The effect of temperature of rocks on microclimatic conditions in long gate roads and galleries in coal mines

• Autorzy: Cygankiewicz J. , Knechtel J.

Identyfikatory

DOI

10.2478/amsc-2014-0014

Warianty tytułu

PL

Wpływ temperatury pierwotnej skał na parametry mikroklimatu w długich wyrobiskach korytarzowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of this study was to examine the effect of the temperature of surrounding rocks on enthalpy and temperature of air flowing along several model mine workings. Long workings surrounded by non- -coal rocks as well longwall gates surrounded by coal were taken into consideration. Computer-aided simulation methods were used during the study. At greater depths the amount of moisture transferred into a mine working from the rock mass is two orders of magnitude smaller than the moisture that comes from external (technological) sources, mainly from coal extraction-related processes, therefore in the equation describing temperature changes only the terms representing the flux of heat from rocks were included. The model workings, for calculation purposes, were divided into sections, 50 m in length each. For each of the sections temperature of its ribs and temperature and stream of enthalpy of air flowing along it were calculated with the use of the finite differences method. For workings surrounded by non-coal rocks two variant calculations were carried out, namely with or without technological sources of heat. For coal surrounded workings (longwall gates) a new method for determination of heat from coal oxidation was developed, based on the findings by Cygankiewicz J. (2012a, 2012b). Using the results of a study by J.J. Drzewiecki and Smolka (1994), the effects of rock mass fracturing on transfer of heat into the air stream flowing along a working were taken into account.

PL

Badano wpływ temperatury pierwotnej skał na strumień entalpii oraz temperaturę powietrza w wyrobisku korytarzowym o długości 2000 m. Rozpatrywano wyrobiska kamienne oraz chodniki podścianowe. W badaniach zastosowano metodę symulacji komputerowych. Na dużych głębokościach wilgoć przenoszona z górotworu do wyrobiska jest dwa rzędy wielkości mniejsza od wilgoci pochodzącej od procesów technologicznych. W związku z powyższym w równaniu opisującym zmiany temperatury w masywie skalnym uwzględniono tylko człon reprezentujący ruch ciepła w skałach. Badane wyrobisko podzielono na odcinki o długości 50 m. Korzystając z metody różnic skończonych dla każdego z odcinków wyznaczono temperaturę ociosu, a następnie temperaturę i strumień entalpii powietrza. W odniesieniu do wyrobisk kamiennych rozważania przeprowadzono dla wariantu z technologicznymi źródłami ciepła oraz bez takich źródeł. Dla chodników węglowych przedstawiono nowy sposób określenia ciepła utleniania węgla, na podstawie wyników badań J. Cygankiewicza (2012a, 2012b). Korzystając z wyników badań J. Drzewieckiego i J. Smołki (1994), uwzględniono wpływ spękań górotworu na przenoszenie ciepła do powietrza w wyrobisku.

Słowa kluczowe

EN

safety; ventilation; air-conditioning; heat and mass transfer

PL

bezpieczeństwo; aerologia; klimatyzacja; przepływ ciepła i masy

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 59, no. 1
• Strony: 189--216
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Cygankiewicz J.

• Central Mining Institute, Pl. Gwarków 1, 40-166 Katowice, Poland

autor

Knechtel J.

• Central Mining Institute, Pl. Gwarków 1, 40-166 Katowice, Poland

Bibliografia

• Bronsztejn I.N., Siemiendajew K.A., 1970. Matematyka. Poradnik Encyklopedyczny. PWN, Warszawa.
• Břimek Z., Knechtel J., 2008. Nowe spojrzenie na zwalczanie zagrożenia klimatycznego w oddziałach wydobywczych o skrajnie trudnych warunkach geotermicznych i dużej koncentracji wydobycia. Materiały konferencyjne międzynarodowej konferencji: „Ventilation, Degassing and Air Conditioning of Coal Mines, Szpetna - Ostravice, 16÷17.09.2008.
• Cygankiewicz J. 2012a. Nowe kryteria klasyfikacji skłonności węgli do samozapalenia. Monografia: zwalczanie zagrożeń aerologicznych w kopalniach, praca zbiorowa pod redakcją S. Pruska, J. Knechtela i B. Madeji-Strumińskiej, GIG, Katowice.
• Cygankiewicz J. 2012b. Kalorymetryczna metoda oznaczania skłonności węgla do samozapalenia w warunkach zbliżonych do warunków kopalnianych, praca statutowa GIG o symbolu 1111 0222-110, Katowice.
• Drzewiecki J., Smołka J., 1994. Przodki ścianowe o wysokiej koncentracji produkcji. Rozdział III. Kompleksowe badania zjawisk zachodzących w górotworze. Część 3. Pomiary in situ nieciągłości zaistniałych w górnictwie na skutek szybko przemieszczającego się frontu ściany. Wyniki prac badawczo-rozwojowych realizowanych w ramach dotowanego przez KBN projektu celowego nr 231/CS6-9/92 pt.: Wysoko wydajny kompleks ścianowy i nowa technologia wybierania węgla w KWK „Staszic”, Wyd. Pol. Śl., Katowice-Gliwice.
• Holek S. 1979. Stanowisko badawcze do wyznaczania współczynników dotyczących ruchu ciepła i wilgoci w skałach. Dokumentacja prac GIG o symbolu 01.4.05.02/16 2, Katowice.
• Holek S. 1982. Badania nad zjawiskiem ruchu wilgoci i ciepła w górotworze dla ustalenia modelu tego zjawiska. Dokumentacja prac GIG o symbolu MR.I.26.5.02/N02/82/B1, Katowice.
• Holek S., 1990. Opracowanie potencjału ruchu wilgoci i opartych na nim metod prognozowania mikroklimatu wyrobisk. Prace GIG, seria dodatkowa, Katowice.
• Knechtel J., 1998a. Zagrożenie klimatyczne w polskich kopalniach węgla. Prace Naukowe GIG, Komunikat nr 835, Katowice.
• Knechtel J., 1998b. The Influence of Thermal Insulation of Walls of Workings on Air Temperature, Arch. Min. Sci., Vol. 43, No 4, Kraków.
• Knechtel J., Gapiński D., 2005, Zaktualizowane mapy izolinii temperatury pierwotnej skał kopalń Górnośląskiego Zagłębia Węglowego (GZW), Katowice, Główny Instytut Górnictwa.
• Knechtel J., 2009. Wpływ lokalnych źródeł ciepła na mikroklimat w wysokowydajnych ścianach eksploatowanych podpoziomowo. Praca statutowa GIG o symbolu: I.1.18/1101 1899-112, Katowice.
• Nikitienko N.I., 1971 Issledowanije niestacionarnych processow tiepło- i masso-obmiena mietodom sietok, Naukowa Dumka, Kijów.
• Sidiropoulos E., Tzimopoulos, 1983. Sensitivity analysis of a coupled heat and mass transfer model in unsaturated porous media. Journal of Hydrology, Vol. 64, p. 281-298.
• Szczerbań A.N., Kremniew O.A. 1959. Naucznyje asnowy rasczota i regulirowanija tiepłowogo reżima głębokich szacht. UAN, Kijów.