Methodology for determining methane distribution in a longwall district

• Autorzy: Dziurzyński Wacław , Palka Teresa , Krach Andrzej , Wasilewski Stanisław

Identyfikatory

DOI

10.24425/ams.2019.129363

Warianty tytułu

PL

Metodyka wyznaczania rozkładu wydzielania metanu w rejonie ściany

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents mathematical models enabling the calculation of the distribution and patterns of methane inflow to the air stream in a longwall seam being exploited and spoil on a longwall conveyor, taking into account the variability of shearer and conveyor operation and simulation results of the min-ing team using the Ventgraph-Plus software. In the research, an experiment was employed to observe changes in air parameters, in particular air velocity and methane concentration in the Cw-4 longwall area in seam 364/2 at KWK Budryk, during different phases of shearer operation in the area of the mining wall in methane hazard conditions. Presented is the method of data recording during the experiment which included records from the mine’s system for automatic gasometry, records from a wireless system of eight methane sensors installed in the end part of the longwall and additionally from nine methane anemometers located across the longwall on a grid. Synchronous data records obtained from these three independent sources were compared against the recording the operating condition of the shearer and haulage machines at the longwall in various phases of their operation (cleaning, cutting). The results of the multipoint system measurements made it possible to determine the volume of air and methane flow across the longwall working, and, consequently, to calculate the correction coefficients for determining the volume of air and methane from measurements of local air velocity and methane concentration. An attempt was made to determine the methane inflow from a unit of the longwall body area and the unit of spoil length on conveyors depending on the mining rate. The Cw-4 longwall ventilation was simulated using the data measured and calculated from measurements and the simulation results were discussed.

PL

W artykule przedstawiono modele matematyczne pozwalające obliczyć rozkład i przebieg dopływu metanu do strumienia powietrza w ścianie z urabianego pokładu i urobku na przenośniku ścianowym z uwzględnieniem zmienności pracy kombajnu i przenośnika oraz wyniki symulacji pracy zespołu wydobywczego z zastosowaniem programu Ventgraph-Plus. W badaniach wykorzystano eksperyment obserwacji zmian parametrów powietrza, a w szczególności prędkości powietrza i stężenia metanu w rejonie ściany Cw-4 w pokładzie 364/2 KWK Budryk w czasie różnych faz pracy kombajnu w rejonie ściany wydobywczej w warunkach zagrożenia metanowego. Przedstawiono sposób rejestracji danych w czasie eksperymentu, który obejmował zapisy z kopalnianego systemu gazometrii automatycznej, rejestracje w systemie bezprzewodowych w liczbie 8 sztuk czujników metanu zabudowanych w końcowej części ściany oraz dodatkowo 9 sztuk meta-anemometrów zabudowanych w przekroju poprzecznym ściany na kratownicy. Synchroniczne zapisy danych pozyskane z tych trzech niezależnych źródeł porównano na tle zapisu stanu pracy kombajnu oraz maszyn odstawy w ścianie w różnych fazach ich pracy (czyszczenie, cięcie). Wyniki pomiarów systemem wielopunktowym pozwoliły wyznaczyć strumień objętości powie-trza i metanu w przekroju wyrobiska ścianowego i w następstwie obliczyć współczynniki korekcyjne dla wyznaczania strumienia objętości powietrza i metanu z pomiarów miejscowych prędkości powietrza i stężenia metanu. Podjęto próbę wyznaczenia wielkości dopływu metanu z jednostki powierzchni calizny ściany oraz z jednostki długości urobku na przenośnikach w zależności od prędkości urabiania. Wykonano symulację przewietrzania ściany Cw-4 z wykorzystaniem zmierzonych i obliczonych z pomiarów danych oraz omówiono wyniki symulacji.

Słowa kluczowe

EN

methane hazard; monitoring system; mine ventilation; sources of methane inflow at the longwall

PL

wentylacja kopalń; zagrożenie metanowe; system monitoringu; źródła dopływu metanu w ścianie

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2019
• Tom: Vol. 64, no. 3
• Strony: 467--485
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Dziurzyński Wacław

• Strata Mechanics Research Institute Pas, 27 Reymonta Str., 30-059, Kraków, Poland

autor

Palka Teresa

• Strata Mechanics Research Institute Pas, 27 Reymonta Str., 30-059, Kraków, Poland

autor

Krach Andrzej

• Strata Mechanics Research Institute Pas, 27 Reymonta Str., 30-059, Kraków, Poland

autor

Wasilewski Stanisław

• Strata Mechanics Research Institute Pas, 27 Reymonta Str., 30-059, Kraków, Poland

Bibliografia

• [1] Airuni A.T., 1987. Prognozirowanie i priedotwraszczienie gazodynamiczieskich jawlienij w ugolnych szachtach. Moskwa, „Nauka”.
• [2] Blecharz B., Dziurzyński W., Krach A., Pałka T., 2003. Symulacja przepływu mieszaniny powietrza i metanu w rejonie ściany, z uwzględnieniem procesu urabiania i odstawy węgla. Mechanizacja i Automatyzacja Górnictwa 3-4, 55-67.
• [3] Drzęźla B., Badura H., 1980. Przybliżony rozkład stężenia metanu emitowanego z urobku. Archiwum Górnictwa 25, 2.
• [4] Dziurzyński W., Krach A., 2001. Mathematical model of methane emission caused by a collapse of rock mass crump. Archiwum Górnictwa 46, 4.
• [5] Dziurzyński W., 2009. Badania modelowania przepływu mieszania powietrza i gazów w rejonie ściany w aspekcie walidacji wyników komputerowej symulacji. Przegląd Górniczy 11-12, 61-71.
• [6] Dziurzyński W., Krach A., Pałka T., 2001. Prognozowanie rozkładu stężenia metanu w sieci wentylacyjnej z uwzględnieniem systemu monitoringu. Prace IMG PAN 3, 1-2.
• [7] Dziurzyński W., Krach A., Pałka T., Wasilewski St., 2008. Walidacja programu VentZroby z wykorzystaniem wyników eksperymentu „in situ” i z zastosowaniem nowych algorytmów przygotowania danych wejściowych. Prace IMG PAN 10, 1-4, 67-102.
• [8] Dziurzyński W., Pałka T., Krawczyk J., 2013. Ventgraph for Windows, Ventilation Engineer’s Program System for Analyzing the Ventilation Network under Normal and Emergency Conditions – Simulation of Transient Flow of Air and Fire Gases. Transactions of The Strata Mechanics Research Institute, Series: User Guides, ISSN 1509-2593, Cracow, June 2013.
• [9] Dziurzyński W., Krawczyk J., Kruczkowski J., Krach A., Pałka T., Skotniczny P., Janus J., Ostrogórski P., Wasilewski St., 2014. Badania eksperymentalne rozszerzonego systemu wraz z weryfikacją metodami symulacji komputerowych, w tym z wykorzystaniem modeli 3D. Sprawozdanie z realizacji etapu nr 8 projektu strategicznego pt. „Opracowanie systemu gazometrycznego powodującego natychmiastowe wyłączenie energii zasilającej maszyny i urządzenia w przypadku nagłego wypływu metanu ze zrobów do wyrobisk eksploatacyjnych, Raport z projektu PS-8, Biblioteka Pracowni Wentylacji IMG PAN.
• [10] Dziurzyński W., Krach A., Pałka T., 2015. Airflow sensitivity assessment based on the underground mine ventilation systems modeling. Energies 2017, 10, 1451; doi:10.3390/en10101451.
• [11] Dziurzyński W., Krach A., Pałka T., 2018. Shearer control algorithm and identification of control parameters. Arch. Min. Sci. 63, 3, 537-552.
• [12] Pritchard C.J., 2010. Validation of the Ventgraph program for use in metal/non-metal mines. Proceedings of the 13th US Mine Ventilation Symposium, Sudbury, Canada.
• [13] Schatzel J., Karacan C.O., Krog R.B., Esterhuizen G.S., Goodman V.R., 2008. Guidelines for the Prediction and Control of Methane Emissions on Longwalls. NIOSH, Circular 9502, Pittsburgh.
• [14] Schatzel J., Dougherty H., Krog R.B., 2017. Methane emissions and airflow patterns on a longwall face: Potential influences from longwall gob permeability distributions on a bleederless longwall. Trans. Soc. Min. Metall. Explor. Inc. 342 (1), 51-61. doi:10.19150/trans.8108.
• [15] Tarasow B.G., Kołmakow W.A., 1978. Gazowyj barjer ugolnych szacht. Moskwa „Niedra”, (1978).
• [16] Wasilewski S., Branny M., 2008. A preliminary study of the unsteady states of the ventilation parameters at the longwall face during the shearer operation. Proceedings of 12th U.S./North American Mine Ventilation Symposium, June, 2008, Reno, Nevada, USA, 107-114.