Metoda oznaczania skłonności węgla do samozapalenia w warunkach temperatury pierwotnej skał

• Autorzy: Słowik Stanisław

Warianty tytułu

EN

Method for determining the propensity of coal to spontaneous combustion in the conditions of primary rock temperature

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono metodę oznaczania skłonności węgla do samozapalenia, gdzie temperatura rozpoczęcia procesu samozagrzewania odpowiada temperaturze otoczenia (skał). Problemem w tym przypadku, na który szczególnie zwrócono uwagę, jest to, że w warunkach zalegania pokładu węgla temperatura otoczenia jest zmienna. W pierwszej części artykułu przeanalizowano jak wpływa na proces samozagrzewania temperatura rozpoczęcia tego procesu i jego zakończenia. W oparciu o to ustalono, dla jakiego przedziału temperatury będzie sformułowany wskaźnik samozapalności. Następnie wyprowadzono metodę oznaczania skłonności węgla do samozapalenia, która jest zależnością funkcyjną f: T → SMP przyporządkowującą dwa zbiory, temperaturę rozpoczęcia procesu samozagrzania T i wskaźnik samozapalności SMP. Istotą uzyskanej funkcji jest całka oznaczona wyprowadzona z równania różniczkowego opartego o równanie Arrheniusa, która określa czas, po jakim w warunkach adiabatycznych następuje przejście układu od temperatury rozpoczęcia procesu samozagrzewania T0 do temperatury zapłonu Tz. Wskaźnik samozapalności dla zmiennej temperatury początkowej SMP(T= T0) został wyprowadzony w zakresie temperatury T0 = 295 do 325 ºK (22 do 52ºC). W końcowej części artykułu omówiono sposób podziału grupowego, który uwzględnia zmienną skłonność węgla do samozapalenia w zakresie temperatury T0 = 295 do 325 ºK (22 do 52ºC). Przedstawiono w jaki sposób ustalono 5-grupowy podział skłonności węgla do samozapalenia. Pokazano również, na przykładzie 953-elementowej próby węgli jak zmienia się skłonność do samozapalenia wraz ze zmianą temperatury początkowej samozagrzewania.

EN

The article presents a method for determining the propensity of coal to spontaneous combustion, in which the start temperature of the self-heating process correspond to the ambient temperature (rocks). The problem in this case, which is particularly noteworthy, is that in the conditions of depositing the coal seam, the ambient temperature is variable. In the first part of the article it was analyzed how the temperature of the start of this process and its ending affects the self-heating process. On the basis of this, it was determined for which temperature range the self-ignition index will be formulated. Next, a method for determining the propensity of coal for spontaneous ignition was derived, which is a functional relationship f: T → SMP assigning two sets, the start temperature of the self-heating process T and the SMP self-ignition index. The essence of the obtained function is the definite integral derived from the differential equation based on the Arrhenius equation, which determines the time after which, in adiabatic conditions, the system passes from the start temperature of the self-heating process T0 to the ignition temperature Tz. The spontaneous combustion index for variable initial temperature SMP(T= T0) was derived in the temperature range T0 = 295 to 325 ºK (22 to 52ºC). In the final part of the article it was discussed the group division method, which takes into account the variable propensity of coal to self-ignition in the temperature range T0 = 295 to 325 ºK (22 to 52ºC). It was presented how the 5-group of coal propensity distribution for self-ignition was established. It was also shown, on the example of 953 elements of coal samples, how the propensity to spontaneous combustion changes with the change of the initial temperature of self-heating.

Słowa kluczowe

PL

węgiel; samozapalność; skłonność do samozapalenia; wskaźnik samozapalności SMP; temperatura pierwotna skał; podział grupowy skłonności węgla do samozapalenia

EN

coal; spontaneous combustion; propensity to spontaneous combustion; SMP spontaneous combustion index; primary temperature of rocks; group classification of coal susceptibility to spontaneous combustion

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Górnictwa
• Czasopismo: Przegląd Górniczy
• Rocznik: 2019
• Tom: T. 75, nr 8
• Strony: 40--49
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Słowik Stanisław

• Główny Instytut Górnictwa w Katowicach

Bibliografia

• [1] BANERJEE S.C. 2008 - Spontaneous Combustion of Coal and Mine Fires. Taylor and Francis.
• [2] BEAMISH B.B., BARAKAT M.A., ST. GEORGE J.D. 2001 – Spontaneouscombustion propensity of New Zealand coals under adiabatic conditions. International Journal of Coal Geology Volume 45, Issues 2–3, January 2001, Pages 217-224.
• [3] CLEMENS A.H., MATHESON T.W., ROGERS D.E. 1991 - Low temperature oxidation studies of dried New Zealand coals. Fuel Volume 70, Issue 2, February 1991, Pages 215-221.
• [4] HUMPHREYS D.R. 1979 - A study of the propensity of Queensland coals to spontaneous combustion. The University of Queensland.
• [5] KNECHTEL J., GAPIŃSKI D. 2005 - Zaktualizowane mapy izolinii temperatury pierwotnej skał kopalń Górnośląskiego Zagłębia Węglowego (GZW). Główny Instytut Górnictwa, Katowice.
• [6] KRAUSE E., DZIURZYŃSKI W. 2015 - Projektowanie eksploatacji pokładów węgla kamiennego w warunkach skojarzonego zagrożenia metanowo-pożarowego. Główny Instytut Górnictwa, Katowice.
• [7] KUCHTA J.M., ROWE V.R., BURGESS D.S. 1980 - Spontaneous combustion susceptibility of U.S. coals. U.S. Dept. of the Interior, Bureau of Mines.
• [8] LUSZNIEWICZ A., SŁABY T. 2008 - Statystyka z pakietem komputerowym STATISTICA PL. Teoria i zastosowania. Wydawnictwo C.H. Beck.
• [9] MUZYCZUK J., KOŁODZIEJCZYK B. 1985 - Geneza i prewencja pożarów endogenicznych w kopalniach węgla. SITG. Katowice.
• [10] PN-90/G- 04502 Węgiel kamienny i brunatny. Metody pobierania i przygotowywania próbek do badań laboratoryjnych.
• [11] PN-93/G- 04558 Węgiel kamienny. Oznaczenie wskaźników samozapalności.
• [12] REN T.X., EDWARDS J.S., CLARKE D. 1999 - Adiabatic oxidation study on the propensity of pulverised coals to spontaneous combustion. Fuel Volume 78, Issue 14, November 1999, Pages 1611-1620.
• [13] SŁOWIK S. 2006 - Nowy sposób klasyfikacji i interpretacji wyników badań skłonności węgla do samozapalenia. WUG „Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie” nr 5.
• [14] SŁOWIK S. 2008 - Klasyfikacja węgla pod kątem skłonności do samozapalenia. Prace Naukowe GIG – Górnictwo i Środowisko, nr 1.
• [15] STRUMIŃSKI A. 1987 - Zwalczanie pożarów podziemnych w kopalniach. Wydawnictwa PAN, Zakład Narodowy im. Ossolińskich, Wrocław.
• [16] TRENCZEK S. 2007 - Głębokość prowadzenia robót górniczych a zagrożenia aerologiczne. „Przegląd Górniczy” nr 6.
• [17] TRENCZEK S, 2008 - Poziom potencjalnego samozagrzewania węgla w świetle badań. Archiwum górnictwa 53/2.
• [18] WACŁAWIK J., CYGANKIEWICZ J., BRANNY M. 2000 - Niektóre zagadnienia pożarów endogenicznych. Biblioteka Szkoły Eksploatacji Podziemnej.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).