Optimization of the composition of fly ashwater mixture in terms of minimizing seepage water and the possibility of gravitational hydrotransport into the underground workings

• Autorzy: Popczyk M.

Identyfikatory

DOI

10.24425/122584

Warianty tytułu

PL

Optymalizacja składu hydromieszaniny popiołowo-wodnej pod kątem minimalizacji wody nadmiarowej i możliwości hydrotransportu grawitacyjnego do wyrobisk podziemnych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

For years, the Polish hard coal mining has been struggling with the problem of fire hazards in areas with coal residue, mainly in goafs. Currently, a common method of limiting this hazard is the fire prevention involving use of fine-grained hydromixtures based on power generation waste, mainly fly ashes. The hydromixture is introduced into the caving zone created by the advancement of exploitation face and its task is to fill in voids, limiting the possibility of access to the mine air oxygen to a minimum. The first part of the article presents theoretical fundamentals of determining the parameters of gravitational hydraulic transport of water and ash hydromixtures used in the mining pipeline systems. Each hydromixture produced based on fine-grained wastes is characterized by specified rheological parameters that have a direct impact on the future flow parameters of a given pipeline system. Additionally, the gravitational character of the hydraulic transport generates certain limitations concerning the so-called correct hydraulic profile of the system in relation to the applied hydromixture characterized by required rheological parameters that should ensure safe flow at a correct efficiency. This paper shows an example of optimisation of the composition of a selected fly ash-water hydromixture in relation to its capacity for hydrotransport in gravity pipeline installations, as well as the amount of excess water that will always drain from the location of feeding the hydromixture to the underground workings.

PL

Polskie górnictwo węgla kamiennego od lat boryka się z problematyką zagrożenia pożarowego powstającego w miejscach pozostawienia resztek węgla głównie w zrobach zawałowych. Obecnie powszechną metodą ograniczenia tego zagrożenia jest stosowanie profilaktyki pożarowej wykorzystującej hydromieszaniny drobnofrakcyjne wykonane na bazie odpadów energetycznych, głównie popiołów energetycznych. Hydromieszanina taka wprowadzana jest do przestrzeni zawałowej powstałej za postępem frontu eksploatacyjnego, a jej zadaniem jest wypełnienie wolnych przestrzeni przy ograniczeniu do minimum możliwości dostępu do tlenu z powietrza kopalnianego. W artykule w pierwszej części przedstawiono podstawy teoretyczne wyznaczania parametrów grawitacyjnego hydrotransportu hydromieszanin popiołowo-wodnych stosowanych w kopalnianych instalacjach rurociągowych. Każda hydromieszanina wykonana na bazie odpadów drobnofrakcyjnych charakteryzuje się określonymi parametrami reologicznymi, które mają bezpośredni wpływ na przyszłe parametry przepływu w danej instalacji rurociągowej. Dodatkowo charakter grawitacyjny hydrotransportu generuje jego ograniczenia związane z tzw. poprawnym profilem hydraulicznym instalacji w odniesieniu do zastosowanej hydromieszaniny o wymaganych parametrach reologicznych, które powinny zapewniać bezpieczeństwo przepływu z odpowiednią wydajnością. W artykule przedstawiono przykład optymalizacji składu wybranej hydromieszaniny popiołowowodnej z punktu widzenia możliwości jej hydrotransportu w grawitacyjnych instalacjach rurociągowych, a także ilości wody nadmiarowej, która zawsze będzie odciekać z miejsca podawania hydromieszaniny do wyrobisk podziemnych.

Słowa kluczowe

EN

gravitational hydrotransport; hard coal mining; waste recovery

PL

hydrotransport grawitacyjny; górnictwo węgla kamiennego; odzysk odpadów

• Wydawca: Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN ; Komitet Zrównoważonej Gospodarki Surowcami Mineralnymi PAN
• Czasopismo: Gospodarka Surowcami Mineralnymi
• Rocznik: 2018
• Tom: T. 34, z. 3
• Strony: 151--166
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Popczyk M.

• Silesian University of Technology, Gliwice, Poland

Bibliografia

• [1] Izak, P. 2015. Rheology in ceramics (Reologia w ceramice). Monografia. Kraków: Wyd. AGH, 2015 (in Polish).
• [2] Palarski, J. 1981. Hydrotransport. Warszawa: WNT (in Polish).
• [3] Palarski, J. 1997. Fill transportation and Sedimentation Mechanisms For Stope Filling, 9th, International Conference on Transport and Sedimentation of Solid Particles, 25 Kraków, Poland.
• [4] Palarski, J. 1998. Design and use of Backfill for Support in Polish Coal Mines. Sixth Int. Symposium on Mining with Backfill 7, Brisbane, Australia, 14–16.04.1998.
• [5] Pomykała et al. 2012 – Pomykała, R., Stempkowska, A. and Łyko, P. 2012. Rheological properties of slime waste from hard coal processing. AGH Journal of Mining and Geoengineering. vol. 36 no. 4, Kraków.
• [6] Popczyk, M. 2002. Ecological and mining aspects of the industrial use of energy and post-flotation waste in underground mines. (Ekologiczne i górnicze aspekty przemysłowego wykorzystania odpadów energetycznych i poflotacyjnych w podziemiach kopalń). Unpublished work. Gliwice (in Polish).
• [7] Popczyk, M. 2017. The impact of changes in the rheological parameters of fine-grained hydromixtures on the efficiency of a selected industrial gravitational hydraulic transport system. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering.
• [8] Plewa, F. and Mysłek, Z. 2001. Industrial waste management in underground mining technologies (Zagospodarowanie odpadów przemysłowych w podziemnych technologiach górniczych). Gliwice: Wyd. Politechniki Śląskiej (in Polish).
• [9] Plewa et al 1997 – Plewa, F., Mysłek, Z. and Strozik, G. 1997. Parameters of hydraulic caulking for goafs with small-fraction waste. III Geomechanics School (Parametry hydraulicznego doszczelniania zrobów zawałowych odpadami drobnofrakcyjnymi). III Szkoła Geomechaniki, Ustroń (in Polish).
• [10] Popczyk, M. and Plewa, F. 2004. Investigationson the properties of solidification mixtures based on waste from thermal processes (group of waste 10) and waste generated during the flushing and purification of minerals (waste code 010412) from the ZG Piekary mechanical coal processing plant for their use underground mining technologies. (Badania własności mieszanin zestalających na bazie odpadów z procesów termicznych (grupa odpadów 10) i odpadów powstających przy płukaniu i oczyszczaniu kopalin (kod odpadu 010412) pochodzących z zakładu mechanicznej przeróbki węgla ZG „Piekary” pod kątem możliwości ich zastosowania w podziemnych technologiach (wyrobiskach) górniczych). Unpublished work. Gliwice (in Polish).
• [11] Strozik G. 2018. Design of underground mine voids filling operations in difficult flow conditions of fly ash – water mixtures. IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science 174, 012014. DOI: 10.1088/1755-1315/174/1/012014.

Uwagi

PL

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