amp. po 10 mg). Odtrutki: nie są znane. Leczenie: postępowanie objawowe. ZATRUCIE INHALACYJNE Przytomny - pierwsza pomoc przedlekarska Wyprowadzić zatrutego z miejsca narażenia. Zapewnić spokój w pozycji siedzącej lub półleżącej. Chronić przed utratą ciepła. Podawać tlen do oddychania. Wezwać lekarza. Pomoc lekarska Kontynuować podawanie tlenu. Transport do szpitala karetką PR pod nadzorem lekarza. Nieprzytomny - pierwsza pomoc przedlekarska Wynieść zatrutego z miejsca narażenia. Ułożyć w pozycji bocznej ustalonej. Usunąć z jamy ustnej ruchome protezy i inne ciała obce. Jeżeli zatruty oddycha, podawać tlen przez maskę. Jeżeli nie oddycha, zastosować sztuczne oddychanie metodą usta-usta albo za pomocą aparatu typu AMBU. Założyć stałą drogę dożylną (pielęgniarka). Wezwać lekarza. Pomoc lekarska Kontynuować podawanie tlenu. Przy zaburzeniach oddychania zaintubować, prowadzić oddech wspomagany za pomocą aparatu typu AMBU z podawaniem tlenu. Kontrolować akcję serca (EKG). W razie wystąpienia drgawek podać dożylnie relanium. Transport do szpitala karetką reanimacyjną PR. |
Właściwości podstawowe Masa cząsteczkowa: 16,04 Stan skupienia w temp. 20°C: gaz Barwa: bezbarwny Zapach: bez zapachu Temperatura topnienia (1013 hPa): -182,6°C Temperatura wrzenia (1013 hPa): -161,5°C Temperatura zapłonu: nie dotyczy - gaz Temperatura samozapłonu: 580°C Granice wybuchowości w mieszaninie z powietrzem: - dolna: 5% obj. - górna: 15% obj. Stężenie stechiometryczne: 5,91% obj. Minimalna energia zapłonu w powietrzu: 0,25 mJ Gęstość gazu (1013 hPa): 0,72 g/dmł Gęstość gazu względem powietrza: 0,55 Gęstość cieczy (-161°C): 0,43 g/mł Prężność gazu w temp. 21°C: 0,147 MPa Rozpuszczalność w wodzie: rozpuszcza się bardzo słabo Rozpuszczalność w innych rozpuszczalnikach: rozpuszcza się w eterze etylowym, alkoholu etylowym. Produkty spalania: dwutlenek węgla, woda. Reaktywność: niebezpiecznie reaguje z chlorem, fluorem, interhalogenami, trójfluorkiem azotu, dwufluorkiem tlenu, ciekłym tlenem. Działanie toksyczne i inne szkodliwe działanie biologiczne na ustrój człowieka: Gaz duszący fizycznie wskutek zmniejszenia ciśnienia parcjalnego tlenu. Drogi wchłaniania: drogi oddechowe. Objawy zatrucia ostrego: substancja w małym stężeniu powoduje przyspieszenie czynności serca, oddechu, ból głowy, zaburzenia orientacji. W dużych stężeniach wywołuje nudności, wymioty, senność, utratę przytomności, drgawki z ryzykiem zgonu. |
Metan pokładów węgla (MPW) występuje w postaci cząsteczek gazu zaabsorbowanych na ziarnach węgla. Pod wpływem eksploatacji górniczej obniża się ciśnienie w górotworze, następuje desorpcja metanu i uwalnia się on do wyrobisk górniczych. Powoduje to ogromne zagrożenie dla kopalń węgla kamiennego. Głównie z tego powodu metan ujmowany jest robotami wyprzedzającymi przez zakłady odmetanowania kopalń. Część jego, nie powodująca nadmiernych zagrożeń przy eksploatacji węgla kamiennego, emitowana jest z powietrzem wentylacyjnym.
W ostatnich latach opracowano technologię odzysku metanu powierzchniowymi otworami wiertniczymi. Wykorzystując odwiercone otwory wiertnicze, używając specjalistycznych technologii, rozszczelinowuje się pokłady węgla, wypełniając szczeliny przepuszczalnym medium (zazwyczaj piaskiem). Następnie obniża się ciśnienie, spompowując wodę złożową, co powoduje desorpcję i emisję metanu. Takie wykorzystanie metanu pokładów węgla jest traktowane jako pozyskiwanie gazu z niekonwencjonalnych źródeł.
Metan pokładów węgla (MPW) występuje w złożach Górnośląskiego Zagłębia Węglowego. W złożach Dolnośląskiego Zagłębia Węglowego koncentracje metanu są znacznie mniejsze, a wartość wystąpień MPW w obszarze Lubelskiego Zagłębia Węglowego nie została jeszcze definitywnie ustalona, lecz wydaje się mieć znikome znaczenie gospodarcze.
Udokumentowane zasoby MPW występują w 44 złożach w obszarze Górnośląskiego Zagłębia Węglowego. Zasoby wydobywalne bilansowe wynoszą 84,9 mld m3, w tym w obszarach eksploatowanych 28 złóż węgla około 25 mld m3, a poza zasięgiem górniczej eksploatacji węgla tzn. w niezagospodarowanych złożach rezerwowych, lub w strefie złóż głębokich o głębokości poniżej 1000 m w 19 polach zasoby wynoszą 60 mld m3.
Zasoby przemysłowe w złożach zagospodarowanych określone zostały dla 15 złóż i wynoszą 3 085,87 mln m3 .
Największy potencjał MPW ma Górnośląskie Zagłębie Węglowe, którego perspektywiczne zasoby oceniane zostały w 1991 r. na około 350 mld m3, znacznie mniejsze perspektywy wiązane są z Dolnośląskim Zagłębiem Węglowym z zasobami perspektywicznymi rzędu 5 mld m3. W Lubelskim Zagłębiu Węglowym nie wyklucza się możliwości występowania MPW, lecz mała ilość informacji nie daje podstaw do szacunku liczbowego.
Stopień rozpoznania zasobów i stan zagospodarowania, a także wielkość wydobycia zestawiono w tabeli.
Tabela
Metan pokładów węgla (MPW) - w mln. m3
|
|
Zasoby |
|
Wydo - |
|
Wyszczególnienie |
Zasoby wydobywalne |
przemysłowe |
Emisja z wentylacją |
bycie |
|
|
bilansowe |
pozabilansowe |
|
|
|
ZŁOŻA UDOKUMENTOWANE złóż : 44* OGÓŁEM |
84 944.05 |
24 627.29 |
3 085.87 |
148.86 |
266.18 |
w tym: w obszarach eksploatowanych złóż węgla złóż: 28 |
24 978.88 |
3 832.06 |
1 916.32 |
148.86 |
266.18 |
w tym: w pokładach poza zasięgiem ekspl. górniczej węgla: złóż: 19 |
59 965.17 |
20 795.23
|
1 169.55 |
- |
- |
* w niektórych złożach metan występuje zarówno w obszarach eksploatowanych złóż węgla, jak również w strefach głębszych.
Nr 9-10 (123-124) Wrzesień - Październik 2005 r.
Ekologia |
PROBLEM SZCZEGÓLNEGO ZNACZENIA
PROTOKÓŁ Z KIOTO A METAN KOPALNIANY
16 lutego 2005 r. wszedł w życie protokół z Kioto, stając się źródłem prawa międzynarodowego dla 128 krajów. Z krajów rozwiniętych przemysłowo protokołu nie ratyfikowały jedynie Stany Zjednoczone, Australia, Lichtenstein i Monako. Otwiera się rynek handlu emisjami, co ma ogromne znaczenie dla przedsiębiorstw i w pewien sposób na nowo ustala ich pozycje na rynku.
- Proekologiczne wykorzystanie metanu kopalnianego, który jest dodatkowym surowcem wydzielającym się podczas eksploatacji w kopalniach węgla kamiennego, jest problemem, który w świetle protokołu z Kioto nabiera szczególnego znaczenia. CH4 to gaz bardzo niebezpieczny, zaś statystyki podają niepokojące dane o katastrofach w kopalniach będących następstwami wybuchu metanu o ponadnormatywnym stężeniu. Ponadto metan przenikający do atmosfery przyczynia się do powstawania efektu cieplarnianego - podkreśla doc. dr hab. inż. Krzysztof Stańczyk, kierownik Zakładu Oszczędności Energii i Ochrony Powietrza Głównego Instytutu Górnictwa. - Dlatego też metan usuwany jest z podziemi kopalń lub rozcieńczany powietrzem wentylacyjnym do bezpiecznego stężenia w granicach 0,7 procent. Sposobem zapobiegania sytuacjom zagrożenia jest ujmowanie tego gazu poprzez system ujęć metanowych zainstalowanych na dole kopalń i wyprowadzenie go do stacji odmetanowania. Jednym ze sposobów wykorzystania metanu kopalnianego jest spalanie go w silnikach spalinowych. Należy podkreślić, że metan zaliczamy do gazów cieplarnianych o znacznie silniejszym oddziaływaniu od dwutlenku węgla. Jego wskaźnik efektu cieplarnianego jest 21 razy większy niż w przypadku dwutlenku węgla. Mówiąc obrazowo - jedna tona metanu powoduje taki efekt cieplarniany jak 21 ton dwutlenku węgla.
Metan kopalniany jest ujmowany i spalany w silnikach w kopalniach Jastrzębskiej Spółki Węglowej i Kompanii Węglowej. Silniki małej mocy działają np. w kopalniach „Halemba” i „Bielszowice” natomiast duże w „Krupińskim” i „Pniówku. Spalanie gazu kopalnianego w silniku pozwala na jego efektywne wykorzystanie poprzez jednoczesną produkcję energii elektrycznej i ciepła. Trzecim produktem uzyskiwanym ze spalania metanu są jednostki ograniczonej emisji. Zaś ta może stać się przedmiotem handlu. Od 1 stycznia 2005 roku w Europie funkcjonuje system handlu emisjami zbywalnymi. W chwili obecnej na rynku europejskim cena tony emisji CO2 kształtuje się na poziomie ok. 22 euro. Prosty rachunek pokazuje, że jeśli ograniczymy emisję o tonę CH4 to kwota ta wyniesie 21 razy 22 euro. Obecnie handel europejski dotyczy tylko jednostek emisji CO2. Można się spodziewać, że od roku 2008 również ograniczone jednostki ze spalania metanu będą wchodziły w system handlu emisjami. Naszymi najpoważniejszymi kontrahentami w tej dziedzinie są Japończycy, którzy obecnie prowadzą negocjacje z GIG-iem oraz kopalniami. Jedna z firm, już dzisiaj deklaruje chęć zakupienia awansem określoną pulę jednostek emisyjnych dwutlenku węgla.
W opracowaniu pt. „Analiza możliwości sprzedaży jednostek uprawnień misyjnych gazów cieplarnianych” doc. Stańczyk wyjaśnia zasady funkcjonowania systemu handlu przydziałami gazów cieplarnianych. Parlament Europejski i Rada Unii Europejskiej Dyrektywą 2003/87/WE ustanowiły go we Wspólnocie Europejskiej w celu wspierania redukcji emisji gazów cieplarnianych w sposób ekonomicznie efektywny.
Dyrektywa wprowadza przepisy pozwalające na realizację projektów ograniczenia emisji poprzez zastosowanie mechanizmu czystego rozwoju (Clean Development Mechanism, CDM) oraz wspólnych wdrożeń (Joint Implementation, JI). Pozwoli to na zwiększenie różnorodności niskonakładowych rozwiązań prowadząc do zmniejszenia całkowitych kosztów realizacji protokołu Kioto. Można się spodziewać, że poprzez zwiększenie popytu na kredyty związane z mechanizmem JI przedsiębiorstwa wspólnotowe będą inwestować w rozwój i transfer przyjaznych dla środowiska zaawansowanych technologii.
Państwa Członkowskie mogą zezwolić operatorom na wykorzystanie poświadczonych redukcji emisji (certyfied emission reduction, CER) począwszy od 2005 roku i jednostek redukcji emisji (emission reduction units, ERU) od roku 2008. Warunki i procedury dotyczące systemu rejestrów mającego na celu wykorzystanie CER ora ERU zostaną zawarte w rozporządzeniu Komisji.
Biorąc pod uwagę fakt, że udział w projektach dotyczących JI i CDM jest dobrowolny przedsiębiorstwa powinny być zachęcane do usprawnień środowiskowych efektów działań.1 stycznia 2005 roku Wspólnota Europejska wprowadziła europejski system handlu emisjami. Celem tego systemu jest zmniejszenie emisji dwutlenku węgla o 1 % rocznie. Spowodowało to zwiększenie aktywności międzynarodowego rynku handlu emisjami i znaczny wzrost obrotów.
W celu nabycia uprawnień do emisji, a następnie możliwości sprzedaży tych uprawnień określony podmiot musi zgodnie z procedurą zarejestrować przedsięwzięcie powodujące obniżenie emisji gazów cieplarnianych. Może to zrealizować samodzielnie bądź skorzystać z któregoś z mechanizmów przewidzianych protokołem z Kioto np. z mechanizmu wspólnych wdrożeń, JI. W każdym z wymienionych przypadków przedsiębiorstwo musi przygotować zestaw dokumentów, z których będzie wynikało, w jakim stopniu dany projekt przyczyni się do redukcji gazów cieplarnianych. Podstawowymi dokumentami pozwalającymi zakwalifikować projekt do handlu zredukowanymi jednostkami emisji są: Dokumentacja projektowa przedsięwzięcia - Project Design Document (PDD); Biznes Plan; Walidacja PDD; Oficjalne stanowisko Ministerstwa Środowiska w formie listu popierającego przedsięwzięcie. W przypadku realizacji projektu z partnerem zagranicznym i skorzystania z mechanizmu wspólnych wdrożeń, JI, procedura postępowania jest następująca.
Należy przygotować dokument wstępny oceniający przedsięwzięcie - Project Idea Note (PIN) uzyskać poparcie dla projektu od samorządu terytorialnego (list popierający), przekazać powyższe dokumenty Departamentowi Instrumentów Ochrony Środowiska w Ministerstwie Środowiska oraz Polskiemu Sekretariatowi Joint Implementation przy Narodowym Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej oraz uzyskać od Ministerstwa Środowiska list popierający.
I tak na przykład przygotowywane przedsięwzięcie inwestycyjne polegające na spalaniu ujmowanego metanu w kopalni „Staszic” w układzie kogeneracji ciepła i energii elektrycznej może być zaliczone do działań ograniczających emisję gazów cieplarnianych. Projekt planowany do realizacji w KWK „Staszic” spełnia formalne warunki stawiane projektom wspólnych wdrożeń (JI) twierdzi doc. dr hab. inż. Krzysztof Stańczyk.
Na światowym rynku handlu emisjami działa obecnie kilka firm oferujących swe usługi w pośredniczeniu przy zakupie jednostek zredukowanej emisji. Na polskim rynku aktywnie uczestniczą trzy firmy zainteresowane zakupem jednostek zredukowanej emisji, są to: The Danish Environmental Protection Agency (DEPA) działająca w imieniu Ministerstwa Środowiska Danii, Senter International, SenterNovem, Agencja Rządu Holandii oraz Mizuho Financial Group, Japonia.
W listopadzie br. Ministerstwo Gospodarki, Handlu i Przemysłu Japonii (METI) w ramach „Programu przyśpieszenia wdrażania Mechanizmów Czystego Rozwoju (CDM)/Wspólnych Wdrożeń (JI)” zleciło Mizuho Information & Research Institute badania nad projektami kwalifikującymi się do programu w Polsce, Czechach i Rumunii. Celem działalności Mizuho w Polsce jest rozeznanie możliwości realizacji projektów poprzez przygotowanie Project Idea Note, dla dziesięciu tego typu projektów. PIN będący wstępną oceną przydatności projektu dla Mechanizmów CDM/JI powinien zawierać pomysł na inwestycje bądź modernizacje instalacji, w wyniku której nastąpi redukcja emisji gazów cieplarnianych. We wstępnych założeniach uwzględnia się jedynie te projekty, które dają redukcję przynajmniej 70-80 tyś. ton CO2 rocznie, mają wysokie prawdopodobieństwo realizacji oraz krótki termin realizacji.
Yoshiho Umeda (koordynator przebiegu wdrożenia mechanizmów protokołu z Kioto w Polsce z ramienia Mizuho Information & Research Institute Inc. wchodzącego w skład Mizuho Financial Group, największej w Japonii i na świecie instytucji finansowej pod względem aktywów) w artykule pt. „Jak skorzystać z protokołu z Kioto” wyjaśnia, że wdrożenie jego mechanizmów czyli obrót zredukowanymi jednostkami emisji (ERU) oraz jednostkami przyznanymi (AAU) rozpocznie się 1 stycznia 2008 r. i trwać będzie pięć lat. W przypadku (JI) istnieje możliwość przedsprzedaży uprawnień emisyjnych oraz przyznawania przez rząd kraju goszczącego tzw. wczesnego kredytu, umożliwiającego sprzedaż emisji za lata poprzedzające 2008 r. Zwiększy to atrakcyjność inwestycji. JI umożliwia transfer nowoczesnych technologii, a tym samym podnosi efektywność energetyczną instalacji. Jednostki ERU wygenerowane dzięki tej inwestycji stają się dobrem wspólnym partnerów i mogą być przedmiotem handlu na warunkach obustronnie uzgodnionych.
Yoshido Umeda zwraca uwagę że, mimo ogromnych możliwości, Polska wydaje się być ciągle krajem nieprzygotowanym do handlu emisjami w ramach protokołu z Kioto. Naszym najpoważniejszym kontrahentem może stać się Japonia, będąca największym rynkiem zapotrzebowania na jednostki AAU. W roku 2003 przekroczyła emisję gazów cieplarnianych o 7 proc. w stosunku roku bazowego ( zamiast przewidzianej redukcji emisji o 6 proc. w stosunku do roku bazowego ). Aby wypełnić zobowiązania Japonia będzie musiała albo zredukować emisję bardzo dużym kosztem lub kupować kilkadziesiąt do stu kilkadziesiąt mln ton jednostek ERU, CER lub AAU rocznie. Rządy Polski i Japonii wyraziły dwukrotnie, w lipcu 2003 r. i styczniu 2005 r., wolę współpracy w postaci wspólnych deklaracji premierów w zakresie wspólnych wdrożeń (JI) oraz handlu emisjami AAU - ET.
|
|
|
|
|
|
Inne gazy pochodzenia morskiego wpływające na klimat, cz. 1
Do atmosfery dostaje się mnóstwo różnych gazów pochodzenia morskiego, wiele z nich oddziałuje na klimat Ziemi. Niektóre, jak np. siarczek metylu (DMS), powstają podczas rozwoju i wzrostu fitoplanktonu. Inne powstają w wyniku reakcji światła słonecznego ze związkami organicznymi (zawierającymi węgiel), znajdującymi się w wodach powierzchniowych. Wiele z tych związków pochodzi z organizmów fitoplanktonu. Przyjrzyjmy się kilku gazom, które oddziałują na troposferę, najniższą warstwę atmosfery.
|
|
|
|
|
1. Wodorosty
Halowęglowodory powstają w wodzie morskiej w wyniku oddziaływania światła słonecznego i procesów biologicznych. Jodek metylu jest wytwarzany przez niektóre gatunki wodorostów i fitoplanktonu, nie wiadomo jednak z całą pewnością dlaczego te organizmy go produkują. Dowiedziono również, że jodek metylu powstaje podczas oddziaływania światła słonecznego na substancję organiczną zawierającą jod, co na otwartych wodach oceanu może być głównym jego źródłem. Po utworzeniu się niewielka część halowęglowodorów dostaje się do atmosfery.
Dlaczego halowęglowodory są tak ważne? Wiele halowęglowodorów zawierających brom i jod może ulec rozpadowi w troposferze (najniższej warstwie atmosfery) pod wpływem światła słonecznego. Tworzą wtedy bardzo aktywne rodniki halogenowe. Różnią się one zasadniczo od chlorofluorowęglowodorów (ang. CFC), które są związkami chemicznymi pochodzenia antropogenicznego zawierającymi fluorowce. CFC mogą ulec rozpadowi na rodniki halogenowe jedynie pod wpływem promieniowania ultrafioletowego w stratosferze (wyższej warstwie atmosfery).
Rodniki halogenowe są wyjątkowo aktywne, ich najważniejsze oddziaływanie to niszczenie ozonu (O3). W troposferze ozon jest groźny dla zdrowia człowieka, jest także silnym gazem szklarniowym (odpowiedzialnym za około 15% dodatkowego efektu cieplarnianego). Dlatego też emisja halowęglowodorów z oceanów może obniżyć zawartość ozonu w troposferze oraz ograniczyć globalne ocieplenie. Jednakże zmniejszenie ilości ozonu równocześnie zmniejsza stężenie w powietrzu rodników hydroksylowych (OH), które oczyszczają powietrze ze szkodliwych substancji chemicznych. Mniejsza zawartość tych cząstek w powietrzu może obniżyć jego jakość.
2. Obieg jodu morskiego, pokazujący główne źródła jodku metylu w wodzie morskiej, przemieszczanie się jodu do atmosfery i jego rolę w niszczeniu ozonu. Rycina prezentuje także przemieszczanie się jodu z oceanu w kierunku lądu, co ma duże znaczenie dla zdrowia ludzi.
Przemieszczanie się jodu znad oceanów w kierunku lądu jest szczególnie ważną częścią obiegu jodu. To źródło jodu ma decydujące znaczenie dla ludzkiego zdrowia. Gdyby go nie było to znacznie powszechniejsze byłyby choroby tarczycy i mózgu.
Metan (CH4) Metan jest głównym składnikiem gazu ziemnego, jest także podstawowym gazem szklarniowym pochodzącym zarówno ze źródeł naturalnych, jak i antropogenicznych. Najwięcej metanu dostarczają pola ryżowe i intensywna hodowla bydła, jednakże niewielka jego część pochodzi także z oceanu.
Jak się tworzy metan w oceanie?
Gdy w wodzie lub osadach dennych brak jest tlenu to bakterie wytwarzają metan żywiąc się substancją organiczną. Około 75% całkowitej emisji metanu z oceanów powstaje w ujściach rzek, słonych błotach i wodach przybrzeżnych.
Metan może także powstawać pod wpływem oddziaływania ciepła i ciśnienia na osady materii organicznej. Ogromnym magazynem metanu są także osady oceaniczne, które wykorzystujemy jako złoża gazu ziemnego. Większość metanu wydzielającego się naturalnie z tych osadów jest wychwytywana i zużywana przez bakterie jeszcze w wodzie, nim dotrze on do atmosfery.
3. Słone błota są bardzo ważnym źródłem metanu.
Dlaczego metan jest tak istotny? W troposferze metan jest głównym gazem szklarniowym (62-krotnie silniejszym niż dwutlenek węgla, gdy weźmie się pod uwagę 20-letni okres oddziaływania) i przyczynia się do globalnego ocieplenia. Jest odpowiedzialny za około 15-20% dodatkowego efektu cieplarnianego. Odgrywa także rolę w kształtowaniu się ilości rodników hydroksylowych, które są odpowiedzialne za oczyszczanie powietrza ze szkodliwych związków chemicznych. Jeśli wzrośnie ilość metanu, koncentracja rodników OH spadnie, co spowoduje spadek zdolności atmosfery do samooczyszczania. Jednym ze skutków eutrofizacji jest zmniejszona zawartość tlenu w wodzie. Jeśli proces ten będzie dalej postępował w strefie przybrzeżnej to wzrośnie rola morskich źródeł metanu.
Ponadto znaczna ilość metanu jest zmagazynowana w oceanach w postaci hydratów metanu. Jednym z możliwych skutków globalnego ocieplenia jest wzrost emisji metanu z osadów oceanicznych. Dotychczas nie ma żadnych dowodów na to, że w okresach ociepleń klimatu w ostatnich 800 000 lat większe ilości metanu z tych źródeł dostały się do atmosfery. Jeśli jednak tak by się stało nie mamy pewności, czy bakterie, które pochłaniają uwalniający się metan podołałyby jego nadmiernym ilościom. Nie można także wykluczyć, że hydraty metanu mogłyby się stać dodatkowym źródłem metanu pochodzenia morskiego przyczyniającego się do efektu cieplarnianego.
Węglowodory nie zawierające metanu (ang. NMHC) Węglowodory są grupą związków organicznych, które powstają jedynie z węgla i wodoru i są szeroko wykorzystywane jako paliwa. Najprostszym węglowodorem jest metan, który został opisany powyżej. Jednakże inne węglowodory mają także znaczenie klimatologiczne. Ocean można nazwać niewielkim źródłem NMHC dostających się do atmosfery w porównaniu z emitorami znajdującymi się na powierzchni lądów, naturalnymi i antropogenicznymi, jak np. rośliny, gleby, paliwa kopalne.
Skąd pochodzą NMHC?
4. Struktura chemiczna izoprenu.
W wodzie morskiej NMHC wytwarzane są przez organizmy żywe i poprzez oddziaływanie światła słonecznego na materię organiczną. Jednym z najważniejszych NMHC jest izopren. Ten związek jest wytwarzany zarówno przez rośliny lądowe, jak i wszystkie gatunki fitoplanktonu, które zostały dotychczas poznane. Obecnie nie wiadomo dlaczego rośliny produkują izopren, być może jest to jedynie produkt uboczny fotosyntezy.
Dlaczego NMHC są tak ważne?
Gdy NMHC dostają się do atmosfery reagują z utleniaczami znajdującymi się w powietrzu, jak np. OH i ozon. W powietrzu zanieczyszczonym przyczyniają się do tworzenia się ozonu, w czystym zaś (takim jak nad oceanami) niszczą go. Reakcje NMHC w atmosferze są ważne ze względu na kształtowanie poziomu rodników hydroksylowych (OH) oraz na rolę, jaką OH odgrywają w oczyszczaniu atmosfery ze szkodliwych substancji chemicznych.
|
- Metan jest największym wrogiem górnictwa. Wy znaleźliście sposób jak ujarzmić i wykorzystać jego energię, chroniąc przy tym środowisko.
- W Rybnickim Okręgu Węglowym zawsze występował problem z metanem, który towarzyszy pokładom węgla. Należy ten metan usunąć z wyrobisk, aby umożliwić górnikom bezpieczną pracę. Metan jest bardzo dużym zagrożeniem i jego występowanie powoduje, że eksploatacja węgla w niektórych partiach złoża jest bardzo utrudniona. Stąd od dawna w kopalniach jest prowadzone odmetanowanie wyprzedzające. Jednak tą metodą nie daje się usunąć całego metanu, dlatego że desorpcja polskich węgli jest tak słaba, że duże ilości metanu uwalniają się dopiero w trakcie prowadzenia robót górniczych. Stąd znaczące ilości metanu są usuwane z kopalni metodą wentylacyjną. Dla przykładu w roku 2004 z ogólnej liczny 295 mln metrów sześciennych metanu, który uwolnił się w czasie prowadzenia wydobycia, 42 proc., czyli 124 mln m sześc. zostało usunięte na drodze odmetanowania. Od początku ten metan był wykorzystywany w instalacjach kopalnianych, m.in. w suszarniach flotokoncentratu. Tak jest np. w kopalni “Krupiński”. Najpierw modernizowano układy energetyczne Jastrzębskiej Spółki Weglowej, głównie w elektrociepłowniach, a kolejnym krokiem było wykorzystanie metanu jako paliwa w kotłach dwupaliwowych, czyli do kotłów pyłowych dokładało się palniki gazowe i spalało w nich znaczne ilości metanu. Po powstaniu w 1993 r. JSW S.A. opracowano pierwszy wieloletni program wykorzystania metanu na lata 1993-97. W 1997 r. powstała inwestycja z bardziej wyrafinowanym rozwiązaniem, tj. silnik gazowy w kopalni “Krupiński”. Silnik ten charakteryzuje się bardzo wysoką sprawnością ogólną na poziomie ok. 80 proc. Zużywa on ok. 8 mln m sześc. czystego metanu.
Należy dodać, że metan, który uzyskujemy, nie jest czysty chemicznie. Jest to mieszanina metanu z powietrzem, dlatego że w procesie odmetanowania jest dosysane powietrze. Jest to mieszanka przemysłowa o zawartości metanu 50-60 proc. Z tego powodu bez kosztownego wzbogacenia taki gaz nie nadaje się do wykorzystania w sieci gazowej, a alternetywą dla wypuszczenia go do atmosfery jest wykorzystanie gazu w instalacjach przemysłowych.
- To nie jedyna inwestycja z wykorzystaniem metanu.
-Kolejną dużą inwestycją była zabudowa silników gazowych w KWK “Pniówek”. Kopalnia ta posiada wysoki stopień geotermiczny (temperatura skał - od 31 do 45 stopni C) - stąd konieczność stosowania urządzeń klimatyzacyjnych na dole kopalni. Kopalnia dysponowała lokalnymi urządzeniami klimatyzacyjnymi, które jednak nie rozwiązywały problemu, gdyż schładzając jedną część kopalni, podnosiły temperaturę w innej. Z tego powodu zrodził się pomysł wybudowania centralnej instalacji klimatyzacji o mocy 5 MW chłodniczych. W tej inwestycji udało się bardzo finezyjnie połączyć problem wykorzystania nadmiarów metanu w kopalni z potrzebami klimatyzacyjnymi, bo jednostką napędową dla chłodziarek są właśnie silniki gazowe. Czyli wykorzystując metan produkujemy energię elektryczną, ciepło i chłód. Część wyprodukowanej energii elektrycznej zasila chłodziarki sprężarkowe, a ciepło jest wykorzystywane przez chłodziarki absorpcyjne.
- Czy tego typu rozwiązania są stosowane w innych krajach?
- Rozwiązanie centralnej klimatyzacji jest swego rodzaju rozwiązaniem pionierskim - mam na myśli połaczenie tych wszystkich elementów, łącznie z wykorzystaniem występującego w nadmiarze metanu. Do tego, w przeciwieństwie do tradycyjnych układów energetycznych, gdzie część ciepła w okresie letnim jest wyrzucana do atmosfery, tu przez cały rok jest wysoka sprawność, gdyż nadmiar ciepła jest używany do napędu chłodziarek absorpcyjnych. Stąd całkowita sprawność tego układu kształtuje się na poziomie 87 proc.
- Można więc powiedzieć, że jest to rodzaj ogromnej lodówki o zamkniętym układzie zasilania...
- Zgadza się. Układ ma pełne zagospodarowanie wytworzonej energii przez cały rok. Dodatkowo odpada problem przesyłu i zbytu paliwa i energii gdyż i dostawa, i zużycie odbywa się na miejscu. Wiąże się to oczywiście z dużymi oszczędnościami dla JSW, ma też niebagatelny wpływ na poprawę jakości środowiska naturalnego. Na tym polega nowatorstwo tego rozwiązania.
|
INFORMACJE OGÓLNE |
|
|
W wyniku spalania zwiazków zawierajacych wegiel, powstaje CO2 , który potem uwalniany jest do atmosfery. Pojecie wychwytywania CO2 dotyczy kazdego procesu, w wyniku którego gaz ten odbierany jest w czystej formie. Dwutlenek wegla jest odpowiedni do skladowania pod wysokim cisnieniem, poniewaz zajmuje wtedy stosunkowo male objetosci. Paliwa zawierajace wegiel pochodza w wiekszosci ze zlóz wegla, ropy naftowej lub gazu ziemnego, w których byly one magazynowane przez miliony lat, wyjatkiem jest biomasa. Poniewaz czysty i skoncentrowany CO2 zajmuje male objetosci, moze byc efektywnie skladowany w niektórych formacjach geologicznych i glebokich zbiornikach, w których odkryto wegiel, rope naftowa czy gaz ziemny. Wiele glebokich formacji skalnych zawiera male ilosci paliw kopalnych; sa one wypelnione solanka i wiele z nich moze byc wykorzystanych do dlugotrwalego skladowania CO2 . Termin sekwestracja CO2 jest czasami uzywany zamiennie ze skladowaniem CO2 . Slowo sekwestracja ma dwa glówne znaczenia; w jezyku prawniczym oznacza wejscie w posiadanie lub konfiskate, w chemii natomiast odnosi sie do wiazania jonów przez substancje. Prawdopodobnie polaczenie tych dwóch znaczen doprowadzilo do wykorzystania tego terminu w kontekscie wychwytywania CO2 . Oprócz tego ogólnie przyjetym terminem jest skladowanie CO2 . Krótki opis technologii skladowania CO2 bazuje na publikacji: Putting Carbon Back in the Ground, z która mozna zapoznac sie na stronie www.ieagreen.org.uk .
CO2 moze byc wychwycony i skladowany pod ziemia przy wykorzystaniu dostepnych obecnie technologii. Jednakze do niedawna nie byla to powaznie rozwazana metoda redukcji emisji. Znaczenie podziemnego skladowania wynika z faktu, ze okolo 85 % swiatowej energii jest produkowane na bazie paliw kopalnych. Szybka zmiana zródel na inne niz paliwa kopalne, nie jest to mozliwe - mialoby to istotne konsekwencje dla swiatowej ekonomii. Technologia wychwytywania i skladowania CO2 umozliwilaby swiatu kontynuacje uzywania paliw kopalnych, przy znacznej redukcji emisji CO2 . Biorac pod uwage obecna Wychwytywanie CO2 jest najbardziej efektywne, jesli prowadzic sie je bedzie przy duzych zródlach emisji, takich jaki elektrownie. Odpowiadaja one obecnie za okolo jedna trzecia swiatowej emisji CO2 . Inne duze punktowe zródla emisji to rafinerie, zaklady petrochemiczne, fabryki nawozów i przetwarzajace gaz, huty stali, celulozownie i fabryki papieru. Istnieja dwie podstawowe opcje wychwytywania CO2 w elektrowniach: po spalaniu lub przed spalaniem. Wychwytywanie po spalaniu Dwutlenek wegla stanowi niewielka czesc strumienia gazów emitowanego do atmosfery przez elektrownie. Zawartosc CO2 waha sie od 4 %, w strumieniu gazów z elektrowni opalanej weglem w cyklu kombinowanym, do okolo 14 % w gazach spalinowych elektrowni wykorzystujacej mial weglowy. Inne gazy emitowane do atmosfery to azot, tlen i para wodna. Niemozliwe byloby skladowanie calosci gazów spalinowych pod ziemia, poniewaz nie wystarczyloby przestrzeni magazynujacej, a do kompresji tych gazów byloby potrzeba zbyt duzo energii. Potrzebna jest zatem jakas metoda separacji w celu wychwycenia CO2 . Dwutlenek wegla moze byc wychwycony przy uzyciu metod wykorzystywanych wczesniej do innych celów. Glówna metoda stosowana do odseparowania CO2 od innych gazów spalinowych lub ze strumienia gazów jest przemywanie strumienia gazowego roztworem amin. Technologia ta moze byc stosowana w elektrowniach opalanych weglem, jednak w tym przypadku wymagane jest dodatkowe oczyszczanie gazu. Proces wychwytywania CO2 po spalaniu pod wieloma wzgledami jest podobny do odsiarczania, które jest powszechnie stosowane w elektrowniach opalanych ropa naftowa i weglem w celu redukcji emisji dwutlenku siarki. Niska koncentracja CO2 w gazach spalinowych oznacza, ze trzeba zajac sie duza iloscia gazu. Wymaga to wielu drogich urzadzen. Kolejna wada malej koncentracji CO2 jest potrzeba uzycia silnych rozpuszczalników w celu wychwycenia CO2 ; regeneracja tych rozpuszczalników w celu odzyskania CO2 wymaga dodatkowych duzych nakladów energii. Koncentracja CO2 moze byc zwiekszona poprzez uzycie do spalania tlenu zamiast powietrza, zarówno w kotle jak i w turbinie gazowej. Jesli paliwo zawierajace wegiel jest spalane w czystym tlenie, temperatura plomienia jest wysoka. Zaleta tej metody, znanej jako spalanie tlenowe, jest to, ze gazy spalinowe maja koncentracje CO2 wyzsza niz 90%, wiec wymagane byloby tylko jego oczyszczanie. Wada jest to, ze produkcja tlenu jest droga, zarówno pod wzgledem kosztów kapitalowych, jak i energochlonnosci. Wychwytywanie przed spalaniem
Wychwytywanie przed spalaniem jest alternatywnym sposobem na zwiekszenie koncentracji CO2 . Metoda ta polega na reakcji paliwa z tlenem i/lub para w celu uwolnienia spalin zawierajacych tlenek wegla i wodór. Tlenek wegla moze reagowac z para Wychwytywanie przed spalaniem wymaga istotnych zmian w projekcie elektrowni. Technologia ta zostala juz sprawdzona w innych procesach przemyslowych, takich jak produkcja amoniaku. Jednym z nowatorskich aspektów jest fakt, ze wykorzystywanym w nim paliwem jest wodór. Powinno byc zatem mozliwe spalanie wodoru w istniejacej turbinie gazowej po niewielkiej jej modyfikacji; nie zostalo to jednak jeszcze przetestowane. Znane sa co najmniej dwie fabryki turbin gazowych, które podjely testy nad spalaniem paliw bogatych w wodór. Wodór produkowany w procesie wychwytywania przed spalaniem móglby byc wykorzystany do produkcji energii elektrycznej w ogniwie paliwowym. Technologia wychwytywania i skladowania wydaje sie zatem odpowiednia na przyszlosc, tak jak obecne technologie wytwarzania energii. Podziemne skladowanie CO2 Aby skladowanie CO2 mialo wplyw na redukcje zmian klimatycznych, CO2 musi byc skladowany przez kilkaset lub wiecej lat. Aby ta metoda zostala wdrozona na szeroka skale, musi miec maly wplyw na srodowisko, wymagac malych nakladów finansowych oraz byc dostosowana do norm i praw krajowych i miedzynarodowych. Najodpowiedniejszymi miejscami skladowania CO2 pod ziemia sa sczerpane zloza ropy naftowej i gazu ziemnego, glebokie solankowe poziomy wodonosne oraz nie eksploatowane poklady wegla. Zbiorniki ropy naftowej i gazu ziemnego zbudowane sa z porowatych skal, które sa przykryte nieprzepuszczalnym nadkladem skalnym. Nadklad ten zapobiega ewentualnemu ruchowi weglowodorów i najczesciej ma ksztalt kopuly. Po ponad stu latach intensywnej eksploatacji, tysiace zlóz ropy naftowej i gazu sa u schylku ich ekonomicznej efektywnosci. Niektóre z nich mogly by byc miejscami skladowania CO2 . Sczerpane zloza ropy i gazu maja kilka bardzo atrakcyjnych cech jako zbiorniki CO2 : • koszty eksploracji sa niskie; • zbiorniki sa skutecznymi pulapkami dla cieczy i gazów, co zostalo udowodnione w czasie milionów lat; • geologia zbiorników jest bardzo dobrze rozpoznana. Istnieje ponadto wiele poziomów wypelnionych woda (poziomy wodonosne), które potencjalnie moglyby równiez byc wykorzystane w celu skladowania CO2 . Poziomy te zalegaja gleboko pod powierzchnia, zawieraja solanki niezdatne do celów konsumpcyjnych. Skladowany CO2 ulegnie czesciowemu rozpuszczeniu w solance. W niektórych formacjach bedzie reagowac powoli z mineralami tworzac weglany, które zwiazalyby trwale CO2 . Poziomy wodonosne powinny miec nadklad o malej przepuszczalnosci w celu zminimalizowania ewentualnego wycieku CO2 . Kazdego roku prawie milion ton CO2 jest zatlaczanych do glebokiego solankowego poziomu wodonosnego znajdujacego sie pod norweskim sektorem Morza Pólnocnego. Odbywa sie to w polaczeniu z wydobyciem gazu ze zloza Sleipner West. W 1996 roku, kiedy rozpoczeto zatlaczanie, Sleipner stanowil pierwszy przyklad skladowania CO2 w formacji geologicznej, bedacy odpowiedzia na obawy zwiazane ze zmianami klimatycznymi. Poklady wegla, które nie nadaja sie do eksploatacji sa kolejnymi potencjalnymi miejscami do skladowania. Dwutlenek wegla moze byc zatloczony do odpowiednich pokladów wegla, gdzie bylby zaadsorbowany w weglu i trwale uwieziony, pod warunkiem, ze wegiel nie bedzie nigdy eksploatowany. Dodatkowo CO2 zatlaczany do pokladów wegla wypiera metan obecny w weglu. Metan jest wydobywany z pokladów wegla poprzez dekompresje, proces ten jednak pozwala na uzyskanie okolo 50 % gazu znajdujacego sie w weglu. Zatlaczanie CO2 umozliwia wydobycie wiekszej ilosci metanu i jednoczesne skladowanie tego gazu. Wegiel moze zaadsorbowac objetosciowo dwa razy wiecej CO2 niz metan, wiec nawet jesli wydobyty metan bylby spalany, to powstaly w wyniku tego procesu i ponownie zatloczony CO2 do pokladu wegla zajalby mniej miejsca i nadal zapewnil miejsce na skladowanie CO2 . Znaczna ilosc metanu z pokladów wegla jest wydobywana juz w USA i w innych krajach. Do tej pory jednak istnieje tylko jeden projekt wtórnego wydobycia metanu z pokladów wegla przy wykorzystaniu CO2 : The Allison Unit w Nowym Meksyku w USA. Do tej formacji w ciagu 3 lat zostalo zatloczonych ponad 100 000 ton CO2 .
|
|
Metan
Długoterminowe prognozy podkreślają konieczność wykorzystania możliwości wydobycia metanu z pokładów węgla, a będzie to miało istotny wpływ na poprawę bilansu energetycznego kraju. Metan towarzyszący pokładom węgla kamiennego był uznawany dotychczas za zło konieczne i czynnik obciążający wartość ekonomiczną złoża! Metan stanowił przyczynę największych katastrof górniczych, w których ginęły setki górników. Dopiero opracowanie technologii odmetanowania z powierzchni spowodowało uznanie tego surowca za ważną i ogromnie cenną kopalinę. Obecnie odmetanowanie podziemne ma miejsce w 18 kopalniach i uzyskuje się około 180-200 mln m3 gazu rocznie. Wstępne szacunki zasobów podają dla Górnośląskiego Zagłębia Węglowego od 250 do nawet 380 mld m3 metanu. Dla Dolnośląskiego Zagłębia Węglowego zasoby przyszłościowe sięgają 5 mld m3. W Zagłębiu Lubelskim zasoby metanu są mniejsze i słabo rozpoznane; jedynie w synklinie Durohuczy oceniono zasoby perspektywiczne na około 12,5 mld m3.
/Źródło „Z geologią w XXI wiek”, 1996, Biblioteka osiągnięć polskiej nauki i techniki, Państwowy Instytut Geologiczny/
Wykorzystać metan Skojarzony zysk |
12 milionów metrów sześciennych metanu zużywać będzie rocznie skojarzony układ energetyczno - chłodniczy budowany w kopalni "Pniówek" dla potrzeb centralnej klimatyzacji. Na co dzień nie zaprzątamy sobie głowy przyczynami zjawiska zwanego efektem cieplarnianym. Dopiero zszokowani anomaliami pogodowymi zaczynamy wierzyć naukowcom, wskazującym nam jego winowajców. Na ławie oskarżonych jest również METAN, ulatujący z szybów wentylacyjnych jastrzębskich kopalń. Warto więc odnotować inwestycję, dzięki której jego emisja zmniejszy się o 12 mln metrów sześc. w ciągu roku. Można oczywiście roztrząsać, czy jest to dużo, czy mało... Okazało się, że za mało, aby inwestycja realizowana właśnie w kopalni "Pniówek" uzyskała finansowe wsparcie Banku Światowego. Po koniec ubiegłego roku była ona obiektem zainteresowania specjalnej misji tego banku, która przybyła do Jastrzębskiej Spółki Węglowej SA, aby zapoznać się z ideą przedsięwzięcia i jego wielkością. Efekt był raczej typowy: mimo bardzo pozytywnych opinii Bank Światowy nie zdecydował się na udział w sfinansowaniu tej kosztownej, w warunkach polskiego górnictwa, inwestycji. Z jakiego powodu? Oficjalnie - ze względu na duże zaawansowanie robót, nieoficjalnie - zbyt niskich jej kosztów... Wstępne wyliczenia szacują je na 40 - 45 mln zł. DRUGA KOPALINA
W ciągu roku do wyrobisk kopalń JSW SA wydziela się 360 mln metrów sześć. metanu, z czego systemem odmetanowania ujmuje się 100 mln metrów sześć. gazu. Ponad połowa tej ilości pochodzi z jednej kopalni - z "Pniówka", gdzie w ciągu minuty wydziela się 240 metrów sześciennych metanu, a w ciągu roku ujmowane jest ponad 52 mln metrów sześc. "Pniówek" ma największe zasoby doskonałego węgla koksowego typu 35.1 i 2, a zarazem najdłuższą, bo 40 letnią perspektywę życia. METAN W ROLI PRACUSIA
Klimatyzacja wymaga jednak sporo energii elektrycznej, a do jej produkcji potrzebne jest paliwo. W przypadku "Pniówka" czekało ono na zatrudnienie, gdyż zasoby niezagospodarowanego metanu ciągle jeszcze wynoszą około 18 mln m sześc. Ich wielkość była istotnym argumentem ułatwiającym podjęcie decyzji o rozpoczęciu tej niekonwencjonalnej inwestycji. Projekt jest rozwiązaniem kojarzącym układ energetyczny z chłodniczym. DOBRY INTERES
Głównym inwestorem i realizatorem tej inwestycji jest dotychczasowy odbiorca gazu metanowego z "Pniówka" - Spółka Energetyczna "Jastrzębie", producent energii elektrycznej i ciepła dla kopalń i miasta. Jest to spółka akcyjna powstała na bazie majątku JSW SA. Przedsięwzięcie powiększające jej moce produkcyjne, a oparte na spalaniu taniej mieszanki gazowej, która do niedawna nie znajdowała zastosowania - to dobry interes. |
Eugenia |
Zabezpieczenie
I. Wstęp Kopalnia Soli Wieliczka jest unikatowym na skalę światową zabytkiem, zarówno pod względem bogactwa dziedzictwa kultury materialnej, jak i niepowtarzalnych obiektów przyrody nieożywionej. Dzięki wielowiekowej eksploatacji, której początki sięgają końca XIII wieku, złoże soli kamiennej zostało udostępnione ogromną ilością wyrobisk, z których pewna część do dzisiaj zachowała się w dobrym lub zadawalającym stanie. W wyrobiskach tych obecne są ślady wielowiekowej pracy pokoleń górników, do dzisiaj znajdowane są dawne górnicze narzędzia, a także fragmenty, a niekiedy nawet niemal kompletne niegdyś używane maszyny i urządzenia. Fascynująca jest architektura podziemi wielickich, labirynt zdaje się niekończących się chodników, potężne komory. Pod ziemią obserwujemy także cały szereg odsłonięć geologicznych obrazujących budowę wewnętrzną złoża, z których wiele odznacza się dużymi walorami naukowymi bądź dydaktycznymi. Perłą wśród nich są Groty Kryształowe, już od stu lat olśniewające zwiedzających, zarówno laików, jak i profesjonalistów. Po przeszło siedmiu wiekach eksploatacji nadszedł czas zmian. Kopalnia z funkcji zakładu przemysłowego musi stać się nowoczesnym obiektem o ustalonej pozycji. W czasach, w których sól przestała być cennym towarem rynkowym, a złoże zostało niemal doszczętnie wyeksploatowane, jedyną szansą dla niej jest rozwój turystyki. Bogactwo wielickich podziemi jest magnesem ściągającym do kopalni rzesze zwiedzających. Każdy, kto choć na chwilę wstąpił w podziemia wielickiej kopalni, na pewno zauroczony jest jej niepowtarzalną atmosferą, jej klimatem, jej duchem. Uczucia tego nie da się wyrazić w sposób racjonalny, ale wrażenie to jest niezwykle silne, każdy wrażliwy na piękno człowiek musi z pokorą pochylić głowę przed jej majestatem. Wędrując podziemnymi korytarzami mamy wrażenie, że czas się tutaj zatrzymał, że niewidzialna ręka przeniosła nas z powrotem w odległe czasy I Rzeczypospolitej, że w komorze, w której jesteśmy dopiero co skończono pracę, a w mijanej podziemnej kapliczce przed chwilą odbyła się msza. Od dłuższego już czasu wieliccy górnicy z tych, których zadaniem było wydobycie jak największej ilości soli ze złoża, stali się strażnikami i konserwatorami swojej kopalni. W wyeksploatowanych komorach już od dawna pozostawiali nie tylko ślady pracy, ale zdobili je własnoręcznie wykonanymi solnymi rzeźbami, płaskorzeźbami, umieścili w nich tysiące napisów dla podkreślenia unikatowości kopalni i umiłowania swego miejsca pracy. W ostatnich latach z goniących za zyskiem, ponaglanych produkcyjnymi planami staliśmy się obrońcami obiektu, który niemiłosiernie niegdyś eksploatowaliśmy. Prosperity wielickiej "saliny" jest związana z pomyślnym rozwojem miasta. Te dwa obiekty są ze sobą nierozerwalnie połączone, zarówno poprzez infrastrukturę techniczną, jak i całe pokolenia górniczych rodzin - pracowników kopalni. Utrzymanie, a nawet pogłębienie tej więzi jest niezwykle istotne, integracja kopalni i miasta jest warunkiem stabilnego, nie zakłóconego trwania obu tych podmiotów. Podziemne wyrobiska potrzebują dziś ratunku, stan techniczny wielu z nich wymaga pilnej interwencji człowieka. Z drugiej strony kopalnia musi trwać - potrzebują jej związani z nią ludzie. Bez niej Wieliczka straciła by wiele ze swojego znaczenia. II. Obraz kopalni na początku XXI wieku.
Na wyrobiska kopalni, wchodzi ponad dwieście kilometrów chodników i ponad dwa tysiące komór, rozmieszczonych na 10. głównych poziomach i wielu mniejszych międzypoziomach Wyrobiska te lokują się przedziale głębokości od około 60. metrów ppt do około 320. metrów ppt. rozciągają się na długości około 10 kilometrów, a szerokości od kilkuset metrów do około 1,5 kilometra. Zabytkowa część wyrobisk zlokalizowana jest w zachodniej i centralnej części kopalni, pod miastem. Całkowita objętość pustek składających się na kopalnię wynosi około 6,2 mln m3.
Podziemną kopalnię podzielić możemy, ze względu na pełnione funkcje, na trzy części: Część turystyczno - muzealno - sanatoryjna zlokalizowana jest w centralnym rejonie kopalni, na poziomach od I do V. Jest ona nieustannie remontowana i zabezpieczana, a trasa turystyczna podlega ciągłej modernizacji i procesom dostosowawczym do światowych standardów, w sposób racjonalny i przemyślany, bowiem na pierwszym planie stawiana jest konserwacja skoncentrowanych tu zabytków. Część przemysłowa to te rejony kopalni, w których umiejscowione są wyrobiska funkcyjne np. podziemne zbiorniki solankowe, stacje pomp, miejsca ujęcia wycieków kopalnianych, itp. Należy tu też wschodnia część kopalni, wykonana po II wojnie światowej, w której prowadzona była do 1996 r. eksploatacja soli, wymuszona koniecznością utylizacji wód zasolonych dopływających do podziemnych wyrobisk. III. Naturalne zagrożenia kopalni. Podziemny świat kopalni Wieliczka niestety nie jest dany nam raz na zawsze. Pomimo dosyć szczęśliwej budowy geologicznej złoża, pozwalającej wyrobiskom trwać już przeszło 700 lat istnieje szereg zagrożeń, które w przeszłości były już źródłem poważnych problemów dla kopalni. Na pierwszym miejscu należy tutaj wymienić wodę. W historii kopalni znaczące dopływy wód sukcesywnie zaczęły się pojawiać od XVII wieku (powstanie około 1622 roku wycieku na poziomie I w rejonie tzw. Tarasu Gór Wschodnich), zaś w drugiej połowie XIX wieku miała miejsce w poprzeczniach Kloski (poz. V) i Colloredo (poz. IV) katastrofa wodna, która nieomal doprowadziła do zagłady kopalni. W wyniku prowadzonych wtedy forsownie poszukiwań soli potasowo-magnezowych, które nie występują w złożu "Wieliczki", naruszono jego granicę i doprowadzono do wdarcia się wód do wyrobisk. Walka z tym dopływem trwała około 11. lat, do jego likwidacji przyczyniły się głównie korzystne warunki geologiczne otoczenia złoża, tj. występowanie skał ilastych na jego północnym przedpolu, które spowodowały samouszczelnienie dróg dopływu wody do kopalni. Innym powodem katastrof wodnych w kopalni była rabunkowa eksploatacja złoża po II wojnie światowej. W kilku komorach umiejscowionych za blisko północnej granicy złoża doszło do wdarcia się wód. Do najgroźniejszych należą wycieki w komorach Fornalska 2 (poz. VII) i Z-32 (poz. VI), powodujące konieczność ciągłego odbioru i pompowania na powierzchnię dopływającej wody zasolonej. Rewizję poglądów na sposób prowadzenia robót dla zwalczania zagrożenia wodnego spowodowała ostatnia awaria wodna w poprzeczni Mina na poz. IV kopalni. Celem prowadzenia przebudowy tego chodnika było jego odbudowanie i ujęcie wycieku znajdującego się w jego czole, który w sposób niekontrolowany przedostawał się na niższe poziomy. Nikt się jednak nie spodziewał, że w otoczeniu końcówki poprzeczni doszło do takich zmian w górotworze, że prowadzone prace w sposób niezamierzony spowodują udrożnienie drogi dla wód. Możliwe jest też także, że awarię spowodował czynnik niezależny od prowadzonych prac, w tym przypadku i tak doszło by do uruchomienia dopływu, a walka z nim w nie przebudowanym chodniku byłaby znacznie trudniejsza.
Łącznie w kopalni wg stanu na 31.12.2002 r. jest zarejestrowanych 196. Całkowity dopływ wód ze wszystkich wycieków kopalnianych i z szybów(czynnych 6, nieczynnych 3) wynosi około 214.000 m3 rocznie. Zaznaczyć tu należy, że ok. 80% tego dopływu pochodzi z 3 największych wycieków: w poprzeczni Mina, w komorze Fornalska 2, w pochylni pod ługownią Z-32. Zdecydowana większość grupuje się w pobliżu północnej granicy złoża i w jego górnej części, przy czym największe wydajności posiadają wycieki zlokalizowane przy północnej granicy złoża co potwierdza istnienie poza tą granicą w/w zasobnych stref wodonośnych. Przy północnej granicy złoża występowały dotychczas wszystkie, znacznych rozmiarów, zjawiska wdarcia się wody do kopalni. Jak wynika z powyższych, największe zagrożenie wodne Kopalni związane jest z rejonem północnej granicy złoża a w szczególności z istnieniem tutaj: Innym zagrożeniem dla wyrobisk kopalni jest zagrożenie zawałowe. W jej historii dochodziło ponad 22 razy do zawałów komór, których skutki sięgały powierzchni. Pierwszym znanym takim zapadliskiem było zawalenie się w 1579 roku komory Gmińskie, ostatnim - zawalenie się w 1960 roku komory Schmidt. Dzisiaj, jak wskazują prowadzone badania i obserwacje, zawały tego typu Wieliczce nie grożą, jednak cały czas wytypowane komory muszą podlegać wnikliwym obserwacjom. Natomiast zagrożenie zawałowe komór na mniejszą skalę jest cały czas poważne, wyrobiska musza nieustannie podlegać przeglądom i pracom zabezpieczającym Występowanie gazów w kopalni znane było już od dawna. Spośród obecnych tu najczęściej CH4 i CO2 jedynie metan stanowił poważniejsze zagrożenie. Przypadki jego pojawiania się notowano w okresie intensywnie prowadzonej eksploatacji złoża. Metan najczęściej przedostawał się do wyrobisk drogą powolnego odgazowania z naruszonej w wyniku robót górniczych (eksploatacyjnych), wiertniczych oraz w wyniku ruchów górotworu, calizny. Gazonośność złoża, pomimo wielowiekowej eksploatacji nie została dotychczas w pełni wyjaśniona. Metan występuje zarówno w skałach solnych, jak i w skałach otaczających, a jego nagromadzenia prawdopodobnie miały związek z zaburzeniami tektonicznymi skał. Za najbardziej gazonośną uważa się południową część złoża (graniczącą z fliszem karpackim), chociaż przypadki pojawiania się metanu notowano również w innych jego częściach. IV. Proces zabezpieczania kopalni. Wpisanie Kopalni Soli Wieliczka w 1976 roku do rejestru zabytków, oraz umieszczenie jej w 1978 roku na pierwszej liście światowego dziedzictwa kulturowego i przyrodniczego UNESCO nałożyło na zarząd kopalni obowiązek ratowania jej dla przyszłych pokoleń. Zabezpieczanie kopalni idzie w kilku kierunkach. Podstawowym celem prowadzonych pod ziemią prac jest ochrona substancji zabytkowej kopalni, rozlokowanej głównie na poziomach od I do IV. Priorytet ma tu walka z zagrożeniem wodnym i zawałowym. Wszystkie wycieki kopalniane podlegają nieustannej obserwacji, w poprzeczni Mina ciągle trwają prace zabezpieczające, dopływające do kopalni wody podlegają utylizacji i zagospodarowaniu, część wód jest od niedawna z dużymi rygorami zrzucana do cieków powierzchniowych. Komory trasy turystycznej, muzeum oraz inne najcenniejsze w kopalni, a także stwarzające zagrożenia poważnym zawałem są zabezpieczane głównie metodą kotwienia bądź podparcia stropu drewnianymi kasztami. To samo dotyczy najważniejszych chodników - są one starannie przebudowywane z zachowaniem tradycyjnego stylu kopalni, a także, w miarę możliwości z widocznymi odsłonięciami struktur geologicznych.
SPOSOBY ZABEZPIECZENIA GÓRNICZEGO ZABYTKOWYCH WYROBISK KOMOROWYCH NA WYBRANYCH PRZYKŁADACH
Komora Jezioro Wessel (rok 1985) - do jej zabezpieczenia zastosowano szereg różnorakich rozwiązań technicznych: obudowę drewnianą, murowaną, stalową, kotwie z kotew krótkich i kotew długich. Pierwotnie komora ta znajdowała się w bardzo złym stanie technicznym tj. podmyte były jej ociosy, podcięte i wiszące od stropu filary podporowe solne, zniszczone dojścia chodnikowe, znacznie zniszczona obudowa drewniana itp. W komorze wykonano m.in. następujące prace: przebudowano i zabezpieczono wszystkie wloty do komory obudową murową z cegły klinkierytowej, zabezpieczono strop komory konstrukcją drewnianą w postaci stropnic z krawędziaków 30x30 m i rozstawie 2 m uzupełniono obudową kotwiową z kotew szkłoepoksydowych dł. 10 m uzupełniono ubytki w caliźnie solnej wzdłuż wszystkich ociosów komory, wykonano nowy pomost drewniany przystani, zabezpieczono filary (południowy i północny) mostu zabezpieczono ociosy komory w części zachodniej i wschodniej uzupełniając ubytki betonem, kotwienie kotwiami stalowymi dł. 2,0 m nawisów skalnych, odspojeń itp., zabezpieczono chodnik obwodowy oraz wnęki tego chodnika obudową drewnianą odrzwiową zabezpieczono oraz częściowo zrekonstruowano obudowę wnęki tarasowej przebiegającej wzdłuż ociosu północnego zrekonstruowano galeryjki widokowe zabezpieczono chodnik dojściowy do komory od strony podłużni Ferdynand d`Este W komorze tej działa obecnie ośrodek sanatoryjny. W zespole tym, z których niedostępne są komory nr I i V (podsadzone) wykonano następujące prace zabezpieczające: wzmocnienie stropów i ociosów obudową kotwiową z kotew długich do 10 m, wymiana uszkodzonych elementów obudowy kratowej drewnianej będącej dotychczas obudową zasadniczą komory oraz zabudowa dodatkowych wiązek stojaków (przy ociosie południowym) tj. w rejonie połączenia tej komory z jej częścią górną, całkowita przebudowa połączenia komór Ddozdowice III Dolne z jej częścią górną (usunięcie dotychczasowych odeskowań na ociosach południowych i zachodnich oraz znajdujące się za nimi gruzu, a tym samym odciążenia półki skalnej między tymi częściami komory, wykonanie nowego wejścia schodowego do komory Górnej (w miejsce dotychczasowych drabin), w celu uatrakcyjnienia wejścia stopnie zostały wykonane w caliźnie solnej, przebudowa zniszczonego kasztu drewnianego podpierającego półkę solną między obiema częściami komory, przebudowa wypiętrzonego spągu komory i wykonanie na niej podłogi drewnianej z desek, przebudowa muru solnego istniejącego w ociosie północnym i wygradzającego tę komorę od komory nr V (podsadzonej) , przebudowa dróg dojściowych do tej komory i komory Drozdowice IV, odtworzenie elementów wystroju komory. Po wykonaniu wejścia penetracyjnego udostępniono komorę Drozdowice II -dotychczas niedostępną nawet dla służb kopalni - atrakcyjną komorę ze wspaniałymi niszami i w bardzo dobrym stanie technicznym.
Kolejnym zespołem wyrobisk zabezpieczonych jednocześnie był zespół komór Warszawa - Wisła - Budryk - stanowiących ważny element Trasy Turystycznej pełniąc funkcję miejscowego wypoczynku turystów oraz obiektów dla imprez kulturalnych i sportowych. W komorze Warszawa wykonano m.in. następujące prace zabezpieczające i adaptacyjne: zabezpieczono strop i ociosy obudową kotwiową z kotew szkłoepoksydowych długości od 6?10 m przebudowano znajdujące się w ociosie północnym tzw. chodnik kuchenny poprzez demontaż dotychczasowego zniszczonego kasztu wypełniającego pustkę. Skotwienie stropu kotwiami szkłoepoksydowymi dł. ok. 4 m i zabudowa nowego kasztu ażurowego, zlikwidowano dotychczasową drewnianą konstrukcję sceny znajdującej się przy ociosie zachodnim komory i wykonano specjalną wnękę na nową scenę zabezpieczając ją obudową kotwiową, całkowicie przebudowany został spąg komory poprzez nową konstrukcję nośną podłogi (z zachowaniem dylatacji przy ociosach komory) i układając na niej podłogę z desek, całkowicie przebudowano chodnik łączący komorę z komorą Budryk W komorze Budryk wykonano niezbędną przybierkę odspajających się fragmentów calizny stropu i ociosów komory, zabezpieczono strop i ocios obudową kotwiową w sposób podobny jak w komorze Warszawa, zlikwidowano część kasztów podpierających strop komory, a część ich przebudowano (w części północno-zachodniej komory), przebudowano wypiętrzony spąg komory i ułożono nową konstrukcję podłogi w sposób analogiczny jak w komorze Warszawa, przebudowano chodnik dojściowy z komory Wisła W komorze tej znajduje się obecnie zaplecze gastronomiczne wraz z podziemnym barem. Komora Gołuchowskiego - która jest aktualnie zabezpieczana jest przykładem gwałtownego procesu destrukcji i utratą swojej stateczności negatywnego oddziaływania górotworu i jest obiektem aktualnie zabezpieczanym. Komora ta została wybrana w II połowie XVIII wieku, w górnej części bryły soli zielonej. Dolna część bryły soli zielonej została wyeksploatowana wcześniej i nosiła nazwę "Wałczyn Głębszy" (Dolny) i została zlikwidowana (podsadzona gruzem solnym). Podsadzka ta stanowiła spodek komory Gołuchowskiego. Komora Gołuchowskiego została zabezpieczona na początku XX wieku drewnianą obudową podporową, stanowiącą kratownicę przestrzenną, która była posadowiona na podatnym spodku. W połowie XX wieku jej południowy nachylony ocios zabezpieczony został dodatkowo kasztem drewnianym. Niestety pod koniec XX wieku destrukcyjne oddziaływanie górotworu spowodowało powiększanie się szczelin za płaszczem soli zielonej stanowiącej ocios południowy i znacznymi rozwarstwieniami w stropie komory. Również zniszczeniu ulegały pojedyncze elementy obudowy kratowej komory. Końcowym efektem tego procesu był zawał stropu w centralnej części komory i zniszczenie obudowy kratownicowej oraz kasztowej (lata 1998-1999). W celu zabezpieczenia komory Gołuchowskiego zaprojektowano obudowę kotwową stropu i ociosów z zastosowaniem kotwi szkłoepoksydowych o długości do 10 m utwierdzanych w górotworze spoiwem mineralnym na bazie cementu magnetyzowego. Obudowa ta jest obudową zasadniczą komory. Niezależnie od obudowy kotwowej zaprojektowano również obudowę podporową w postaci przestrzennej, trzypiętrowej kratownicy, która ma zapewnić częściowe podparcie stropu. Obudowa ta wyglądem podobna jest do poprzedniej obudowy. Obudowa ta nie jest powiązana z ociosami północnym i południowym, a ideą tego rozwiązania jest eliminacja ewentualnego oddziaływania ciśnienia skał ociosowych na obudowę kratownicową. W celu zapewnienia wymaganej podporności obudowy zaprojektowano utwardzenie spodku (podsadzki w komorze Wałczyn Głębszy) poprzez wykonanie w nim iniekcji zaczynem iłowo-cementowym, likwidację wygrodzonych chodników i szybików oraz wykonanie żelbetowych stóp fundamentowych dla wiązek stojaków drewnianych
Innym przykładem aktualnie prowadzonych prac zabezpieczających jest komora Michałowice, której głównym zabezpieczeniem była drewniana obudowa kratownicowa (w jej części zachodniej), natomiast część wschodnia zabezpieczona płaszczem z soli zielonej. Obudowa kratowa wznoszona była w częściach. Osobno budowano kratownicę północną i południową, które później połączono. Rozmieszczenia wiązek stojaków (filarów) jest różne a tym samym połączenia obu kratownic przebiegają pod różnymi kątami, a wyodrębnione ramy o kierunku północ - południe nie stanowią jednej płaszczyzny a tym samym cały układ nie stanowi właściwego zabezpieczenia dla komory. W celu właściwego zabezpieczenia tej komory zaprojektowano wzmocnienie jej obudowy kratownicowej dodatkowymi ramami, których elementy ułożone są w "płaszczyźnie" pionowej z pionowymi wiązkami stojaków. Wiązki stojaków osadzone są na stopach żelbetowych, które posadowione są w spodku na caliźnie w niektórych przypadkach na głębokości 4 m. Podobne utwierdzenie wiązek zaprojektowano dla ram istniejących. Planuje się też wzmocnienie już istniejących ram. Dla wiązek stojaków i innych elementów konstrukcji składających się z kilku kwadraciaków zaprojektowano elementy spinające w postaci obejm ściskających i śrub. Przedstawiona konstrukcja obudowy winna stanowić doskonałe zabezpieczenie stropu i ociosów. Niezależnie od obudowy drewnianej komorę (jej strop i ociosy) zabezpiecza się dodatkowo obudową kotwową z kotew długich. Szczególnie stropu komory w jej części środkowej i zachodniej. Również wykonano iniekcję w ociosie południowym (w części zachodniej), który jest jednocześnie częścią filaru tej komory z komorą Drozdowice V i leżącą nad nią komorą Drozdowice I gdzie znajduje się podsadzka i stwierdzono wycieki solne. Część wschodnia komory, której stan jest dobry została wcześniej dodatkowo zabezpieczona obudową kotwiową. Kopalnia Soli Wieliczka planuje część komory udostępnić do zwiedzania (oczywiście po wykonaniu niezbędnych prac zabezpieczających w części środkowej komory). SYSTEMY LIKWIDACJI WYROBISK PRZEZ PODSADZANIE. Wyrobiska nie przedstawiające większych wartości historycznych lub przyrodniczych są sukcesywnie likwidowane przez podsadzanie, co ma na celu stabilizację pozostałych, zabytkowych części kopalni. Od lat 60-tych XX w. rozpoczęto podsadzanie pustek kopalnianych z wykorzystaniem piasku podsadzkowego pochodzącego z Psiej Górki przy użyciu specjalnie w tym celu wykonywanych z powierzchni otworów podsadzkowych do pojedynczych komór. Tym sposobem zlikwidowano m.inn. komory Blum, Łętów, Franciszek, Mosty znajdujace się na głębokości kilkudziesięciu metrów pod powierzchnia terenu Po wielu latach zmian w systemach podsdzania na początku lat 90-tych rozpoczęto podsadzania komór tzw. metodą blokową. Polega ona na tym, że w kopalni są wydzielane pewne rejony podsadzkowe obejmujące swoim zasięgiem grupy wyrobisk komorowych połączonych chodnikami i szybikami poeksploatacyjnymi. W rejonach tych wydziela się mniejsze pola podsadzkowe, które otamowuje się tamami podsadzkowymi. Następnie do wytypowanych miejsc odwierca się otwory podsadzkowe. Poprzez te otwory wypełnia się pustki podsadzką piaskową. Do tego celu wykorzystuje się również istniejące inne połączenia pomiędzy wyrobiskami, jak na przykład szybiki. Mieszanina podsadzkowa od 1993 roku wytwarzana jest na powierzchni w węźle podsadzkowym przy otworzeTP-20 zlokalizowanym w Parku Kingi. Do miejsca tego piasek dowożony jest transportem kołowym z Kopalni Piasku Szczakowa. Piasek ten podawany jest przy pomocy ładowarki do leja zmywczego, w którym następuje zmieszanie go z solanką pełnonasyconą. Rurociągiem podsadzkowym mieszanina spływa do kopalni i jest rozprowadzana do najwyższego punktu komory (zlokalizowanej w danym polu podsadzkowym) wykorzystując do tego celu istniejące wyrobiska (chodniki przystropowe, szybiki pionowe i pochyłe, upadowe, pochylnie) lub przez wykonanie do nich otworów wiertniczych. Dzięki zastosowaniu tej metody znacznie ograniczono ilość kosztownych robót przygotowawczych takich jak przebudowy wyrobisk dojściowych i wentylacyjnych do samych komór , budowy tam podsadzkowych. Odpływ solanki z podsadzanych wyrobisk następuje głównie poprzez filtrację przez już osadzony piasek do otamowanych wyrobisk zalegających w spągu lub przy spągu likwidowanej pustki. Stosowany w ostatnim czasie sposób wspólnego tamowania całej grupy wyrobisk znakomicie poprawia warunki odpływu solanki z pola wykorzystując większą ilość dróg filtracji i spływu na tamy na poziomach niższych. Wykorzystując dużą różnicę wysokości mieszaninę podsadzkową można dostarczać do miejsc znacznie oddalonych od podsadzkowni, a do sporządzania samej mieszaniny wystarcza mniejsza ilość solanki. W latach 90-tych kopalnia wdrożyła do stosowania również podsadzkę pneumatyczną. Ta "sucha" metoda podsadzania ma zastosowanie w miejscach gdzie istnieje duże zagrożenie wodne i nie wskazane by było w tych miejscach wprowadzanie dodatkowej solanki, która mogła by osłabiać skały płonne górotworu. Metodą tę podsadzono komorę Z-32 oraz podsadzana jest komora Z-28. Przy tej metodzie wykorzystywany jest węzeł podsadzkowy przy otworze TP-22 zlokalizowany przy ul. Podgórskiej. Dowożony piasek lokowany jest we wiacie osuszajacej, następnie ładowarką zadawany jest do przesiewacza i zsypywany otworem na dół do kopalni. Porcjami załadowywany jest do podajnika pneumatycznego i sprężonym powietrzem piasek jest transportowany do podsadzanej komory. W 2003 roku planuje się ulokowanie tą metodą ok. 1 tys. m3 Niezależnie od w/w metod w kopalni prowadzi się również wypełnianie komór urobkiem pochodzącym z przebudowywanych wyrobisk. Są to tzw. tradycyjne "wysypki". Ogółem w czasie istnienia kopalni ulokowano w jej wyrobiskach ok. 2,6 mln. m3 materiału podsadzkowego. Obecnie ilość lokowanego piasku ustabilizowała się na poziomie 40-50 tys. rocznie. Aby osiągnąć tę zdolność kopalnia rocznie przebudowuje ok 500-600 mb wyrobisk dojściowych (chodniki, pochylnie, szybiki) wykonuje się otwory podsadzkowe do komór w ilości ok. 1600 mb. Ponadto w kopalni została wydzielona wschodnia niezabytkowa część kopalni znajdująca się na wschód od szybu Wilson pomiędzy poziomami II w. - VI W tej części kopalni prowadzono eksploatację w okresie powojennym i wykonano ok 160 komór poeksploatacyjnych. Szacuje się, że do zlikwidowania w tej części kopalni pozostało ok. 1 mln. m3 pustek. Likwidacja wschodniej części kopalni prowadzona będzie podsadzką hydrauliczną z wykorzystaniem otworów podsadzkowych TP-20 oraz TP-26 znajdującego się obok szybu Wilson. Wykonanie prac podsadzkowych oznaczać będzie zakończenie procesu likwidacji części niezabytkowej kopalni i praktycznie od tego momentu realizowane będą tylko zadania związane z utrzymaniem i zabezpieczeniem zabytkowej części Kopalni Soli "Wieliczka", koncentrując się na zabezpieczaniu komór i wyrobisk w celu osiągnięcia docelowego modelu kopalni. V. Wnioski 1. KS "Wieliczka" wypracowała optymalne metody zwalczania występujących zagrożeń naturalnych. Możliwe to było dzięki konstruktywnej współpracy z ośrodkami naukowymi w kraju. Rozwiązania te z powodzeniem sprawdzają się w praktyce prowadzenia prac zabezpieczających. 2. Prowadzone prace zabezpieczające mają charakter jednostkowy, dlatego nie można stosować rozwiązań rutynowych. Każdy problem górniczy musi być traktowany, jako wyjątkowy i wymagający indywidualnych rozwiązań technicznych. 3. Kopalnia we współpracy z ośrodkami naukowymi wypracowała docelowy model strukturalny określając tym samym cel, do którego mają dążyć obecne i przyszłe pokolenia górników wielickich. 4. Wdrożenie modelu docelowego zabezpieczy bezcenne zabytki sztuki górniczej oraz zabytki przyrody nieożywionej, a także umożliwi pełne i atrakcyjne udostępnienie zabytkowych komór i wyrobisk osobom zwiedzającym kopalnię. Działania te zabezpieczą także miasto Wieliczka narażone na rozmaite wpływy zagrożeń pochodzących od kopalni. 5. Zabezpieczenie Kopalni Soli "Wieliczka", jako obiektu wpisanego na I-szą listę Światowego Dziedzictwa Kulturowego i Przyrodniczego UNESCO, i jako pomnika historii i symbolu narodowego, jest procesem ciągłym, współpraca a czasami nawet walka górników z naturą będzie musiała trwać przez wszystkie przyszłe lata i wieki by mogła trwać kopalnia Wieliczka i miasto położone nad nią.
|
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
Higiena seminaria, Kosmetologia 9 Higiena psychiczna
Seminarium IIIR do kopiowania
Prezentacja na seminarium
SEMINARIUM IMMUNOLOGIA Prezentacja
Seminarium3 Inne zaburzenia genetyczne
3 Seminarium Patofizjologia chorób rozrostowych
Seminarium 6 Immunologia transplantacyjna farmacja 2
Biochemia z biofizyką Seminarium 2
seminarium2 2
JP Seminarium 9 wersja dla studentów
Seminarium 3
Prezentacja seminarium chłodnictwo
Vrok WL Seminarium 1 wrodzone wady serca materialy 2
V rok seminariumt ppt
więcej podobnych podstron