Zastosowanie uniporowego modelu dyfuzji do określenia objętości gazu desorbowanego podczas pobierania prób węgla dla oceny metanonośności

• Autorzy: Wierzbicki M.

Warianty tytułu

EN

The use of a diffusion unipore model for the determination of desorbed gas volume during coal sample taking for methane content assessment

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Metanonośność pokładów węgla kamiennego jest jednym z najważniejszych parametrów, których znajomość wpływa bezpośrednio na zagrożenia metanowego w kopalniach. Wartość tego parametru określa się przez odgazowanie próbki węgla i bilansowanie gazu w warunkach laboratoryjnych. Część metanu, pierwotnie sorbowanego na węglu, uwalnia się z próbki w czasie pierwszych 2 minut jej przygotowania. Do określenia ilości gazu „traconego” wykorzystano model dyfuzji uniporowej i efektywny współczynnik dyfuzji De. Dyfuzyjność polskich węgli kamiennych może zmieniać się w zakresie dwóch rzędów wielkości. W pracy pokazano wpływ współczynnika De na kinetykę uwalniania metanu. Wyznaczono ilość traconego metanu w funkcji współczynnika dyfuzji De oraz wskaźnika desorpcji dp. Przedstawione wyniki wskazują, że strata metanu jest mniejsza od aktualnie stosowanej korekty w metodzie oznaczania metanonośności pokładów węgla.

EN

The methane content of hard coal seams is one of the most important parameters, the knowledge of which influences directly methane hazards in mines. The value of this parameter is determined by degasification of the coal sample and gas balancing in laboratory conditions. The part of methane originally desorbed on coal liberates from the sample during the first minutes of its preparation. For the determination of the “lost” gas quantity, the diffusion unipore model and effective diffusion coefficient De were used. The diffusivity of Polish hard coals can change within the range of two quantity orders. In the study the influence of the coefficient De on the methane liberation kinetics was shown. The quantity of lost methane in the function of diffusion coefficient De and desorption index dp was determined. The presented results point out that the methane loss is lower than the currently used correction in the method of determination of the coal seam methane content.

Słowa kluczowe

PL

metanonośność; model uniporowy; dyfuzja; zagrożenie metanowe

EN

methane content; unipore model; diffusion; methane hazard

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Górnictwa
• Czasopismo: Przegląd Górniczy
• Rocznik: 2011
• Tom: T. 67, nr 12
• Strony: 36--41
• Opis fizyczny: Bibliogr. 32 poz.

Twórcy

autor

Wierzbicki M.

• Instytut Mechaniki Górotworu PAN, Kraków

Bibliografia

• 1. Beamish, B.B., O’Donnell, G.: Microbalance applications to sorption of coals. Proceedings of Symposium on Coalbed Methane Research and Development in Australia, Townsville, 1992, Queensland, vol. 4, pp. 31÷41.
• 2. Borowski J.: Gazowe tło wyrzutów w antracytowych pokładach kopalni „Nowa Ruda” w kierunku prognozowania zagrożenia. Prace GIG, 1973. Komunikat nr 583. Katowice.
• 3. Borowski J.: Badanie gazonośności pokładów węglowych z zastosowaniem nowych metod. Prace GIG, 1975. Komunikat nr 645. Katowice.
• 4. Borowski J.: Określenie gazonośności pokładów węgla przy zasto sowaniu desorbometru manometrycznego. Bezpieczeństwo Pracy w Górnictwie, 1975, nr 4.
• 5. Borowski J.: Określenie ciśnienia gazu w pokładach węgla. Przegląd Górniczy nr 9, 1976.
• 6. Ceglarska-Stefańska G., Zarębska K.: Sorption of carbon dioxide–methane mixtures. International Journal of Coal Geology, 2005, 62, 211÷222.
• 7. Clarkson C.R., Bustin R.M.: The effect of pore structure and gas pressure upon the transport properties of coal: a laboratory and modeling study. 1. Isotherms and pore volume distributions”, Fuel 78, 1999, 1333÷1344.
• 8. Clarkson C.R., Bustin R.M.: The effect of pore structure and gas pressure upon the transport properties of coal: a laboratory and modeling study. 2. Adsorption rate modeling, Fuel, 1999, 78 Iss. 11, 1345÷1362.
• 9. Crank, J.: Mathematics of Diffusion. Oxford University Press, London, 1975.
• 10. Crosdale P.J. Beamish B.B., Valix M.: Coalbed methane sorption related to coal composition International Journal of Coal Geology 35, 1998. 147÷158.
• 11. Dziurzyński W.: Nowoczesne metody zwiększenia bezpieczeństwa załóg w aspekcie zagrożenia wyrzutami węgla i metanu w kopalniach eksploatujących węgiel kamienny. Sprawozdanie z wykonania projektu badawczego rozwojowego, Nr R09 027 02, 2010.
• 12. Faulon, J.L., Mathews, J.P., Carlson, G.A., Hatcher, P.G.: Correlation between microporosity and fractal dimension of bituminous coal based on computer-generated models. Energy Fuels 8, 1994, 408÷ 414.
• 13. Gawor M.: Sorpcja i dyfuzja gazów, Archiwum Górnictwa, Vol. 38, Iss. 3, 1993.
• 14. Gray, I.: Reservoir engineering in coal seams: Part 1- The physical process of gas storage and movement in coal seams. SPE Reservoir Engineering, Volume 2, Number 1, 1987.
• 15. Griffith M., Hirst W.: Proceedings of a Conference on the Ultra Fine Structure of Coals and coke. The British Coal Utilisation Research Association, London, 1944.
• 16. Gürdal G, Yalçın M. N.: Pore volume and surface area of the Carboniferous coals from the Zonguldak basin (NW Turkey) and their variations with rank and maceral composition. International Journal of Coal Geology, Vol 48, Iss. 1-2, 2001, 133÷144.
• 17. Kaiser W.B., Levine W.R., J.R. (Eds.): Coalbed Methane: Depositional, Hydrologic and Petrologic Controls on Reservoir characteristics of Coal Beds. Am. Assoc. Pet. Geol. Annual Convention, Short Course, vol. 13, 1992, 58÷ 160.
• 18. Kawęcka J.: Struktura porowata węgli kamiennych, [W.:] Sorpcja gazów i par a własności polskich węgli kamiennych jako układów dyspersyjnych, cz. I, Kraków, ZN AGH, Chemia, z. 8, 1988, 69÷88.
• 19. Kawęcka J.: Kinetyka sorpcji i dyfuzji, W.: Sorpcja gazów i par a własności polskich węgli kamiennych jako układów dyspersyjnych, cz. I, Kraków, ZN AGH, Chemia, z. 8, 1988, 115÷141.
• 20. Kovaleva I. B., Solov’eva E. A.: Movement and sorption of liquids and gases in porous media. Dependence of methane sorption kinetics on coal structure, Journal of Mining Science, Vol. 32, No. 2, 2006, 122÷128.
• 21. Krause E., Wierzbiński K.: Badania kinetyki sorpcji z pokładów zagrożonych wyrzutami, XIII Międzynarodowa Konferencja GZN 2006, GIG, Katowice, 2006.
• 22. Lama, R.D., Bodziony, J.: Outbursts of Gas, Coal and Rock in Underground Coal Mines. R.D. Lama & Associates, Wollongong, NSW, Australia, 1996.
• 23. Ryszka M., Sporysz G.: Weryfikacja bezpośredniej metody oznaczania metanonośności pokładów węgla stosowana w polskim górnictwie węgla kamiennego. Cz. I:. Przegląd metod oznaczania metanonośności węgla Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie, 8(168), Cz. II: Porównania międzylaboratoryjne oznaczania metanonośności węgla, 2008.
• 24. Scott Andrew R.: Hydrogeologic factors affecting gas content distribution in coal beds, International Journal of Coal Geology 50, 2002, 363÷387
• 25. Stączek A., Simka A.: Graniczny wskaźnik intensywności desorpcji gazu z węgla charakteryzujący stan zagrożenia metanowego oraz wyrzutami metanu i skał, Przegląd Górniczy 60/11, 2004, pp. 40-4.
• 26. Szlązak N., Borowski M., Korzec M.: Określenie metanonośności pokładów węgla na podstawie pomiarów wskaźnika desorpcji dla południowej części Górnośląskiego Zagłębia Węglowego, Materiały konferencyjne XX Szkoły Eksploatacji Podziemnej, 21–22 lutego 2011.
• 27. Tarnowski J.: Desorbometryczna metoda pomiaru ciśnienia gazu w pokładzie węgla. Zeszyty problemowe górnictwa. PAN 1966, t. II, z. 2, 1966.
• 28. Tarnowski J.: Desorbometryczne metody pomiaru ciśnienia gazu w pokładach węgla. Przegląd Górniczy nr 11, 1968.
• 29. Timofiejew D.P.: Adsorptionskinetik, Lipsk VEB, 1967.
• 30. Walker P.L.J., Mahajan, O.P.: Methane diffusion in coals and chars. In: Karr, C.J. Ed., Analytical Methods for Coal and Coal Products. Vol. 1. Academic Press, New York, 1978.
• 31. Wierzbicki M, Młynarczuk M.: Strukturalne badania mikroskopowe prób pobranych z mas powyrzutowych w chodniku transportowym D-6 w pokładzie 409/4 KWK „Zofiówka”, Archiwum Górnictwa, Vol. 51, Iss 4, 2006, 577-588.
• 32. Załącznik nr 6, do rozporządzenia Ministra Przemysłu i Handlu z dnia 14 kwietnia 1995 r. (poz. 3342).