Zastosowanie wyników modelowania numerycznego stref odprężenia eksploatacyjnego w prognozowaniu emisji metanu z warstw otaczających do ścian zawałowych

• Autorzy: Wierzbiński Krystian

Warianty tytułu

EN

Application of the results of numerical modelling of destressing zones in prediction methane emissions from surrounding layers (seams) to longwalls

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Wielopoziomowy charakter eksploatacji pokładów węgla charakterystyczny dla Górnośląskiego Zagłębia Węglowego oraz zaleganie w strefie odprężenia eksploatacyjnego wielu pokładów metanowych skutkuje intensyfikacją zagrożenia metanowego w ścianach z tytułu dopływu metanu desorbującego z pokładów objętych strefą odprężenia eksploatacyjnego. Dla zminimalizowania błędu prognozy metanowości bezwzględnej kluczowego znaczenia nabiera trafne określenie zasięgu strefy odprężenia eksploatacyjnego, uzależnionego od lokalnych warunków górniczo-geologicznych, a w szczególności od parametrów geomechanicznych warstw skalnych. Mając na uwadze fakt, że w aktualnie stosowanej metodzie prognozowania metanowości bezwzględnej ścian zasięg strefy odprężenia eksploatacyjnego nie uwzględnia właściwości warstw skalnych, w artykule w oparciu o Metodę Różnic Skończonych (MRS) - wyznaczone zostały strefy odprężenia eksploatacyjnego dla dwóch ścian o długości 186 m i 250 m. W przypadku zasięgu górnej strefy odprężenia eksploatacyjnego wyniki modelowania potwierdziły założenia przyjmowane do prognozy metanowości bezwzględnej ścian. Dla strefy odprężenia eksploatacyjnego obejmującej warstwy spągowe uzyskano jednak znaczne różnice między zasięgiem określanym metodą empiryczną a metodą modelowania MRS. Po zaimplementowaniu stref MRS do algorytmu prognozowania metanowości bezwzględnej, opracowano prognozy dopływu metanu do ścian z warstw znajdujących się w strefie odprężenia eksploatacyjnego. Przeprowadzenie badań dołowych emisji metanu pozwoliło zweryfikować trafność prognozy uwzględniającej parametry geomechaniczne górotworu.

EN

The multi-level character of coal seams exploitation characteristic for the Upper Silesian Coal Basin and the fact that many methane seams are deposited in the destressing zone results in the intensification of methane hazard in longwalls due to the inflow of desorbing methane from the seams covered by the destressing zone. For minimising the error of forecasting the methane emission, it is crucial to correctly determine the range of the destressing zone, which depends on the local mining and geological conditions, and in particularly on the geomechanical parameters of rock layers. Considering the fact that the currently used methane emission forecasting method does not take into account the properties of rock layers, the destressing zones for two longwalls with a length of 186m and 250m were determined on the basis of the Finite Difference Method (FDM). For the upper destressing zone, the modelling results confirmed the assumptions applied to the prognosis of methane emissions to the longwalls. In case of the bottom layers, significant differences were obtained between the range of destressing zone determined by the empirical method and the FDM. After the implementation of FDM zones into the methane emission prediction algorithm, prognoses of methane inflow to longwalls from layers located in the destressing zone were performed. Underground tests of methane emission allowed to verify the accuracy of the prognosis based on geomechanical parameters of the rock mass.

Słowa kluczowe

PL

zagrożenie metanowe; prognoza metanowości; symulacje MRS; strefa odprężenia eksploatacyjnego (desorpcji)

EN

methane hazard; methane emission rate prediction; FDM simulations; destressing (desorption) zone

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Górnictwa
• Czasopismo: Przegląd Górniczy
• Rocznik: 2020
• Tom: T. 76, nr 8
• Strony: 1--12
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Wierzbiński Krystian

• Główny Instytut Górnictwa, Katowice

Bibliografia

• [1] CHINKULKIJNIWAT A., HORPIBULSUK S., SAMPRICH S. 2015 - Modeling of Coupled Mechanical-Hydrological Processes in Compressed-Air-Assisted Tunneling in Unconsolidated Sediments. MAY 2015 Transport in Porous Media 108(1), 105-129.
• [2] Instrukcja GIG nr 14 2000 - Dynamiczna prognoza metanowości bezwzględnej ścian. Poradnik techniczny, Seria instrukcje, GIG, Katowice.
• [3] Itasca, 2008 - User’s Guide FLAC2D. www.itascacg.com
• [4] KARACAN C., DIAMOND WP., ESTERHUIZEN GS., SCHATZEL S.J. 2005 - Numerical Analysis of the Impact of Longwall Panel Width on Methane Emissions and Performance of Gob Gas Ventholes. Proceedings of the International Coalbed Methane Symposium, May 18-19, 2005, Tuscaloosa, AL: University of Alabama, 1-28.
• [5] KOZŁOWSKI B., GRĘBSKI Z. 1982 - Odmetanowanie górotworu w kopalniach. Wydawnictwo Śląsk, Katowice.
• [6] PRASSETYO S. H., GUTIERREZ M. 2014 - A modeling approach in FLAC to predict hydromechanical response of subsurface storage reservoirs due to CO2 injection. Conference: 48th US Rock Mechanics / Geomechanics Symposium 2014 At: Minneapolis, Minnesota.
• [7] WHITTLES D.N., LOWNDES I.S., KINGMAN S.W., YATES C., JOBLING S. 2006 - Influence of geotechnical factors on gas flow experienced in a UK longwall coal mine panel. International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences 43, 369-387.
• [8] WIERZBIŃSKI K. 2016 - Wykorzystanie metod CFD w prognozowaniu przestrzennym rozkładu koncentracji metanu w chodniku wentylacyjnym – opracowanie i walidacja modeli 3D. „Przegląd Górniczy” nr 2, 44-55.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).