Dlaczego metan jest tak niebezpieczny? Wszystko, co powinniście wiedzieć o tym gazie

W piątek rano przedstawiciele kopalni w czeskiej Karwinie podali, że czwartek w tym zakładzie doszło do zapalenia się metanu, w konsekwencji czego na długości 800 metrów płonął jeden z chodników. Wskutek zdarzenia zginęło 13 górników, w tym 12 Polaków. Zakład Górniczy nr 2 (dawna kopalnia „ČSM”) należy do koncernu OKD, jedynego producenta węgla kamiennego w Czechach.

Metan jest bezbarwnym gazem bez woni i smaku, lżejszym od powietrza. To główny składnik naturalnych gazów, często występujących w pokładach węgla. Pali się prawie nieświecącym płomieniem z błękitną aureolą. Tworzy z powietrzem wybuchową mieszaninę; wybucha gdy jego stężenie w powietrzu mieści się w granicach od ok. 4-4,5 do ok. 15 proc.

W śląskich kopalniach (kopalnia w Karwinie znajduje się 12 km na północ od Cieszyna) zdarzają się zapalenia metanu - z reguły bez poważnych skutków. Zapalenie tym różni się od wybuchu, że nie powoduje skutków dynamicznych - gaz spala się, nie ma natomiast eksplozji i podmuchu. Aby metan zapalił się, potrzebna jest iskra. Może ona powstać np. w wyniku pracy podziemnych urządzeń lub uderzenia o siebie twardych skał.

W tym roku według danych Wyższego Urzędu Górniczego w Katowicach zapalenie metanu miało miejsce m.in. 7 czerwca w kopalni Zofiówka na poziomie 900 m. Podczas wydobycia doszło tam do kontaktu noży kombajnu z warstwą piaskowca, a powstałe iskry zapaliły metan, który najpewniej uwolnił się ze szczeliny w ścianie na styku między węglem i lokalnie występującym piaskowcem. Kombajniści ugasili pożar przy użyciu gaśnic proszkowych; nikt nie odniósł obrażeń.

W ostatnim trzydziestoleciu metan był jednak też przyczyną szeregu wypadków i katastrof w polskich kopalniach. W 1990 r. gaz ten wybuchł w kopalni Halemba - zginęło 19 górników, a ok. 20 zostało rannych. W listopadzie 2006 r. zginęło 23 górników z rudzkiej kopalni Halemba i prywatnej firmy usługowej Mard; przyczyną ich śmierci były następujące po sobie wybuchy metanu i pyłu węglowego.

W czerwcu 2008 r. w kopalni Borynia w Jastrzębiu-Zdroju po zapaleniu i wybuchu metanu 900 metrów pod ziemią zginęło sześciu górników. We wrześniu 2009 r. w Ruchu Śląsk w Rudzie Śląskiej (rudzka część katowickiej kopalni Wujek) po zapłonie i wybuchu metanu zginęło 20 górników, a ponad 30 zostało rannych. W październiku 2014 r. po zapaleniu metanu w kopalni Mysłowice-Wesoła zginęło pięciu górników; zmarli w szpitalach w wyniku doznanych poparzeń.

Wypływy metanu to naturalne zjawisko w górnictwie. Gaz ten, występujący w pokładach wraz z węglem, uwalnia się z górotworu; często dzieje się tak przy drążeniu chodników, kiedy kombajn narusza strukturę skał. Ryzyko jest tym większe, im bardziej pokład jest nasycony metanem. Istotne są też właściwości geologiczne skał, m.in. ich przepuszczalność.

Zmniejszenie produkcji węgla w ostatnich latach nie spowodowało znaczącego spadku ilości metanu wydzielającego się z węglowych pokładów. Rocznie w trakcie eksploatacji węgla w polskich kopalniach wydziela się go ponad 900 mln m sześc. z czego trzecia część jest ujmowana w specjalne instalacje, a pozostała trafia do atmosfery. Jedynie niespełna połowa ujętego metanu jest wykorzystywana do produkcji ciepła, prądu i chłodu.

Obecnie kopalnie stosują odmetanowanie w trakcie eksploatacji. Jest to konieczne przede wszystkim dla zapewnienia bezpieczeństwa górnikom. Kopalnie zwalczają zagrożenie, stosując systemy metanometrii, przewietrzając wyrobiska i tworząc systemy odmetanowania.

Zagrożenie metanowe wzrasta wraz z eksploatacją coraz niższych pokładów, poniżej 500 metrów. Co roku średnia głębokość eksploatacji w śląskich kopalniach zwiększa się o kilka metrów. Najgłębsze poziomy znajdują się m.in. w kopalniach Marcel (1100 m) czy Budryk (trwa udostępnianie poziomu 1290 m). Według danych OKD najgłębszy szyb w Zakładzie Górniczym nr 2, o nazwie ČSM-Południe, sięga 1100 metrów.

Metan pozostaje nie tylko zagrożeniem. Według przedstawicieli Ministerstwa Środowiska, od kilkunastu lat gaz ten staje się coraz ważniejszym dodatkowym źródłem energii, pozyskiwanym w procesie wydobycia węgla w wyrobiskach górniczych, z powietrza wentylacyjnego kopalń węgla kamiennego lub z otworów wiertniczych przy użyciu szczelinowania hydraulicznego.

Resort deklaruje wsparcie dla prac badawczych w tym zakresie, prowadzonych m.in. przez Państwowy Instytut Geologiczny oraz uczelnie techniczne. Trwają badania dotyczące możliwości wydobycia go z węglowych pokładów na długo przed ich eksploatacją górniczą, metodą szczelinowania hydraulicznego. Takie próby PGNiG prowadzi obecnie w Gilowicach (Śląskie).

W połowie ub. roku w Katowicach rozpoczęło też działalność Międzynarodowe Centrum Doskonałości w dziedzinie metanu z kopalń węgla - pod patronatem Europejskiej Komisji Gospodarczej ONZ (UNECE - United Nations Economic Commission for Europe). Centrum skupia ekspertów pracujących nad nowymi metodami pozyskiwania i wykorzystywania metanu z kopalń. Nowe rozwiązania mają zwiększyć bezpieczeństwo górników, zmniejszyć uciążliwość branży węglowej dla środowiska, a także pomóc w realizacji Celów Zrównoważonego Rozwoju ONZ.

Wielkość udokumentowanych zasobów bilansowych metanu w Górnośląskim Zagłębiu Węglowym szacowana jest na ponad 90 mld m sześc. w 60 złożach. W 2015 r. zasoby bilansowe wzrosły o blisko 4 mld m sześc. w związku z udokumentowaniem trzech nowych złóż. Odnotowano również przyrost wielkości zasobów przemysłowych (w zasięgu czynnych kopalń), które w przypadku 27 złóż oscylowały w granicach 6 mld m sześć.

Im większe wykorzystanie wydzielającego się z górotworu metanu do celów energetycznych, tym mniejsza emisja tego gazu do atmosfery, co - oprócz ograniczenia skutków efektu cieplarnianego - ma znaczenie dla obniżenia kosztów, ponoszonych przez górnictwo z tytułu opłat emisyjnych.