W artykule autorzy postarają się pokazać, że zarówno temperatura pierwotna skał, jak i strumień objętości powietrza płynącego wyrobiskiem nie mają zasadniczego wpływu na tempo wychładzania górotworu. Zasadniczy wpływ na zasięg strefy wychłodzonego górotworu ma czas przewietrzania wyrobiska. Inaczej przedstawia się kwestia temperatury ociosu (ścian wyrobiska). Wzrost tej temperatury wraz z długością wyrobiska zależy zarówno od temperatury pierwotnej skał, jak i czasu oraz intensywności przewietrzania, przy czym największy wpływ ma ostatni z wymienionych czynników.
EN
In the paper, the authors will try to present that both the primary rock temperature and the stream of the air flowing through the working do not have a crucial influence on the pace of cooling of the rock mass. The significant influence on the reach of the cooling zone of the rock mass has the time of ventilating the working area. A different situation takes place when it comes to the temperature of the sidewall. The increase of the temperature together with the length of the working area depends both on the primary rock temperature as well as on the intensity of ventilating, yet the latter factor plays the most significant role.
Dla zbadania wpływu głębokości eksploatacji węgla na ilość ciepła traconego przez górotwór zastosowano metodę symulacji numerycznych. W pracy rozważa się oddziały wydobywcze składające się z chodnika podścianowego, ściany eksploatacyjnej i chodnika nadścianowego. Do każdego z rejonów powietrze świeże od szybu wdechowego doprowadzane jest przekopem głównym i pochylnią do pokładu węglowego. Rozważa się oddziały wydobywcze, na których temperatura pierwotna skał wynosi odpowiednio: 35÷37°C (najpłytszy), 40÷42°C, 45÷47°C oraz 50÷52°C (najgłębszy). Dane początkowe do obliczeń dla wszystkich oddziałów przyjęto takie same, za wyjątkiem temperatury pierwotnej skał i wysokości geodezyjnych, na których zlokalizowane są badane wyrobiska. Wykonano alternatywne prognozy klimatyczne, przy czym potencjał chłodniczy w każdym wariancie dobrano tak, aby prognozowana temperatura powietrza mierzona termometrem suchym była nie wyższa od 33°C. Dla takich warunków (korzystając z metody różnic skończonych) wyznaczono strefy wychłodzenia górotworu otaczającego wyrobiska korytarzowe i ścianowe każdego z wymienionych rejonów wydobywczych. Po porównaniu ze sobą wyników obliczeń wykonanych dla poszczególnych oddziałów wydobywczych stwierdzono, że ilość ciepła oddawana przez górotwór do najgłębiej położonych wyrobisk (zlokalizowanych na głębokości, na której temperatura pierwotna skał wynosi 50÷52°C) jest czterokrotnie większa od ilości ciepła oddawanej przez górotwór do wyrobisk położonych najpłycej (zlokalizowanych na głębokości, na której temperatura pierwotna skał wynosi 35÷37°C). Oddział wydobywczy, w którym temperatura pierwotna skał wynosi 40÷42°C otrzymuje od górotworu dwa razy tyle ciepła co oddział najpłytszy. W podsumowaniu zwrócono uwagę, że prowadzenie wydobycia na dużej głębokości jest związane z koniecznością stosowania klimatyzacji. Zatem trzeba ponieść dodatkowe koszty związane z chłodzeniem powietrza. Koszty te jednak mogą się częściowo zwrócić, jeśli zagospodaruje się ciepło oddawane przez górotwór. Ciepło to można odprowadzić na powierzchnię, np. z gorącą wodą (o temperaturze powyżej 40°C) z chłodnic wyparnych ziębiarek, pracujących na dole kopalni i wykorzystać do celów komunalnych lub do zasilania ziębiarek amoniakalnych zabudowanych na powierzchni.
EN
A method of numerical simulations has been used for investigating the impact of coal mining depth on the heat emitted by the rock mass. This work deals with the mining districts consisting of the lower longwall gate, longwall face and the upper longwall gate. For each district, fresh air is supplied from the exhaust shaft through the main drift and ramp into a coal deposit. The mining districts considered have been those in which the primary rock temperature is as follows: 35÷37°C (the shallowest one), 40÷42°C, 45÷47°C and 50÷52°C (the deepest one). Input data for calculations for all districts have been assumed the same, except the primary temperature of rocks and geodetic heights, at which investigated workings are being located. Alternative climate predictions have been performed. Cooling potential in all variants have been chosen in such a way so that the predicted air temperature measured with dry-bulb thermometer is not higher than 33°C. For such conditions, the cooling zones of the rock mass surrounding gallery and longwall workings have been determined for each of mentioned mining area (applying the finite difference method). Based on a comparison of the results of calculations performed for the individual mining districts it has been stated that the amount of heat emitted by the rock mass into the deepest workings (located at a depth where the primary rock temperature is 50÷52°C) is four times higher than the amount emitted by the rock mass into the workings located at the shallowest depths (located at the depth at which the primary rock temperature is 35÷37°C). The mining district, in which the primary rock temperature is 40÷42°C, obtains from the rock mass twice as much heat as the shallowest district. In the summary it has been pointed out that carrying out exploitation at large depths requires use of air conditioning. Thus, additional costs associated with air cooling have to be incurred. These can, however, be partially recouped if the heat emitted by the rock mass is to be utilized. This heat can be transported to the surface e.g. with hot water (at temperature above 40°C) from evaporative coolers of chillers operating underground and then used for municipal purposes or to power ammonia chillers installed on the surface.
W artykule proponuje się dokonywanie oceny cieplnych warunków pracy w miejscach gorących na podstawie bilansu ciepła (energii) i wilgoci (masy). Korzystając z programu numerycznego, opracowanego w ramach projektu badawczego: „Modelowanie wymiany ciepła między organizmem górnika a otoczeniem jako podstawa oceny mikroklimatu w gorących wyrobiskach kopalń głębokich", opracowano wykresy mogące służyć pomocą do zapewnienia parametrów powietrza pozwalających na bezpieczną pracę na dole kopalni przez osiem godzin (lub w skróconym wymiarze - sześciu godzin). Wymienione wykresy sporządzono dla różnych wydatków energetycznych górnika. Przyjęto, że masa górnika wynosi 80 kg, a jego wzrost 1,8 m.
EN
The article proposes to assess thermal working conditions at hot sites on the basis of the balance of heat (energy) and moisture (mass). Using the numerical program, developed within the research project: „Modeling of heat exchange between the body of a miner and the environment as a basis for assessing of the microclimate in the hot mine workings of deep mines", graphs were developed that can assist to ensure air parameters allowing for safe work underground in the mine for eight hours (or during a shortened period-six hours). The presented charts were prepared for various energy expenditure of a miner. It was assumed that miner's weight is 80 kg and his height is 1.8 m.
Rozpatruje się elastyczne lutniociągi tłoczące o średnicy 1m oraz długości od 1000 m do 2400 m. W badaniach zastosowano metodę symulacji numerycznych. Biorąc pod uwagę możliwości techniczne służb kopalnianych przyjęto pięć wartości współczynnika wymiany masy: 0 = 5, 15, 30, 90 oraz 160.10-6m2,5/kg0,5. W załączonej tablicy oraz na rysunkach podano wpływ jakości uszczelnienia lutniociągu na: sprawność lutniociągu, potrzebne parametry wentylatora współpracującego z lutniociągiem oraz potrzebną moc do przetransportowania wymaganej ilości powietrza do strefy przodkowej drążonego wyrobiska.
EN
Flexible forced air-ducts with a diameter of 1m and length of 1000-2400 m are the matter of interest in this paper. A numerical simulation method was used in the studies. Given the technical capabilities of mine supervision staff, the following five alternative values of mass transfer coefficient were adopted: 0 = 5, 15, 30, 90 and 160.10-6 m2,5/kg0,5. The attached table and figures show the impact of air-tightness of an air-duct on: air-duct efficiency, the necessary parameters of fan which cooperates with the air-duct line and power needed to transport the required amount of air into the face zone of the driven working.
Korzystając z wyników pomiarów, wykonanych w okresie letnim 2014 r. przez kopalniane służby wentylacyjne w wyrobiskach kopalń węgla, analizowano za pomocą wybranych wskaźników cieplne warunki pracy w 335 miejscach uznanych za gorące. Uznano, że wskaźnik WBGTp daje zawyżone wyniki, bo nie uwzględnia prędkości przepływu powietrza. Natomiast temperatura zastępcza klimatu oraz temperatura śląska dają wyniki do siebie zbliżone. Najpełniejszą ocenę cieplnych warunków pracy daje wynik bilansu ciepła i wilgoci pomiędzy organizmem górnika a otoczeniem. Biorąc pod uwagę, że wdrożenie tego sposobu oceny zagrożenia klimatycznego może być związane z trudnościami natury obliczeniowej, zaproponowano zastosowanie w górnictwie węgla kamiennego temperatury zastępczej klimatu, jako miernika cieplnych warunków pracy, przy czym, wyznaczając jej wartość liczbową, należy ograniczyć prędkość powietrza do 2,5 m/s.
EN
The thermal working conditions in 335 areas considered to be hot have been analyzed, based on the results of measurements performed in the summer season 2014 by the mine ventilation personnel. The following have been as criteria for evaluating the thermal working conditions: the temperature of air measured by dry-bulb thermometer (ts) together with the intensity of air cooling (Kφ), air cooling capacity (CP), approximate WBGTp index, equivalent climate temperature (tzk), Silesian temperature (TS) and finally criterion based on the heat and mass balance between the human body and the environment. A brief analysis shows that the values of WBGTp index are overestimated. Additionally, this index does not explicitly take into account neither the impact of air flow rate on the process of heat and mass exchange between the miner and the environment nor the intensity of work. The analysis of the value of air cooling capacity CP indicates that it is not enough that its value is not smaller than energy expenditure of a miner to ensure thermal working conditions safe for humans. The heat balance between the miner body and the environment embodies practically all factors affecting the thermal working conditions. Its implementation into mining practice can however be problematic due to complex calculations. Regardless of whether equivalent climate temperature tzk or Silesian temperature TŚ is being used to evaluate the thermal working conditions, the obtained results are similar, but the formula defining tzk is less complicated than that defining TŚ. Furthermore, the equivalent climate temperature has proven itself in the mines of the Legnica-Głogów Copper District. Modification of this criterion, which consists in limiting flow rate of air down to 2,5 m/s, gives it an advantage over Silesian temperature. Thus, equivalent climate temperature tzk could constitute a criterion for evaluation of the thermal working conditions also in hard coal mines.
Do sporządzenia map izolinii temperatury pierwotnej skał Północnego Okręgu Węglowego Lubelskiego Zagłębia Węglowego skorzystano z pomiarów w otworach wierconych z powierzchni oraz z przekrojów geologicznych. Na podstawie analizy przekrojów geologicznych wyznaczono grubości warstw stratygraficznych zalegających nad miejscami pomiaru temperatury pierwotnej skał. Korzystając z metod statystycznych, wyznaczono wartości współczynników charakteryzujących przepływ ciepła w skałach Północnego Okręgu Węglowego LZW. Z kolei wyznaczono grubości warstw stratygraficznych miejsc, dla których należy wyznaczyć temperaturę pierwotną skał. Następnie obliczono tę temperaturę w wybranych punktach poziomów i przy pomocy specjalistycznego programu SURFER 8 wykreślono mapy izolinii tej temperatury dla wspomnianych poziomów.
EN
In order to draw up maps of virgin temperature isolines of rocks in the Northern Coal District of Lublin Coal Basin an advantage was taken of the measurements in the boreholes drilled from the surface and from geological cross-sections. Based on the analysis of geological cross-sections the thickness of stratigraphic bedded was determined above the virgin temperature measurement points of rocks. Using statistical methods, values of coefficients characterizing the heat flow in the rocks of the Northern Coal District of Lublin Coal Basin were determined. Then the thickness of stratigraphic layers was determined at places for which the virgin temperature of rocks should be determined. Then calculations were done of the temperature at selected levels and with the help of a special SURFER 8 software followed by plotting of isolines maps of the said temperature for the aforementioned levels.
Zaproponowano metodykę zapewniającą zgodne z przepisami parametry powietrza kopalnianego w wyrobiskach o dużej koncentracji wydobycia, w których panują skrajnie trudne warunki geotermiczne. Przedstawiono zintegrowany system prognozowania, zwalczania i monitorowania zagrożenia klimatycznego dla sieci wyrobisk w głębokiej kopalni węgla kamiennego. Rozważania przeprowadzono w odniesieniu do poziomów, na których temperatura pierwotna skał jest nie tylko wyższa od 40° C, ale również poziomów, na których temperatura ta dochodzi do 50° C. Wymieniony system składa się z kilku modułów, a mianowicie: komputerowej bazy danych dotyczącej badanego obiektu (kopalni, poziomu, partii), zintegrowanej metody prognozowania warunków klimatycznych dla sieci wentylacyjnej w wyrobiskach z opływowymi prądami powietrza oraz w drążonych wyrobiskach z wentylacją odrębną, schematu temperaturowego rozpatrywanej sieci wentylacyjnej. Metodyka obejmuje sposoby efektywnej i ekonomicznej klimatyzacji głębokiego poziomu wydobywczego, przy wykorzystaniu schematu temperaturowego kopalnianej sieci wentylacyjnej, oraz rozwiązania klimatyzacyjne dla wyrobisk z wentylacją odrębną drążonych w skałach o temperaturze pierwotnej dużo wyższej od 40° C, kontrolę skuteczności podjętych środków prewencji zagrożenia klimatycznego oraz wprowadzenie ewentualnej korekty. Przy takim podejściu do problemu możliwe jest zapewnienie prawidłowych warunków klimatycznych w wyrobiskach górniczych o temperaturze pierwotnej skał zbliżonej do 50° C.
EN
This paper presents a methodology which determines the parameters of mining air in highly productive excavations with critical geothermic conditions. An integrated system of forecasting, combating and controlling the climate hazard for excavation network in a deep hard coal mine was presented. The considerations included levels at which the original temperature is higher than 40° C and those whose original temperature comes up to 50° C. The mentioned system consists of the following modules: an electronic database for the tested object (mine, level, lot); an integrated method of forecasting climate conditions for ventilation network which includes excavations with streamlined air currents and excavations with separate ventilation; a temperature scheme of the considered ventilation network; a methodology including an effective and economic ventilation system of the deep output levels by the use of the temperature scheme of the ventilation network; ventilation solutions for excavations with separate ventilation driven in rocks with the original temperature significantly higher than 40° C; the inspection of efficiency of the taken measures for protection from the climate hazard as well as the application of potential corrections. Such an approach may ensure proper climate conditions in mining excavations with the original temperature of rocks approaching 50° C.
W pracy omówiono sposób postępowania w celu ograniczenia negatywnych dla organizmu ludzkiego skutków pracy w gorącym mikroklimacie. Korzysta się z racjonalnych metod oceny zagrożenia stresem cieplnym, opartych na reakcjach fizjologicznych organizmu. W metodach tych opracowuje się bilans cieplny, w którym uwzględnia się wymianę ciepła i wilgoci między organizmem pracownika a otoczeniem. Na tej podstawie określa się granice stresu cieplnego dla górników na podstawie fizjologicznej tolerancji, wyrażonej przez temperaturę wewnętrzną ciała oraz odwodnienie organizmu. W razie potrzeby dokonuje się selekcji pracowników i opracowuje procedury ochrony. Przy ocenie cielnych warunków pracy korzysta się z pojedynczych pomiarów określonych parametrów powietrza, pomiarów otoczenia, a także racjonalnych indeksów, wynikających z bilansu cieplnego pracownika. W artykule przytoczono niektóre z nich: temperatura powietrza na termometrze wilgotnym, wskaźnik WBGT, wskaźnik dyskomfortu, zdolność chłodnicza otoczenia, australijska cieplna granica pracy.
EN
This paper presents a way of conduction in the reduction of adverse effects of work in hot microclimate. The rational methods of assessment of heat stress hazard, which are based on physiological reactions of human body are used. These methods allow to develop the heat balance which includes the exchange of heat and moisture between the body of the worker and the surroundings. Thus, it is possible to determine the limits of heat stress for the miner on the basis of physiological tolerance, expressed in body temperature and dehydration. If needed, the selection of workers and development of protection procedures are performed. By assessing the thermal conditions of work, separate measurements of air parameters, surrounding measurements as well as rational indexes, resulting from the heat balance of the worker are used. This paper presents some of them: the air temperature on the wet-bulb thermometer, WBGT index, discomfort index, cooling power of the surroundings, Australian thermal work limit (TWL).
Rozpatruje się lutniociągi zbudowane z lutni elastycznych przeznaczone do wentylacji tłoczącej. Analizowano wpływ średnicy oraz jakości uszczelnienia lutniociągu na jego sprawność i opór aerodynamiczny. Zwrócono uwagę na zapotrzebowanie energii do przewietrzania drążonych wyrobisk. Z kolei wybrano 44 funkcjonujące na dole kopalni lutniociągi o jakości uszczelnienia gorszej od zadowalającej. Obliczono wartości dobowego zapotrzebowania na energię do przewietrzania tych wyrobisk dla stanu aktualnego i dla stanu charakteryzującego zadowalającą jakość uszczelnienia. Dokonano oceny oszczędności, jaką można uzyskać poprawiając jakość uszczelnienia lutniociągu.
EN
This paper presents air-duct lines made of flexible air pipes, intended for the forced ventilation system. The influence of diameter and the air-tightness of a duct line on its efficiency and aerodynamic resistance was investigated. Attention was drawn to the energy demand for ventilation of the workings being driven. While operating in underground coal mines, 44 duct lines of the air-tightness were selected. The values of daily energy demand for ventilation of those workings were calculated both for the current state and the state characterizing satisfactory level of the air-tightness. Cost savings that can be achieved by improving the air-tightness of a duct line were assessed.
Purpose Assessing the level of heat hazard in rock mass. Measurements of virgin rock temperature were made in 89 active workings of collieries located in the area of Katowicki Holding Węglowy. Methods Experimental method – in situ measurements, the results of the measurements are developed with the least square method. Using maps of the coal seams in the collieries, coordinates (x, y, z) of measurement points were determined, and then, by utilizing a surface map, the geodetic height of the physical surface over the measurement points was determined. The next stage was to analyse geological cross-sections; the thickness of stratigraphic layers i.e. overburden, carboniferous rocks and the total thickness of the coal seams located above the measurement points was determined. Coefficients characterising heat transport in the aforementioned types of rock were calculated using the least square method. By re-analysing geological cross-sections we determined the thickness of the previously mentioned stratigraphic layers for the locations, where rock temperature was to be determined. Virgin rock temperature was calculated for five levels in approximately 200 locations of Katowicki Holding Węglowy. Results Using these locations, isotherm maps of virgin rock temperatures in the collieries of Katowicki Holding Węglowy for the following levels were prepared: –450 m, –550 m, –650 m, –750 m and –850 m. Practical implications Preparing climate forecasts for the collieries of Katowicki Holding Węglowy. Originality/ value Developing a method to determine rock temperature in a point which cannot be reached, when values of the temperature in other points are known.
The aim of this study was to examine the effect of the temperature of surrounding rocks on enthalpy and temperature of air flowing along several model mine workings. Long workings surrounded by non- -coal rocks as well longwall gates surrounded by coal were taken into consideration. Computer-aided simulation methods were used during the study. At greater depths the amount of moisture transferred into a mine working from the rock mass is two orders of magnitude smaller than the moisture that comes from external (technological) sources, mainly from coal extraction-related processes, therefore in the equation describing temperature changes only the terms representing the flux of heat from rocks were included. The model workings, for calculation purposes, were divided into sections, 50 m in length each. For each of the sections temperature of its ribs and temperature and stream of enthalpy of air flowing along it were calculated with the use of the finite differences method. For workings surrounded by non-coal rocks two variant calculations were carried out, namely with or without technological sources of heat. For coal surrounded workings (longwall gates) a new method for determination of heat from coal oxidation was developed, based on the findings by Cygankiewicz J. (2012a, 2012b). Using the results of a study by J.J. Drzewiecki and Smolka (1994), the effects of rock mass fracturing on transfer of heat into the air stream flowing along a working were taken into account.
PL
Badano wpływ temperatury pierwotnej skał na strumień entalpii oraz temperaturę powietrza w wyrobisku korytarzowym o długości 2000 m. Rozpatrywano wyrobiska kamienne oraz chodniki podścianowe. W badaniach zastosowano metodę symulacji komputerowych. Na dużych głębokościach wilgoć przenoszona z górotworu do wyrobiska jest dwa rzędy wielkości mniejsza od wilgoci pochodzącej od procesów technologicznych. W związku z powyższym w równaniu opisującym zmiany temperatury w masywie skalnym uwzględniono tylko człon reprezentujący ruch ciepła w skałach. Badane wyrobisko podzielono na odcinki o długości 50 m. Korzystając z metody różnic skończonych dla każdego z odcinków wyznaczono temperaturę ociosu, a następnie temperaturę i strumień entalpii powietrza. W odniesieniu do wyrobisk kamiennych rozważania przeprowadzono dla wariantu z technologicznymi źródłami ciepła oraz bez takich źródeł. Dla chodników węglowych przedstawiono nowy sposób określenia ciepła utleniania węgla, na podstawie wyników badań J. Cygankiewicza (2012a, 2012b). Korzystając z wyników badań J. Drzewieckiego i J. Smołki (1994), uwzględniono wpływ spękań górotworu na przenoszenie ciepła do powietrza w wyrobisku.
12
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Omówiono wybrane wskaźniki oceny mikroklimatu stosowane w kopalniach węgla kamiennego: intensywność chłodzenia powietrza - Kw, temperaturę zastępczą klimatu - tzk, wskaźnik WBGT, amerykańską temperaturę efektywną - ATE, temperaturę śląską - TŚ oraz zdolność chłodniczą - CP. Zbadano zakres zmienności tych wielkości w odniesieniu do wyników pomiarów wykonanych przez kopalniane służby wentylacyjne w 462 wyrobiskach. Niektóre z wymienionych wskaźników dają podobne wyniki. Na podstawie analizy stwierdzono, że istnieje grupa wyrobisk, których zaklasyfikowanie do określonego stopnia zagrożenia klimatycznego zależy od przyjętego kryterium.
EN
Several selected indices for assessment of climate - related occupational conditions, now in use in coal mining, namely: Cooling Air Intensity - Kw, Equivalent Climate Temperature - TZK, WBGT index, the American Effective Temperature - ATE, Silesian Temperature - TS and Cooling Capacity - CP were compared. Then the variation ranges of these indices were determined for a data set comprising the results of climate related parameters measurement carried out by members of mines ventilation staff at 462 underground workings. It emerged that several of these indices yielded similar values. The analysis of data showed that for a group of underground workings their classification to a particular climatic hazard was depending on the adopted criterion.
Knowledge of the temperature of rock mass is no doubt of substantial meaning, both for the solution of economicaly demanding protection of mine workers in difficult microclimatic environment and for perspective usage of geothermal energy from the depth of the earth. International cooperation of our and Polish specialists is in this sense more than welcome, also because the exploitation of coal seams takes place in the same Upper Silesia rock coal basin. This profesional article is concentrated on complex analysis of temperature fields of the Ostrava- Karviná district, mainly from results of thermologging measurements in geological survey boreholes both on surface and underground, and also from the actual temperature measurements in the coal mines. One chapter of this article describes the original approach to the survey of temperature field and its prognosis in the Polish part of the Upper Silesia coal basin by a researcher from GIG Katowice. The most suitable method of analysis of primary temperature field seemed the preparation of isocurves of temperature(isothermal lines) for the existing mine working areas, even if the method of obtaining them was different. The Czech method is based on determination of the quantitative dependence of temperature on the rock mass depth from the abovementioned measurement results, calculation of geothermal gradients and the following recalculation of real temperature values for various depth levels. Then isothermal lines for these depth levels are created together with colour distingushing of their value limits. The Polish method is sufficiently described in a dedicated chapter. The conclusion of the article underlines the decisive role of the structuraly tectonic composition of the rock mass on the temperature field in the long term thermic evolution of the Earth.
PL
Znajomość rozkładu temperatury górotworu ma bez wątpienia istotne znaczenie, zarówno dla rozwiązania poważnych problemów, również ekonomicznych, wiążących się z pracą górników w trudnych warunkach mikroklimatycznych jak i perspektywicznego wykorzystania energii geotermalnej. Współpraca czeskich i polskich specjalistów jest w tym aspekcie jest konieczna dlatego, że eksploatacja pokładów węgla odbywa się w tym samym Górnośląskim Zagłębiu Węglowym. W niniejszym artykule przedstawiono analizę rozkładu pola temperatury pierwotnej górotworu w rejonie Ostrava-Karviná, opartą głównie na wynikach pomiarów geologicznych z odwiertów, wykonanych zarówno z powierzchni jak i pod ziemią, ale również na podstawie bezpośrednich pomiarów temperatury w kopalniach węgla kamiennego. Jeden z rozdziałów tego artykułu opisuje oryginalne podejście do badania rozkładu pola temperatury i jego prognozowania w odniesieniu do polskiej części Górnośląskiego Zagłębia Węglowego, opracowane przez specjalistów GIG w Katowicach. Najbardziej odpowiednią formą obrazowania rozkładu pola temperatury pierwotnej wydaje się opracowanie izolinii temperatury pierwotnej (linii izoterm ) dla istniejących kopalni i miejsc pracy, niezależnie od metody uzyskiwania danych. Metoda czeska jest oparta na ustaleniu ilościowych zależności temperatury od głębokości górotworu na podstawie pomiarów, obliczenie gradientów geotermicznych i następnie obliczenie rzeczywistych wartości temperatury dla różnych poziomów głębokości. Następnie opracowywane są linie izoterm dla danych poziomów głębokości z wykorzystaniem kolorów dla odróżniania granic wartości. Polska metoda jest wyczerpująco opisana w osobnym rozdziale. W konkluzji artykułu podkreślono decydującą rolę struktury tektonicznej górotworu dla zmian rozkładu pola temperatury pierwotnej w długim okresie ewolucji termicznej Ziemi.
W artykule rozważano ekonomiczny aspekt intensywnej wentylacji drążonych wyrobisk. Przyjęto metodę symulacji komputerowych. Dostarczenie do strefy przodkowej dużej ilości powietrza związane jest z bardzo wysokim spiętrzeniem stacji wentylatorów lutniowych i dużym zapotrzebowaniem mocy elektrycznej. Wykazano, że do zapewnienia intensywnej wentylacji długich wyrobisk drążonych w górotworze o bardzo wysokiej temperaturze pierwotnej należy stosować podwójne instalacje lutniowe, przy czym lutniociągi te powinny mieć średnicę co najmniej 1 m. Lutnie powinny mieć małe wartości jednostkowych oporów aerodynamicznych.
EN
The paper considered the economic aspect of the intensive ventilation of workings being driven. The method of computer simulation was adopted. Provision of large volumes of air to the face zone is associated with a very high concentration of air-duct fan stations and high demand for electric power. It has been demonstrated that in order to provide intensive ventilation of long workings driven in the rockmass with very high ambient temperature double air-duct ventilation systems should be installed and the air-ducts should have a diameter of at least 1 m. The air-ducts should have low unit values of aerodynamic resistance.
W artykule zaproponowano środki pozwalające zmniejszyć zagrożenie klimatyczne w wyrobiskach o wysokiej temperaturze. Środkami tymi zgodnie z postulatami zawartymi w innych pracach są: intensywna wentylacja, chłodzenie powietrza oraz termoizolacja ścian lutniociągu. Dobierając środki prewencji zagrożenia klimatycznego, wzięto pod uwagę warunki górniczo-techniczne w polskich kopalniach węgla kamiennego. Na tej podstawie przyjęto pewne założenia, a następnie - w celu sprawdzenia poprawności założeń - wykonano wariantowe prognozy klimatyczne.
EN
The article proposes measures allowing to reduce the climatic hazard in the workings with a high temperature. These measures in accordance with the demands contained in other works include: intensive ventilation, air cooling and thermal insulation of air duct's walls. Selecting measures preventing the climate hazard, mining and technical conditions in Polish hard coal mines were taken into account. On this basis, certain assumptions were taken and then - in order to validate the assumptions - variant climate forecasts were made.
16
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Korzystając z wyników pomiarów wykonanych w okresie letnim przez kopalniane służby wentylacyjne, wyznaczono parametry aerodynamiczne 215 lutniociągów funkcjonujących w kopalniach węgla kamiennego. Badano wartości współczynnika wymiany masy Θ, który jest kryterium jakości uszczelnienia lutniociągu. Stwierdzono, że jakość uszczelnienia badanych lutniociągów jest tym lepsza, im dłuższy jest lutniociąg i większa jego średnica.
EN
The aerodynamic parameters of 215 air-ducts operating in underground hard coal mines were determined, based on the results of measurements carried out during summer seasons by the members of ventilation survey staff in mines. The values of the mass exchange coefficient Θ, which is the criterion of air-tightness of an air-duct, were examined. It has been ascertained that the air-tightness of tested air-ducts is the better, the longer is the air-duct and the greater is its diameter.
W artykule przedstawiono wyniki badań wykonanych na stanowiskach pomiarowych producenta zbrojonych lutni elastycznych DUFLEX s.r.o. (Republika Czeska). Badano lutnie elastyczne o małych średnicach, to znaczy: 0,2, 0,3 oraz 0,5 m. Wykazano, że lutnie charakteryzowały się bardzo dobrą jakością uszczelnienia.
EN
In the paper the results are presented of tests carried out on the laboratory stand of a manufacturer of flexible reinforced ductings DUFLEX s.r.o. in Baška, Czech Republic. In the frame of the study the flexible ductings of the following diameters have been tested: 0.2, 0.3 and 0.5 m. In this way, a gap in technical knowledge has been filled in regard to the values of specific aerodynamic resistances (r0) of ductings of small diameters. Ductings tested showed very good quality of their seal.
Wykonano badania, których celem było wyznaczenie wartości jednostkowego oporu aerodynamicznego lutniociągu zbudowanego z lutni elastycznych. Badano lutnie elastyczne niezbrojone (do wentylacji tłoczącej) oraz lutnie zbrojone (do wentylacji ssącej). Pomiary parametrów wentylacyjnych wykonano zarówno na powierzchni (u producentów lutni) jak i w czynnych wyrobiskach górniczych (na dole kopalni). Na podstawie uzyskanych wyników zaproponowano wartości jednostkowego oporu aerodynamicznego, jakie powinni zapewnić producenci lutni elastycznych.
EN
The tests were conducted to determine the value of aerodynamic resistance of an air duct made of flexible air pipes. The tested air pipes were non-armoured flexible air pipes (for forced ventilation) and armoured air pipes (for suction ventilation). The measurements of ventilation parameters were carried out both on the surface (at the producers of air pipes) and in the working excavations under the ground. On the basis of the obtained results, the author proposed the values of aerodynamic resistance to be followed by the producers of flexible air pipes.
19
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
A mining panel around which virgin temperature of rocks is close to 50 C was studied in terms of thermal hazard. It was stipulated that, even under such difficult geothermal conditions, it is possible to maintain the thermal parameters of air below the level required by occupational standards. It was assumed that the length of the longwall is 200 m, and its daily output is in the range from 1000 to 3000 Tons. Several variant prognoses of climate-related parameters of air have been carried out for cases with and without air cooling. Basing on the assessment of the level of thermal hazard at particular airways, the values have been determined of cooling capacities needed to maintain the temperature of air below the 33 C standard limit. An elastic ducting carrying cold air along the longwall was discussed as a technical means of solving the problem. It has been shown that this method of cooling of the air stream along the longwall yields better results than the use of a large number of air cooling units.
PL
Rozważania teoretyczne, potwierdzone później praktyką górniczą wykazały, że w warunkach bardzo wysokiej temperatury pierwotnej skał […], nawet najgłębsze schłodzenie powietrza świeżego doprowadzanego do ściany, nie wystarczy do tego, aby zapewnić na całej długości wyrobiska ścianowego temperaturę powietrza, w której można pracować. W takiej sytuacji konieczne jest chłodzenie powietrza w samej ścianie. Aby temu zaradzić niemiecka firma GFW (obecnie WAT) zaproponowała instalację wzdłuż frontu ściany chłodnic lodowo-wodnych o mocy chłodniczej 14 kW każda (Henting & Czapliński, 1997). Chłodnice te są częścią kompleksu lodowego typu EWKA-350. Z przeprowadzonych obliczeń wynika, że zastosowanie takiego kompleksu (o mocy chłodniczej 350 kW) do klimatyzacji wyrobiska ścianowego daje lepsze rezultaty aniżeli zastosowanie ziębiarek chodnikowych o łącznej mocy chłodniczej równej 500 kW. Wspomniane rozwiązanie nie przyjęło się w polskim górnictwie węgla kamiennego ze względu na wysoki koszt wytwarzania lodu. Firma GFW zaproponowała więc inne rozwiązanie: małogabarytowe ścianowe chłodnice powietrza typu SPK (Henting & Czapliński, 1999). Również ścianowe chłodnice powietrza zaproponowała polska firma TERMOSPEC (Łuska & Nawrat, 2008). Z doświadczeń kopalń OKD w północnych Czechach wynika, że w przypadku, gdy temperatura pierwotna skał otaczających jest dużo wyższa od 40 C (zbliżona do 50 C) takich chłodnic wzdłuż frontu ściany należałoby zabudować kilkanaście (a w skrajnym przypadku ściany 402 302/1 Kopalni "ČSM" nawet czterdzieści (Břimek i Knechtel, 2008; Knechtel, 2008). Warunki górniczo-techniczne zazwyczaj nie pozwalają na to, aby wzdłuż frontu ściany można było zabudować tak dużą liczbą chłodnic. Dlatego też zaproponowano rozwiązanie polegające na instalacji wzdłuż wyrobiska ścianowego elastycznego lutniociągu z chłodnym powietrzem. Pomysł klimatyzacji ściany za pomocą lutniociągu z chłodnym powietrzem przedstawiono w pracy (Knechtel, 1999). Z pracy (Filek, Nowak i in., 2004) wynika, że rozwiązanie takie było z powodzeniem stosowane w polskim górnictwie węgla kamiennego. Pole powierzchni przekroju poprzecznego ściany nie pozwala na instalację lutniociągu o dowolnie dużej średnicy. Proponuje się więc, aby średnica lutniociągu z chłodnym powietrzem była równa od 0,2 m do 0,4 m. W oparciu o modelowanie numeryczne podjęto próbę wykazania, że ten sposób klimatyzacji wyrobiska ścianowego jest bardziej skuteczny od dotychczasowych sposobów klimatyzacji ściany (klimatyzacja klasyczna wspomagana małogabarytowymi chłodnicami ścianowymi). W rozważaniach przyjęto, że temperatura pierwotna skał jest zbliżona do wartości 50 C. Postawiono tezę, że nawet w tak trudnych warunkach geotermicznych można utrzymać parametry termiczne powietrza pozwalające na pracę. Przyjęto, że długość wyrobiska ścianowego wynosi 200 m, a wydobycie dobowe założono na poziomie od 1000 do 3000 t/d. Wykonano alternatywne prognozy klimatyczne dla wariantów bez stosowania ziębiarek i dla wariantów z chłodzeniem powietrza. Po ocenie poziomu zagrożenia klimatycznego w poszczególnych bocznicach, wyznaczono potrzebne wydajności chłodnicze dla utrzymania temperatury powietrza nie wyższej od 33 C. Zaproponowano instalację w wyrobisku ścianowym elastycznego lutniociągu z chłodnym powietrzem. Wykazano, że ten sposób klimatyzacji ściany daje lepsze efekty aniżeli stosowanie dużej liczby chłodnic ścianowych.
Korzystając z wyników pomiarów parametrów mikroklimatu powietrza kopalnianego, wykonanych w 29 ścianach eksploatacyjnych, obliczono przyrosty strumienia entalpii dla trzech okresów: największego natężenia prac górniczych, w dniu wolnym od pracy oraz na początku tygodnia. Porównując wyniki obliczeń, wyznaczono strumień ciepła, który wnika do powietrza kopalnianego, a pochodzi od źródeł technologicznych. Korzystając z pakietu programów "STATISTICA", znaleziono model statystyczny. Analogiczne rozważania, prowadzone w odniesieniu do strumienia wilgoci pochodzącej od procesów technologicznych, pozwoliły określić - jaka część tej wilgoci jest wchłaniana przez powietrze kopalniane.
EN
Using the results of measurements of microclimate parameters of mine air carried out in 29 active longwalls, the flux of enthalpy increments for the three periods were calculated: in the greatest intensity of mining operations, on a day off from work and at the beginning of the week. Comparing the results of the calcula.tions heat flux was determined that enters the mine air, and which comes from technological sources. Using the software package ,,STATISTICA", a statistical model was found. Analogous considerations carried out in relation to a stream of moisture originating from technological processes allowed to determine - how much of the moisture is absorbed by the mine air.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.