Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Badania przebiegu wybuchów metanu w warunkach wyrobisk doświadczalnych GIG KD Barbara

Cybulski K., Dyduch Z., Hildebrandt R., Koptoń H.

Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN

|

2018

|

nr 103

29--40

PL

Wybuchy metanu są jednym z największych zagrożeń w polskim górnictwie węglowym i niestety ciągle przyczyną wielu katastrof. Stały wzrost głębokości eksploatacji węgla w warunkach wysokiej koncentracji wydobycia powoduje zwiększenie metanonośności bezwzględnej i ciśnienia złożowego metanu z wybieranych pokładów. Sytuacja ta przekłada się bezpośrednio na wzrost poziomu zagrożeń wynikających z obecności metanu w podziemnym środowisku pracy. Oczywiste wydaje się zatem podjęcie wzmożonych prac badawczych, które pozwolą na opracowanie odpowiednich rozwiązań wykluczających ryzyko wystąpienia katastrof górniczych, wynikających z zapalenia i/lub wybuchu metanu. Nieodzownym elementem takiego podejścia jest, oprócz rozwoju metod profilaktyki zagrożenia metanowego, bardzo dokładne rozpoznanie mechanizmów samego przebiegu spalania i wybuchu tego gazu. W artykule przedstawiono sposób przeprowadzania i przykładowe wyniki badań wybuchów metanu w chodniku doświadczalnym 400 m Kopalni Doświadczalnej Barbara Głównego Instytutu Górnictwa. Badano dwa różne mechanizmy wydzielania się metanu do wyrobiska górniczego: gwałtowne uwolnienie znacznej objętości metanu i ciągły, stosunkowo wolny wypływ określonej ilości gazu do wyrobiska. Dokonano analizy wpływu sposobu wydzielania się metanu na rozkład stężeń gazu oraz, w zależności od tego rozkładu, na przebieg jego wybuchu lub spalania. Zgromadzone dane charakteryzują zjawiska termodynamiczne, które określają poziom zagrożenia związanego z wybuchem. Przeprowadzone na dużą skalę badania umożliwiły również oszacowanie ryzyka powstania warunków wystarczających do wybuchu pyłu węglowego, zapoczątkowanego wybuchem metanu. Duża skala doświadczeń i zastosowany system ciągłej rejestracji przebiegu wybuchu pozwoliły na identyfikację i wyodrębnienie specyficznych cech propagacji frontu płomienia i fali ciśnienia w podziemnych wyrobiskach górniczych. Po raz pierwszy przebiegi doświadczeń były rejestrowanie za pomocą systemu kamer rozmieszczonych w chodniku doświadczalnym.

EN

Methane explosions are among the greatest hazards in the Polish coal mining industry and unfortunately continue to cause many catastrophes. The constant growth of the depth of coal exploitation in the conditions of the high concentration of mining causes the increase of absolute methane content and methane seam pressure from the mined seams. This situation directly affects the increase in the level of methane hazard in the underground work environment. It is therefore obvious to undertake intensive research that will allow for the development of appropriate solutions that help to exclude the risk of mining catastrophes resulting from the ignition and/or methane explosion. In addition to the development of methane hazard prevention methods, an indispensable element of this approach is a very accurate identification of the mechanisms of the combustion and explosion of this gas. The article presents the method of investigation and examples of results of methane explosions carried out in the 400 m experimental gallery of the Experimental Mine “Barbara” of the Central Mining Institute – the only large scale underground experimental facility in Europe. An analysis has been performed of the influence of the methane release into mining workings on the distribution of the gas concentration and on the course of its explosion or combustion. The data collected characterizes thermodynamic phenomena that form the basis for determining the level of the explosion hazard. Large scale studies have also allowed to assess the risk of conditions that are sufficient for the development of a coal dust explosion initiated by methane explosions. The large scale of the experiments and the system of continuous recording of the course of the experiments allowed the specific characteristics of the methane explosion and burning in underground mining workings to be identified and isolated. For the first time, the course of experiments was recorded via a camera system deployed along the gallery.

2

Ocena poprawności kontroli metanu na skrzyżowaniu ściany z chodnikiem wentylacyjnym w świetle wyników symulacji rozkładu metanu na modelu geometrycznym

Koptoń H., Wierzbiński K.

Systemy Wspomagania w Inżynierii Produkcji

|

2018

|

Vol. 7, iss. 1

231--240

PL

W przypadku przewietrzania ścian sposobem na „U” po caliźnie węglowej strefa wysokich koncentracji metanu w zrobach za ścianą znajduje się w bezpośrednim sąsiedztwie wyrobiska ścianowego, szczególnie w rejonie skrzyżowania ściany z chodnikiem wentylacyjnym. Dlatego też, monitoring zagrożenia metanowego w rejonie tego skrzyżowania ma wpływ na bezpieczeństwo robót. W referacie opisano wybrane wyniki badań przeprowadzonych w czasie realizacji w Głównym Instytucie Górnictwa w latach 2012-2015 projektu AVENTO, którego jednym z celów było opracowanie metodologii monitoringu i oceny zagrożenia metanowego w kopalni.

EN

When longwalls are ventilated using the "U" type system along body of coal, the zone with high methane concentration in gobs behind longwall is present directly near longwall working, in particular in the area of the intersection of the longwall with the ventilation roadway. Therefore, the monitoring of methane hazard in the area of this intersection has influence on the safety of works. This paper presents selected results of studies carried out within the framework of the project AVENTO that was implemented between 2012-2015 in the Central Mining Institute, and which one of the objectives was to develop a methodology for monitoring and assessment of methane hazard in a mine.

3

Zagrożenie metanowe przy prowadzeniu robót górniczych w aspekcie własności sorpcyjnych węgla

Koptoń H.

Przegląd Górniczy

|

2017

|

T. 73, nr 2

39--43

PL

Badania nad desorpcją metanu zawartego w pokładach węgla stanowią ważne i aktualne wciąż zagadnienie, zarówno w aspekcie zapewnienia bezpieczeństwa prowadzonych robót górniczych, jak i w aspekcie ochrony środowiska. Pomagają one rozpoznać mechanizm fizykochemiczny tego zjawiska w naturze, określić zespół czynników i parametrów mających wpływ na jego przebieg oraz dostarczyć danych wejściowych dla modeli opisujących wydzielanie metanu do wyrobisk w wyniku prowadzenia robót górniczych. Z badań prowadzonych w Głównym Instytucie Górnictwa w latach 2006-2016 wynika, że w warunkach prowadzenia robót górniczych w metanowym złożu, decydujący wpływ na poziom, jak i kinetykę wydzielania się metanu mają własności sorpcyjne węgla. W artykule przedstawiono wybrane wnioski z analizy literaturowej, jak i przeprowadzonych badań laboratoryjnych w przedmiotowym zakresie.

EN

Research on desorption of methane contained in coal seams are an important and still current issue, both in terms of ensuring the safety of mining operations, as well as in terms of environmental protection. They help identify physicochemical mechanism of this phenomenon in nature, and determine a combination of factors and parameters affecting its course and provide input data for models describing the release of methane into the workings as a result of mining operations. Research carried out at the Central Mining Institute in the years 2006-2016 show, that during the conducting of mining operations in methane deposit, a decisive impact on the level and kinetics of release of methane have sorption properties of coal. The article presents selected findings from the analysis of literature and laboratory tests carried out in objective scope.

4

Analiza wentylacyjno-metanowa, jako narzędzie dla bieżącej oceny poziomu zagrożenia metanowego w kopalniach węgla kamiennego

Koptoń H., Wierzbiński K.

Systemy Wspomagania w Inżynierii Produkcji

|

2016

|

z. 1 (13)

267--278

PL

W referacie przedstawiono wybrane wyniki badań przeprowadzonych w ramach realizacji w Głównym Instytucie Górnictwa w latach 2012-2015 projektu AVENTO, finansowanego z Funduszu Badawczego Węgla i Stali (RFCS). Jednym z celów projektu było opracowanie zasad i przeprowadzenie bilansów wentylacyjno-metanowych dla rejonów wytypowanych czynnych ścian w oparciu o dane zarejestrowane przez czujniki metanometryczne i czujniki prędkości powietrza wentylacyjnego. Do oceny stanu zagrożenia metanowego zaproponowano wskaźnik, stanowiący stosunek metanowości wentylacyjnej do metanowości kryterialnej. Wzrost wartości wskaźnika wskazuje na wzrost zagrożenia metanowego. W oparciu o wyniki przeprowadzonych badań bilansowania metanu opracowany został algorytm do oceny i wizualizacji zagrożenia metanowego w rejonach czynnych ścian.

EN

The paper presents selected results of the research conducted in the framework of the AVENTO project, funded by the Research Fund for Coal and Steel (RFCS). one of the objectives of this project was to develop the principles and conduct ventilation-methane balances for the operated longwalls areas based on the data registered by the automatic methane sensors and the velocity of the ventilating air. For methane hazard assessment an indicator was proposed, which is the ratio of the ventilation methane bearing capacity to the criteria methane bearing capacity. Increase of this indicator indicates an increase of methane hazard level. Based on the results of the research of methane-ventilation balancing an algorithm for assessment and visualization of methane hazard in the areas of the active longwalls was developed.

5

Uwzględnienie własności sorpcyjnych węgla przy prognozowaniu metanowości bezwzględnej wyrobisk korytarzowych drążonych przy użyciu środków strzałowych

Koptoń H.

Przegląd Górniczy

|

2015

|

T. 71, nr 5

54--60

PL

W artykule przedstawiono założenia metodologii prognozowania absolutnej emisji metanu do wyrobisk chodnikowych napędzanych za pomocą materiałów wybuchowych w kopalniach węgla kamiennego. Metodologia ta została opracowana w 2011 roku, przy wykorzystaniu wyników badań przeprowadzonych w Głównym Instytucie Górnictwa w Katowicach (oraz w polskich kopalniach węgla kamiennego). Metoda ta, w porównaniu z dotychczas używaną, uwzględnia dodatkowo wpływ własności sorpcyjne węgla, kinetykę emisji metanu, jak również kształt i zasięg strefy desorpcji wokół wyrobisk korytarzowych. Prognoza metanowości stanowi zawsze podstawę do racjonalnego doboru środków prewencyjnych w przedmiotowym zakresie, więc w konsekwencji ma istotny wpływ na bezpieczeństwo robót górniczych.

EN

This paper presents the assumptions of forecasting the absolute methane bearing capacity methodology of the roadway workings driven by the use of explosives in the hard coal mines. This methodology was developed in 2011, using the results of investigations carried out in Central Mining Institute in Katowice (and Polish hard coal mines). This method comparing to the previously used ones, takes additionally into consideration the sorption properties influence, kinetics of methane emission as well as the shape and extend of the desorption zone around the roadway workings. The forecast of methane bearing capacity constitutes always the basis for rational selection of methane prophylaxis means, so consequently has a substantial impact on the mining works safety.

6

The balance of methane and ventilation as a tool for methane hazard assessment in the areas of longwalls exploited in hard coal mines

Koptoń H., Wierzbiński K.

Journal of Sustainable Mining

|

2014

|

Vol. 13, iss. 4

40--46

EN

Purpose This article presents an algorithm for the current assessment of methane hazards during the exploitation of longwalls in conditions where there are methane hazards. The algorithm has been developed within the framework of the international AVENTO project (Advanced Tools For Ventilation and Methane Emissions Control), carried out in Poland, inter alia, by the Central Mining Institute in cooperation with Kompania Węglowa SA (KW SA). The algorithm was developed based on the analysis of the ventilation-methane balances for longwall areas, based on the data registered by automatic methane sensors and the velocity of ventilating air. Methods Multiple research methods were used, such as: observation, a questionnaire and statistical methods. The questionnaire was used for the preliminary determination of methane hazards in the longwalls belonging to the industrial partner (KW SA). The polls were used to obtain relevant information about the hazards and means of prevention taken, such as: the methane content in the seam, the emissions of methane into the exploitation workings, the volume of methane drainage, the ventilation system used, and the amount of ventilation air used to combat the methane hazard. Based on the poll’s data, the longwalls with methane emissions in their environment were selected for testing, based on longterm observations of changes in the concentrations of methane in the ventilation air and in the methane drainage net. Methane concentration measurements were based on the values recorded by the methane sensors located in the workings which were considered to be most dangerous. For data processing a statistical method was used. In the research, the average results of the indicated concentrations of methane from the methane sensors were used for the correlation between the average values of methane emission in the region of the longwall or methane drainage, with other parameters, such as absolute pressure changes on the surface, technological processes or cycles in the longwall. For the evaluation of the methane hazard, an indicator was proposed, these being the ratio of the ventilation methane bearing capacity to the criterial methane bearing capacity. An increase of this indicator indicates an increase in the level of methane hazard. Results On the basis of the average daily value of the methane hazard status indicator, an algorithm for the assessment and visualization of methane hazard in the areas of the active longwalls was developed. The algorithm contains a list of technical and organizational actions which should be taken in the event of unfavourable risk assessment of methane hazard, reflecting very high risk or unsafe conditions for conducting further work. Practical implications The proposed algorithm can be used for the ongoing assessment of methane hazard in areas of exploited longwalls in order to support staff in surface control rooms and in ventilation departments. Originality/ value The current assessment of methane hazard in the areas of longwalls which are under methane conditions by means of the developed algorithm will improve the safety of exploitation.

7

Czynniki geologiczno-górnicze i parametry organizacyjno--techniczne wpływające na wydzielanie się metanu do drążonych wyrobisk korytarzowych w kopalniach węgla kamiennego

Koptoń H.

Wiadomości Górnicze

|

2011

|

R. 62, nr 12

693-700

PL

W artykule przedstawiono wyniki analizy warunków geologiczno-górniczych, organizacyjno-technicznych oraz własności fizykochemicznych węgla (ze szczególnym uwzględnieniem własności sorpcyjnych) dla 56 wytypowanych wyrobisk korytarzowych, która pozwoliła na dobór zestawu czynników (zmiennych i parametrów), mogących mieć zasadniczy wpływ na wielkość wydzielania metanu. Analiza statystyczna wykazała wielkość wpływu poszczególnych czynników na wydzielanie się metanu podczas drążenia wyrobisk korytarzowych.

EN

The article presents the results of analysis of geological and mining, organizational and technical conditions, and physical and chemical properties of coal (with particular emphasis on the sorption properties) for 56 selected roadways, which made it possible to select a set of factors (variables and parameters), capable to exert an essential impact on the magnitude of release of methane. Statistical analysis showed the magnitude of the impact of particular factors on the release of methane during driving of roadways.

8

Model matematyczny prognozy wydzielania się metanu do przekopu przecinającego pokład węgla

Koptoń H.

Prace Naukowe GIG. Górnictwo i Środowisko / Główny Instytut Górnictwa

|

2011

|

nr 4

51-64

PL

W artykule przedstawiono równania opisujące model matematyczny prognozy wydzielania się metanu do przekopu przecinającego pokład węgla w kopalniach węgla kamiennego, opracowany na podstawie wyników badań wykonanych w Głównym Instytucie Górnictwa. W prognozie uwzględniono zarówno mechanizm kinetyki wydzielania się metanu, jak i określenie kształtu i zasięgu tzw. strefy desorpcji dla drążonego przekopu. Prognoza taka umożliwia bardziej dokładne określanie ilości metanu wydzielającego się do drążonego przekopu (ze szczególnym uwzględnieniem strefy przyprzodkowej), co stanowi podstawę do właściwego doboru środków profilaktyki metanowej, a zatem ma znaczący wpływ na bezpieczeństwo prowadzenia robót.

EN

The article presents equations describing the mathematical model of prediction of methane emissions into a drift crossing a coal seam in hard coal mines, developed on the basis of results of investigations performed at the Central Mining Institute. The prediction took into consideration the mechanism of methane emission kinetics, as well as determination of the shape and range of the so-called desorption zone for the driven drift. Such a prediction enables more accurate determination of the quantity of methane emitted into the driven drift (with particular regard to the face zone), what constitutes the basis for the appropriate selection of methane prevention agents, and thus has significant impact on the safety of work conducting.

9

Prediction of absolute methane emissions into roadway workings driven by means of heading machines in hard coal mines

Turek M., Koptoń H.

Archives of Mining Sciences

|

2010

|

Vol. 55, no 2

279-294

EN

The article presents formulae describing the mathematical model and assumptions of a new method of prediction of absolute methane emissions into roadways driven by means of heading machines in hard coal mines, developed on the basis of results of investigations carried out at the Central Mining Institute. The results of verification of the new method against the background of methods developed hitherto were presented and a calculational example was given. The developed new prediction method, in relation to the applied methods, takes into consideration additionally the mechanism of methane emission kinetics, as well as the shape and range of the so-called desorption zone for the roadway working. In the light of investigations carried out the new method of prediction of absolute methane emissions enables a more exact determination of the methane quantity emitted into the driven roadway working (with special regard to the zone located close to the face), what constitutes the basis for appropriate selection of methane prevention means, and thus has an essential impact on the safety of work conducting.

PL

W artykule przedstawiono wzory opisujące model matematyczny oraz założenia nowej metody prognozowania meta nowości bezwzględnej wyrobisk korytarzowych drążonych kombajnami w kopalniach węgla kamiennego, opracowanej w oparciu o wyniki badań przeprowadzonych w Głównym Instytucie Górnictwa. Przedstawiono wyniki weryfikacji nowej metody na tle dotychczas opracowanych metod oraz podano przykład obliczeniowy. Opracowana nowa metoda prognozowania, w stosunku do stosowanych metod, uwzględnia dodatkowo mechanizm kinetyki wydzielania się metanu, jak i określenie kształtu i zasięgu tzw. strefy desorpcji dla wyrobiska korytarzowego. W świetle przeprowadzonych badań, nowa metoda prognozowania metanowości bezwzględnej umożliwia bardziej dokładne określenie ilości metanu wydzielającego się do drążonego wyrobiska korytarzowego (ze szczególnym uwzględnieniem strefy przyprzodkowej), co stanowi podstawę do właściwego doboru środków profilaktyki metanowej a zatem ma znaczący wpływ na bezpieczeństwo prowadzenia robót.

10

Metoda prognozowania metanowości bezwzględnej wyrobisk korytarzowych drążonych kombajnami w kopalniach węgla kamiennego

Koptoń H.

Prace Naukowe GIG. Górnictwo i Środowisko / Główny Instytut Górnictwa

|

2009

|

nr 3

53-72

PL

W artykule przedstawiono nową metodę prognozowania metanowości bezwzględnej wyrobisk korytarzowych drążonych kombajnami w kopalniach węgla kamiennego, opracowaną na podstawie wyników badań wykonanych w Głównym Instytucie Górnictwa i będącą tematem pracy doktorskiej autora. Omówiono wyniki weryfikacji stosowanych metod prognozowania w zakresie ich zgodności ze stanem faktycznym, z wykorzystaniem zbioru danych dotyczących wytypowanych losowo 60 wyrobisk korytarzowych drążonych w różnych warunkach geologiczno-górniczych w wybranych kopalniach Kompanii Węglowej SA i Jastrzębskiej Spółki Węglowej SA. Ponadto, przedstawiono wyniki analizy czynników, które mogą mieć zasadniczy wpływ na wielkość wydzielania się metanu z wykorzystaniem metody heurystycznej oraz wyniki statystycznej zależności zweryfikowanego zbioru wytypowanych czynników pod kątem ich wpływu na wydzielanie się metanu podczas drążenia wyrobisk korytarzowych, z uwzględnieniem warunków geologiczno-górniczych, organizacyjno-technicznych, własności fizykochemicznych węgla oraz z uwzględnieniem mechanizmu wydzielania się metanu, jak i rozkładu naprężeń wokół wyrobiska korytarzowego. Model matematyczny prognozy metanowości bezwzględnej wyrobisk korytarzowych drążonych kombajnami został sporządzony na podstawie analiz uzyskanych metodami matematyczno-fizycznymi i empirycznymi. Model ten został zweryfikowany w odniesieniu do rzeczywistego wydzielania się metanu do wytypowanych wyrobisk korytarzowych drążonych w różnych warunkach gazowych. W opracowanej nowej metodzie prognozowania, w stosunku do stosowanych metod, uwzględniono mechanizm kinetyki wydzielania się metanu oraz kształt i zasięg, tzw. strefy desorpcji dla wyrobiska korytarzowego. Nowa metoda prognozowania metanowości bezwzględnej umożliwia bardziej dokładne określenie ilości metanu wydzielającego się do drążonego wyrobiska korytarzowego (ze szczególnym uwzględnieniem strefy przyprzodkowej), co stanowi podstawę do właściwego doboru środków profilaktyki metanowej, a zatem ma znaczący wpływ na bezpieczeństwo prowadzenia robót.

EN

In the article, a new method of prognosing absolute methane content in dog headings driven with heading machines in coal mines, devised on the basis of research results conducted in the Central Mining Institute, which is the subject of doctoral thesis of the author. Verification results were discussed of utilized method of prognosing in the scope of their compliance with the actual state using data file referring to 60 randomly chosen dog headings driven in various geological-mining conditions in selected mines of Kompania Węglowa S.A. and Jastrzębska Spółka Węglowa S.A. [Jastrzębska Coal Company Inc.] Furthermore, results of analysis of factors were presented, which can have profound influence on the amount of methane emission, applying heuristic method as well as results of statistical dependence of verified collection of selected factors with respect to their influence on methane emission during driving dog headings, taking geological-mining conditions, organizational-technical, physio-chemical properties of coal and also the mechanism of methane emission into consideration, as well as stress pattern along the dog heading. Mathematical model of prognosing absolute methane content in dog headings driven with heading machines was complied on the basis of analyses obtained from mathematical-physical and empirical methods. This model was verified in relation to actual methane emission in selected dog headings driven in various gas conditions. In the devised new method of prognosing, in relation to applied methods, a mechanism of kinetics of methane emission was taken into account, as well as shape and scope, so called desorption zones for dog heading. The new method of prognosing absolute methane content allows for more accurate estimation of amount of methane emitted to the dog heading being driven (with particular allowance for the near-front zone), which makes up the basis for appropriate selection of methane preventive means, thus it has considerable influence on the safety of the works carried out.

11

Przegląd i weryfikacja metod prognozowania metanowości bezwzględnej wyrobisk korytarzowych drążonych kombajnami w kopalniach węgla kamiennego

Koptoń H.

Prace Naukowe GIG. Górnictwo i Środowisko / Główny Instytut Górnictwa

|

2007

|

nr 4

51-64

PL

Podstawę stosowanej metodyki prognozowania metanowości bezwzględnej drążonych wyrobisk korytarzowych w polskich kopalniach węgla kamiennego stanowią wyniki badań sprzed ponad 20 lat. Obecnie jednak wyrobiska korytarzowe są drążone w większości przypadków w zupełnie odmiennych warunkach niż te, które były przedmiotem ówczesnych badań. Stosowanie "starych" metod prognozowania wydzielania metanu przy drążeniu wyrobisk korytarzowych skutkuje często dużą rozbieżnością między wynikami prognozy a stanem faktycznym. W artykule przedstawiono przegląd podstawowych metod prognozowania stosowanych w Polsce. Opisano analizę porównawczą wartości metanowości bezwzględnej rzeczywistej drążonych wyrobisk korytarzowych z wartościami prognozowanymi dla realizowanego postępu dobowego i sformułowano wnioski. Do analizy wykorzystano bazę danych zawierającą zestawienie parametrów górniczo-geologicznych i technicznych 168 wyrobisk korytarzowych drążonych kombajnami w pokładach zaliczonych do II, III i IV kategorii zagrożenia metanowego w latach 2004-2006.

EN

The basis of the used prediction methodology of absolute methane content of driven roadway workings in Polish hard coal mines constitute the investigation results from before more than 20 years. However, currently roadway workings are driven in the majority of cases in quite different conditions than those, which were the subject of investigations at that time. The use of "old" methods of methane emission prediction when driving roadway workings results frequently in a high divergence between the prediction effects and the real state. The article presents a review of basic prediction methods used in Poland. The comparative analysis of values of real absolute methane content for the realised daily advance was described and conclusions formulated. In this analysis a data basis containing a list of mining-geological and technical parameters of 168 roadway workings driven by means of heading machines in seams classified among the I, II, III, and IV category of methane hazard in the years 2004-2006 was used.