Geophysical monitoring of the underground brown coal gasification

Z powodu bezszybowego dostępu do złoża skuteczne przeprowadzenie procesu podziemnego zgazowania węgla brunatnego wymaga ciągłego monitorowania geofizycznego. Odpowiada ono za identyfikację położenia frontu zgazowania, modelowanie powstałej kawerny, określenie wpływu gazogeneratora na warstwy nadkładu i osiadanie terenu, jak również pomaga w wykryciu przypuszczalnych ucieczek gazu. Należy wspomnieć, że środowisko naukowe nie wypracowało optymalnego i standaryzowanego systemu monitorowania procesu podziemnego zgazowania węgla brunatnego. Niniejszy artykuł skupia się na wyborze metody obserwacji zjawiska zgazowania dopasowanej do warunków geologicznych towarzyszących polskim węglom brunatnym. Rozpatrywana technologia zgazowania dedykowana jest przede wszystkim pozabilansowym, zawodnionym i zapiaszczonym pokładom węgla brunatnego, występującym w sąsiedztwie utworów ilastych, które za zadanie mają stanowić izolację dla planowanego georeaktora. Wybór metody opiera się na charakterystycznych warunkach panujących w okolicy gazogeneratora, które wywołują lokalne anomalie geofizyczne. Warunki te to przede wszystkim oddziaływanie termiczne gazogeneratora, które wpływa na przewodnictwo elektryczne, porowatość, przepuszczalność, gęstość, czy prędkość rozchodzenia się fal. W efekcie jako najbardziej perspektywiczną metodę wybrano tomografię elektrooporową, która umożliwia niemalże automatyczne monitorowanie procesu. Zaproponowano również metodykę prowadzenia badań, dopasowaną do najbardziej perspektywicznych technologii podziemnego zgazowania węgla brunatnego.Effective implementation of the brown coal underground gasification process requires continuous geophysical monitoring due to the shaft free access to deposits. Geophysical monitoring is responsible for identifying the gasification front location, modeling formed caverns, determining the impact of the gasifier at layers of overburden and subsidence, as well as helping to detect possible gas escapes. It should be noted that the scientific community did not develop optimal and standardized systems of brown coal underground gasification monitoring. This paper is focused on selecting the gasification monitoring method adapted to the geological conditions accompanying the Polish brown coals. The considered gasification technology is primarily dedicated to off-balance sheet, water-logged and gritty decks of brown coal, occurring near the loams designed to provide insulation for the planned gasifier. The method choice is based on the specific conditions prevailing in the gasifier area, which cause local geophysical anomalies. These conditions are primarily the thermal impact of gasifier which affects the electrical conductivity, porosity, permeability, density, and the waves propagation speed. As a result, electrical resistivity tomography was chosen as the most perspective method which allows for an almost automatic monitoring process, thus it allows the gasifier’s impact on the surroundings to be observed at a relatively low cost. The research methodology, adapted to the most promising technology of brown coal underground gasification was also proposed