Materiały konferencyjne SEP 1993 - tom 2

Szkoła Eksploatacji Podziemnej '93 Metan, powstający w wyniku procesów biochemicznych w czasie torfienia substancji roślinnych, a następnie - przeobrażenia torfu w węgiel brunatny, łatwo może ulec rozproszeniu, ze względu na niewielki nadkład pod jakim procesy te przebiegają, a jego złoża są raczej rzadkie. Wraz ze wzrostem temperatury zamierają procesy biochemiczne i zanikają w temperaturze ponad 50\ W temperaturach wyższych rozwijają się procesy przemian geochemicznych (termochemicznych) substancji węglowej, formujące węgiel kamienny, a przy wysokim stopniu metamorfizmu - antracyt. Procesowi uwęglenia towarzyszy zmniejszanie się zawartości części lotnych w węglu. Generacja metanu, w wyniku tych procesów, rozpoczyna się około 100' C i osiąga maksimum w temperaturze 150* C (rys. 2). W temperaturach niższych od 150' C wydziela się CO2 oraz niewielkie ilości azotu i węglowodorów wyższych. Obecnie obserwowana strefowość głęb)okościowa składu gazów nie odpowiada tej, jakiej należałoby się spodziewać w wyniku zróżnicowania, w zależności od głębokości na jakiej powstają. Jest to wynikiem późniejszej migracji gazów i ich rozdziału w wyniku procesów dyfuzyjnych. Węgiel, jako kolektor gazu, wyróżniają jego własności sorbcyjne. Metan występuje w węglu w trzech formach: jako wolny w makroporach i spękaniach, adsorbowany na powierzchni węgla w mikroporach oraz - absorbowany przez niektóre składniki węgla. Ilościowo, zasadnicze znaczenie ma metan adsorlx)wany (rys. 3) i on decyduje 0 zasobności złoża oraz o możliwości 1 opłacalności jego odzysku. Własności sorlx:yjne węgla formują się w trakcie procesu uwęglenia, równolegle z generacją gazów, co sprzyja przynajmniej częściowej ich akumulacji. Pojemność sorb- cyjna węgla rośnie wraz ze stopniem uwę- glenia i osiąga najwyższe wartości w czystym antracycie (rys. 4). Objętość sor- tx)wanego gazu zależy od ciśnienia i określa ją izoterma sorbcji (rys. 4) oraz od tempe- ratury (rys. 5) i wilgotności (rys. 6).Ciśnicnie i temperatura działają przeciwstawnie. Po- woduje to, że przy ich wzroście wraz z głę- lx)kością, optymalne warunki dla akumulacji metanu w węglu pojawiają się w określo- nym przedziale głębokościowym, powyżej i poniżej którego metanonośność węgla ma- leje. W temperaturze 150'-2(X)'' własności sortx;yjne węgla znikają. Położenie optymal- nej strefy metanośności (OSM) zależy od lokalnego gradientu geotermicznego. Własności sorbcyjne odmian petrograficznych węgli są słabo zbadane. Najwyższe wykazuje fuzyn, a następnie w kolejności malejącej: witryn. 60 ao 100 at ® « K) ł 10® Po Ciinitnic Rys. 3. Pojemność gazowa węgla kamiennego dla metanu wg Kozłowskiego i Grabskiego (1982); 1 - całkowita, 2 - metan adsorbowany, 3 — metan wolny, 4 - metan absorbowany. Sekcja IV 283