Determination of the zone endangered by methane explosion in goaf with caving of longwalls ventilated on „Y” system

• Autorzy: Brodny J. , Tutak M.

Identyfikatory

DOI

10.12914/MSPE-05-04-2016

Warianty tytułu

PL

Wyznaczenie strefy zagrożonej wybuchem metanu w zrobach zawałowych ściany eksploatacyjnej przewietrzanej systemem na „Y”

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

One of the most dangerous and most commonly present risks in hard coal mines is methane hazard. During exploitation by longwall system with caving, methane is emitted to mine heading from the mined coal and coal left in a pile. A large amount of methane also flows from neighboring seams through cracks and fissures formed in rock mass. In a case of accumulation of explosive methane concentration in goaf zone and with appropriate oxygen concentration and occurrence of initials (e.g. spark or endogenous fire), it may come to the explosion of this gas. In the paper there are presented results of numerical analysis of mixture of air and methane streams flow through the real heading system of a mine, characterized by high methane hazard. The aim of the studies was to analyze the ventilation system of considered heading system and determination of braking zones in goaf zone, in which dangerous and explosive concertation of methane can occur with sufficient oxygen concentration equal to at least 12%. Determination of position of these zones is necessary for the selection of appropriate parameters of the ventilation system to ensure safety of the crew. Analysis of the scale of methane hazard allows to select such a ventilation system of exploitation and neighboring headings that ensures chemical composition of mining atmosphere required by regulation, and required efficiency of methane drainage. The obtained results clearly show that numerical methods, combined with the results of tests in real conditions can be successfully used for the analysis of variants of processes related to ventilation of underground mining, and also in the analysis of emergency states.

PL

ednym z najbardziej niebezpiecznych i najczęściej występujących zagrożeń w kopalniach węgla kamiennego jest zagrożenie metanowe. Przy eksploatacji systemem ścianowym z zawałem skał, metan wydziela się do wyrobisk górniczych z urabianego oraz pozostawionego w zawale węgla. Duża ilość metanu dopływa także z pokładów sąsiednich przez powstałe w górotworze szczeliny i spękania. W przypadku nagromadzenia się metanu o stężeniu wybuchowym w zrobach zawałowych i przy odpowiednim stężeniu tlenu oraz wystąpieniu inicjału (np. iskra lub pożar endogeniczny), może dojść do wybuchu tego gazu. W artykule przedstawiono wyniki analizy numerycznej przepływu mieszaniny strumienia powietrza i metanu przez rzeczywisty układ wyrobisk jednej z kopalń, charakteryzującej się dużym zagrożeniem metanowym. Celem badań była analiza systemu wentylacyjnego rozpatrywanego układu wyrobisk oraz wyznaczenie w zrobach ściany zawałowej stref, w których mogą wystąpić niebezpieczne, wybuchowe stężenia metanu przy dostatecznym stężeniu tlenu wynoszącym min. 12%. Wyznaczenie położenia takich stref jest konieczne dla doboru odpowiednich parametrów systemu wentylacyjnego w celu zapewnienia bezpieczeństwa pracy załogi. Analiza skali zagrożenia metanowego pozwala na dobranie takiego systemu przewietrzania ściany eksploatacyjnej i sąsiednich wyrobisk, który zapewni wymagany przepisami skład chemiczny atmosfery kopalnianej, a także wymaganą efektywność procesu odmetanowania. Uzyskane rezultaty jednoznacznie dowodzą, iż metody numeryczne, w połączeniu z wynikami badań w warunkach rzeczywistych mogą z powodzeniem być stosowane do wariantowych analiz procesów związanych z przewietrzaniem podziemnych wyrobisk górniczych, a także w analizach stanów awaryjnych.

Słowa kluczowe

EN

internet marketing; Internet of things (IoT); advertising

PL

zagrożenie metanowe; zroby zawałowe; CFD; ANSYS Fluent

• Wydawca: STE GROUP
• Czasopismo: Management Systems in Production Engineering
• Rocznik: 2016
• Tom: nr 4 (24)
• Strony: 247--251
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys.

Twórcy

autor

Brodny J.

• Silesian University of Technology, Faculty of Organisation and Management Institute of Production Engineering, ul. Roosevelta 26-28, 41-800 Zabrze, POLAND

autor

Tutak M.

• Silesian University of Technology, Faculty of Mining and Geology Institute of Mining ul. Akademicka 2, 44-100 Gliwice, POLAND

Bibliografia

• [1] Ansys Fluent Theory Guide 14.0, 2011.
• [2] K. Kurus and B. Białecka. „Analysis of safety at work rate in chosen mines of Upper Silesian Coal Basin”, in Management Systems in Production Engineering, vol. 4(8), 2012, pp. 19-24.
• [3] J. Brodny and M. Tutak. „Numerical analysis of airflow and methane emitted from the mine face in a blind dog heading”, in Management Systems in Production Engineering, vol. 2(18), 2015, pp. 110-118.
• [4] J. Kabiesz et al. Raport roczny o stanie podstawowych zagrożeń naturalnych i technicznych w górnictwie węgla kamiennego, Katowice: Główny Instytut Górnictwa, 2014.
• [5] A. Klimanek. „Numerical modelling of natural draft wet-cooling towers”, in Archives Computers Methods Engineering, vol. 20(1), 2013, pp. 61-109.
• [6] B. Kozłowski. Zagrożenie wyrzutami gazów i skał w górnictwie węglowym, Warszawa-Kraków: Państwowe Wydawnictwo Naukowe, 1980.
• [7] J.C. Kurnia, A.P. Sasmito and A.S. Mujumdar. Computational study of thermal management in underground coal mines: effect of operating ventilation parameters, Singapore: National University of Singapore, 2012.
• [8] J.C. Kurnia, A.P. Sasmito and A.S. Mujumdar. „CFD simulation of methane dispersion and innovative methane management in underground mining faces”, in Applied Mathematical Modelling, vol. 38(14), 2014, pp. 3467-3484.
• [9] J.C. Kurnia, A.P. Sasmito and A.S. Mujumdar. „Simulation of a novel intermittent ventilation system for underground mines”, in Tunnelling and Underground Space Technology, vol. 42, 2014, pp. 206-215.
• [10] M. Tutak. „Numerical analysis of influence of exogenous fire in dog heading on parameters of the air stream flowing through this heading”, in Management Systems in Production Engineering, vol. 2(14), 2014, pp. 76-80.
• [11] K.K. Veersteg and W. Malalasekera. An Introduction to Computational Fluid Dynamics: The Finite Volume Method, Pearson Education, 2007.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.