Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Ciśnienie metanu przed czołem wyrobiska górniczego, na przykładzie pomiarów wykonywanych w pokładzie zagrożonym występowaniem wyrzutów metanu i skał

Wierzbicki M.

Górnictwo i Geoinżynieria

|

2011

|

R. 35, z. 2

581-588

PL

Ciśnienie metanu w pokładach węgla kamiennego jest bardzo istotnym parametrem wpływającym na stan zagrożenia metanowego i wyrzutami metanu i skał. Mimo ważności tego parametru, z uwagi na trudności techniczne, pomiary takie w kopalniach GZW wykonywane są sporadycznie. W pracy przedstawiono wyniki pomiarów i analizę zmian ciśnienia metanu przed czołem drążonego wyrobiska chodnikowego. Pomiary kopalniane wykonano nową sondą IMG-CZ opracowaną w IMG PAN. Wyniki pomiarów wykonanych wraz z biegiem chodnika pokazały, że przy zwięzłości węgla f = 0.36, możliwe jest bezpieczne, z punktu widzenia zagrożenia wyrzutowego, prowadzenie wyrobiska przy ciśnieniach metanu przekraczających 4 bar. Pomiary wskaźnika intensywności desorpcji, prowadzone wraz z pomiarami ciśnienia porowego zdają się wskazywać na brak korelacji pomiędzy tymi parametrami układu węgiel-gaz w warunkach in situ.

EN

Some methane pressure measurement results carried out on the head of gallery in the hard coal mine, as well as the analysis of variability of those results were presented in the paper. The pressure measurements were carried out by means of an IMG-CZ pressure probe designed and produced in the SMRI PAS. It is necessary to mention, that In Upper Silesian mines these measurements were carried out sporadically. Obtained results showed, that if the coal compactness f is not smaller than 0.36, it is possible to conduct coal exploitation safely - from the point of view of outburst hazard - with the pressure of coal bed methane exceeding 4bars. Results of desorption intensity coefficient measurements that were carried out together with methane pressure measurements did not show any distinct correlation between these two gas parameters in situ conditions.

2

Systematisation of seams designed for extraction in mines from the aspect of the mining-geological and gas recognition level

Krause E.

Archives of Mining Sciences

|

2009

|

Vol. 54, no 2

203-222

EN

The article presents the method allowing to systematise roadway workings driven within the period 2006-2007 in four mines of the Jastrzębska Coal Company JSC from the point of view of the recognition level of the gas and rock outburst hazard. On the basis of a verified set of parameters and indices describing the formation of the hazard level of the gas and rock outburst hazard in roadway workings the division of the entire set into statistically homogeneous subsets was performed. The calculation of the synthetic measure of the outburst hazard level for each mine working allowed to systematise these workings in the adopted for analysis set of 149 driven roadway workings and in created subsets. The calculation results allow to draw conclusions relating to the similarity of roadway workings on account of formation of the gas and rock outburst hazard in them.

PL

W artykule przedstawiono metodę pozwalającą na usystematyzowanie wyrobisk korytarzowych, drążonych w latach 2006-2007 w czterech kopalniach JSW S.A, pod kątem stopnia rozpoznania w nich zagrożenia wyrzutami gazów i skał. W oparciu o zweryfikowany zestaw parametrów i wskaźników opisujących kształtowanie się poziomu zagrożenia wyrzutami gazów i skał w wyrobiskach korytarzowych dokonano podziału całego zbioru na podzbiory statystycznie jednorodne. Obliczenie syntetycznego miernika stopnia zagrożenia wyrzutowego dla każdego wyrobiska, pozwoliło usystematyzować te wyrobiska w przyjętym do analizy zbiorze 149 drążonych wyrobisk korytarzowych oraz w utworzonych podzbiorach. Wyniki obliczeń pozwalają wyciągnąć wnioski co do podobieństwa wyrobisk korytarzowych pod względem kształtowania się w nich poziomu zagrożenia wyrzutami gazów i skał.

3

Wybrane własności węgli w rejonach zagrożonych wyrzutami metanu i skał

Dutka B., Wierzbicki M.

Górnictwo i Geoinżynieria

|

2008

|

R. 32, z. 1

55-64

PL

Zagrożenie wyrzutami metanu i skał w kopalniach górnośląskich wydaje się mieć charakter lokalny, związany z istniejącymi zaburzeniami geologicznymi. W pracy przedstawiono wyniki badań sorpcyjnych, porowatości i pojemności gazowej węgli odmienionych strukturalnie oraz węgli o strukturze nienaruszonej. Zwiększona pojemność gazowa, bardzo wysokie współczynniki dyfuzji, wysoka porowatość oraz mała zwięzłość węgli odmienionych wpływają niewątpliwie na znaczny wzrost zagrożenia wyrzutami w rejonach ich występowania. Bardzo silny spadek porowatości węgli odmienionych wywołany obciążeniem powoduje, że podczas wiercenia otworów może nie występować objaw zwiększonego wydzielania gazu.

EN

Two sudden outbursts of gas and coal have occurred in the hard coal mine "Zofiówka" in the Upper Silesian Coal Basin (USCB - Poland) last years. Both incidents took place in a district which had been acknowledged hitherto as a not endangered by that kind of hazard. It seems that the outbursts in USCB have a local nature and their incidence is connected with presence of geological disturbances in the rock mass. This paper summarises some results of the following laboratory measurements carried out for coals from the "Zofiówka" hard coal mine: sorptive properties of coal, their porosity and gas capacity. Coals of modified structure were tested and the tests results were compared with results obtained for coals of normal structure. Some obtained results show that coals of modified structure have higher gas capacity and diffusion coefficient than their non-modified counterparts as well as they have high porosity and low conciseness. These properties may cause a significant increase of gas and coal outburst hazard in the areas where coals of modified structure occur. Obtained results allow to understand better the mechanism of coal fracture and can lead to increase of safety of coal exploitation.

4

Modelowanie zjawisk gazogeodynamicznych w pokładach jednorodnych i z uskokiem

Patyńska R., Kidybiński A.

Górnictwo i Geoinżynieria

|

2008

|

R. 32, z. 1

273-284

PL

W artykule przedstawiono w zarysie stan wiedzy na temat wyrzutów węgla i gazu w wybranych podziemnych kopalniach węgla w Polsce i świecie. Wskazano na możliwości metod numerycznych w zakresie modelowania przebiegu tego procesu oraz bliższego rozpoznania jego mechanizmu pod kątem prognozy i profilaktyki zagrożenia w kopalni. Omówiono wyniki badań na modelu cząstkowym przebiegu i parametrów wyrzutu fazy stałej (węgiel) i gazowej (metan) biorących udział w wyrzucie węgla i gazu dla pokładu jednorodnego oraz zaburzonego. Opisano rozwój procesu wyrzutowego (jego etapy) oraz sformułowano wnioski.

EN

In the article a brief review of state-of-the-art on coal and gas outbursts in underground coal mines is presented both in Poland and elsewhere. Opportunity is indicated to apply the numerical method for modeling outbursts in order to recognize their mechanism and make possible the hazard forecasting to the mines and thus to prevent the accidents connected with outbursts. Research results of an outburst of coal and methane with particle flow model are discussed and in particular - the role of solid phase and gas for homogeneous and heterogeneous seam. The development (phases) of outburts process are discussed and final conclusions are given.

5

Koncepcja wspomagania analizy ryzyka za pomocą logiki rozmytej na przykładzie zagrożenia wyrzutowego w kopalni węgla kamiennego

Skoczylas N.

Górnictwo i Geoinżynieria

|

2008

|

R. 32, z. 1

321-328

PL

Praca zawiera propozycje wykorzystania logiki rozmytej w zagadnieniach związanych z bezpieczeństwem prac w górnictwie. W obszarze tym występują w dalszym ciągu problemy, których opisanie w sposób tradycyjny z wykorzystaniem zależności matematycznych wydaje się w najbliższym czasie niemożliwe. Warto więc pokusić się o próbę zastosowania innych technik opisu zjawisk i procesów, jak na przykład logika rozmyta. Autor w pracy przedstawia przykładowo stworzony system ekspercki na bazie logiki rozmytej. Pozwala on na szacowanie ryzyka wystąpienia wyrzutu gazu i skał w zależności od wartości wskaźnika desorpcji i zwięzłości węgla. Zademonstrowane zostało działanie zaproponowanego systemu na przykładzie analizy ryzyka zaistnienia wyrzutu dla chodnika H4 409/3 w KWK "Zofiówka" oraz chodnika H6 409/3 w KWK "Zofiówka".

EN

The work contains suggestions about the use of fuzzy logic in the issues connected with the safety of works in mining. There are still problems in this area. Description of these problems in a traditional manner with the use of mathematical correlation seems impossible in the nearest future. It is, therefore, worth applying different techniques of the phenomena and processes description, such as fuzzy logic. The author presents an expert system created on the base of fuzzy logic. It allows to estimate the risk of appearance of gas and coal outburst depending on the gas emission index and index of firmness. Functioning of the system was demonstrated giving the example of the analysis of the risk of gas and coal outburst appearance for the H4 409/3 gate in "Zofiówka" mine as well as H6 409/3 gate in "Zofiówka" mine.

6

Węgiel odmieniony strukturalnie w rejonie wyrzutu w chodniku transportowym D-6 w pokładzie "Zofiówka" - pomiary stereologiczne

Wierzbicki M., Młynarczuk M.

Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN

|

2006

|

Vol. 8, no. 1-4

171--176

PL

Zmiany strukturalne węgla polegające m. in. na jego mylonityzacji wpływać mogą na parametry układu węgiel-gaz takie jak pojemność gazowa, kinetyka desorpcji, zwięzłość itp. Czynniki te wpływają z kolei na stan zagrożenia wyrzutowego w kopalniach węgla kamiennego. Przebadano próby węglowe pobrane z ociosów w rejonie wyrzutu węgla i metanu w KWK „Zofiówka”. Szczególną uwagę w pomiarach stereologicznych zwrócono na szczelinowatość węgla oraz zawartość substancji odmienionych. Badania wykazały, że w rejonie bezpośrednio sąsiadującym z uskokiem w czole chodnika i kawerną wyrzutową występował węgiel silnie odmieniony strukturalnie o bardzo licznej sieci spękań wewnętrznych. Taka budowa materii węglowej sprzyja niewątpliwie gromadzeniu gazu w jego strukturze wewnętrznej i umożliwia szybkie oddawanie gazu w przypadku wystąpienia zmian ciśnienia. Śladowe ilości struktur odmienionych w próbach pobranych z dala od uskoku oraz brak objawów zagrożenia metanowego i wyrzutowego wskazywać może, że wyrzut w chodniku transportowym D-6 wystąpił na skutek zbliżenia się czoła przodku do tzw. kieszeni gazowej.

EN

Structural changes of coal have influence on such parameters as gas capacity, kinetics of desorption, strength, etc. These factors have influence on the outburst risk in the coal mines. Coal samples collected near the outburst cavern in “Zofiówka” Coal Mine were examined. During the stereological measurements special attention was put on the geometry of fracture and the presence of structurally changed mylonite. Examinations shows that in the area of fault and outburst cavern the coal were strongly changed from the structural point of view. Such structure of the coal matter may facilitate gas accumulation in coal’s internal structure and gas release whenever pressure changes should occur. The absence of earlier indication of an outburst hazard or methane hazard in the front section of the gallery D-6, the high value of gas release indicators and the presence of structurally modified coals in rock mass after an outburst, which might accumulate vast amounts of gas that can be next released at a fast rate when a pressure gradient should occur, lead us to the conclusion that a coal and gas outburst have occurred as the face front came near the “gas pocket”.

7

Microscopic analysis of structure of coal samples collected after an gas and coal outbursts in the gallery D-6, coal seam 409/4 in the "Zofiówka" coal mine (upper silesian coal basin)

Wierzbicki M., Młynarczuk M.

Archives of Mining Sciences

|

2006

|

Vol. 51, no 4

577-588

EN

One of the possible causes of rock and gas outbursts in collieries is structural changes in coal occurring in geologically disturbed areas. This paper summarises the results of measurements of rock fracturing as well as vitrinite and mylonite content after an outburst in the gallery D-6 in the "Zofiówka" coal mine. Measurement data show that coal in this region contains vast amounts of structurally deformed coal, with a thick network of internal fracturing. Such structure of the coal matter may facilitate gas accumulation in coal's internal structure and gas release whenever pressure changes should occur.

PL

W dniu 22 listopada 2005 r. w chodniku transportowym D-6 KWK ,,Zofiówka" (rys. l) miał miejsce wyrzut metanu i skał. W jego wyniku chodnik został zasypany masami wyrzutowymi na długości ok. 35 m od czoła przodku a do atmosfery kopalnianej w czasie jednej godziny wydzieliło się ponad 8000 m3 metanu. Po wyrzucie, w rejonie kawerny wyrzutowej, widoczne były dwa uskoki. Ich przebieg wskazywał na zawiasowy charakter tych nieciągłości (rys. 2). Jedną z przyczyn występowania wyrzutów węgla i gazu w kopalniach węgla kamiennego mogą być zmiany strukturalne węgla występujące w rejonach zaburzeń geologicznych pokładów. W pracy zaprezentowano wyniki pomiarów stereologicznych prób węglowych pobranych z mas powyrzutowych w omawianym wyrobisku. Masę tą w dominującym stopniu stanowił miał węglowy. Próby ziarnowe przeznaczone do badań pobrano w sposób krzyżowy z górnej (2 m od spągu), środkowej (1 m od spągu) i dolnej (20 cm od spągu) części mas - próbki oznaczone jako OM/U, OM/M, OMID - oraz na wysokości 2 m od spągu chodnika, w rejonie prawego ociosu, środkowej części wyrobiska oraz przy lewym jego ociosie - próbki oznaczone jako OMlUR, OM/UM, OM/UL. Z poszczególnych próbek wykonano zgłady a podczas ich obserwacji szczególną uwagę zwrócono na zawartość witrynitu, udział substancji odmienionej strukturalnie oraz na udział spękań występujących na poszczególnych składnikach struktury. Próbki obserwowano przy powiększeniu 200x. Zliczano następujące obiekty: klej, (nie był przedmiotem analizy), witrynit nieodmieniony (V), struktura odmieniona typu mylonit (MY), inertynit + liptynit (nieodmienione) (I+L), spękania na witrynicie (Cr(V), spękania na strukturze odmienionej (Cr(MY), spękania na inertynicie i liptynicie (Cr(I+L", substancje nieorganiczne (IS). Przykłady analizowanych struktur widoczne na zgładach pokazano na rys. 3. W tabeli I podano udziały procentowe poszczególnych struktur widocznych na zgładach oraz wartości odchyleń standardowych dla poszczególnych zliczeń, obliczone zgodnie z Polską Normą. We wszystkich próbkach występował węgiel odmieniony strukturalnie - mylonit. Średnia jego zawartość w masach powyrzutowych, liczona wraz ze spękaniami na tej strukturze, wynosiła 15.2%. Badany węgiel posiadał dużą zawartość witrynitu, wynoszącą średnio 83.7:1:.2.7% - ostatnia kolumna tabeli. Niezwykle ważną cechą strukturalną węgla, wpływającą na gazopojemność węgla i kinetykę odgazowania, jest stopień jego spękania. W tablicy 2 podano udziały spękań na poszczególnych, wydzielonych wcześniej grupach strukturalnych węgla obliczone ze wzorów (1-3). Struktura węgla zmylotynizowanego charakteryzuje się bardzo gęstą siecią spękań, podczas obserwacji mikroskopowych, osiągającą kilkaset pęknięć na milimetr. Gęstość spękań na mylonicie, (kol. 2, tab. 2) zawierała się w przedziale od 22.8 do 40.2[%] - średnio 31.6%. Średni udział spękań na węglu nieodmienionym strukturalnie wynosi natomiast 5.1 % (kol. 3 tab. 2). Różnica w istniejącej sieci spękań pokazuje, że przy takim samym ciśnieniu gazu mylonit posiadać może wielokrotnie większą pojemność gazową (dla gazu nie związanego sorpcją) niż węgiel nieodmieniony strukturalnie. Dodatkowo, gaz ten może zostać szybciej uwolniony poprzez niezwykle rozbudowaną sieć spękań wewnętrznych, co przejawia się wyższą wartością współczynnika dyfuzji stwierdzoną innymi badaniami (Cybulski et al., 2006). Czynniki te niewątpliwie wpływają na wzrost zagrożenia wyrzutowego. Brak wcześniejszych objawów sygnalizujących wzrost zagrożenia wyrzutem węgla i gazu bądź zagrożenia metanowego w przodku chodnika transportowego D-6, wysoki wskaźnik odgazowania węgla oraz istnienie w masach powyrzutowych znacznej ilości węgla odmienionego strukturalnie, mogącego gromadzić znaczne ilości gazu oraz oddawać go ze zwiększoną kinetyką w przypadku wystąpienia gradientu ciśnienia, pozwalają na stwierdzenie, że wyrzut w wyrobisku nastąpił w wyniku zbliżenia się czoła przodku do tzw. kieszeni gazowej.

8

Dynamic seepage of nitrogen through coal briquettes

Wierzbicki M.

Archives of Mining Sciences

|

2002

|

Vol. 47, nr 2

175-188

EN

This paper concerns the phenomenon of nitrogen seepage through coal briquettes, made from coal dust of grain size smaller than 0.2 mm. The porosity of the briquettes was from 20% to 30%. Seepage took place under average pressures of 0.2-1 MPa. The experiments revealed an existing relationship between the average seepage pressure and the seepage coefficient according to Darcy's Law. To preserve the relationship between the seepage parameters and the seepage conditions, two elements were applied in the form of a non-linear, phenomenological equation. A new equation, with two coefficients, which describe the coal briquette/nitrogen seepage process is presented. The coefficients, in the conditions being studied, are inter-connected and for this reason the equation presented becomes a singled parameter equation. The paper describes the dynamic seepage of nitrogen through coal briquettes, earlier saturated with gas. Seepage was caused by reducing the gas pressure in the space in front of the briquette face. The pressure fell down from pore pressure to atmospheric pressure. The rate of decrease of nitrogen pressure at the front of the briquettes was not constant over the whole series of experiments. The equation described the course of dynamic seepage related to its form in stationary conditions. Good conformity between the experimental results and the phenomenological solution in both stationary and non stationary conditions was observed. The values of the parameters of the equation used fitted the process under stationary and dynamic conditions. In both cases very similar values were obtained.

PL

Praca dotyczy opisu zjawiska filtracji azotu w brykietach o porowatościach od 20 do 30%, wykonanych z pyłu węglowego o uziarnieniu przedstawionym na wykresie z rysunku 1. Ciśnienia średnic filtracji wynosiły 0,2-1 MPa. Stwierdzono istnienie zależności między ciśnieniem średnim filtracji a współczynnikiem filtracji, liczonym zgodnie z prawem Darcy'ego (2). Wartości współczynnika filtracji brykietu o porowatości 21,15%, wyznaczone przy ciśnieniach średnich azotu wynoszących od 1,2 do 5 atm, dopasowane do liniowego prawa filtracji (2), przedstawia zależność na rysunku 2. Aby uniknąć zależności pomiędzy parametrami filtracji a warunkami, w jakich ona zachodzi, zastosowano dwuskładnikowe, nieliniowe równanie (5) podane przez Topolnickiego, Wierzbickicgo (2000). Równanie to można zapisać w postaci (6). We wzorze tym występują dwa współczynniki, opisujące własności filtracyjne układu: brykiet węglowy-azot. Współczynniki te w rozpatrywanych warunkach są zależne od porowatości, dziąki czemu podany wzór jest wzorem jednoparametrowym. Zależności KG = /(E) i KL = /(E) W zakresie porowatości 20-30% mają charakter wykładniczy i mogą być opisane równaniem (7). Przyjmujemy hipotezę roboczą, że wzór (6) opisujący wydatek gazu w warunkach filtracji stacjonarnej stanowi przypadek szczególny wzoru (10) oraz założenia wstępne, że: a) przepływ gazu przez brykiet ma charakter jednowymiarowy, b) brykiet węglowy jest jednorodnym, izotropowym materiałem porowatym, c) odkształcenia szkieletu węglowego pod wpływem zmian ciśnienia porowego są pomijalnie małe, d) proces filtracji gazu jest procesem izotermicznym. Uwzględniając założenia wstępne i wstawiając (10) do (9) otrzymujemy równanie opisujące zmiany ciśnienia wywołane filtracją (11). W celu sprawdzenia poprawności opisu zjawiska filtracji niestacjonarnej równaniem (11) i wyznaczenia współczynników KG i KL wykonywano eksperymenty na stanowisku pokazanym schematycznie na rysunku 7. Brykiety węglowe umieszczone we wnętrzu rury były pierwotnie równomiernie nasycane gazem. Ciśnienia nasycania wynosiły 0,2-1 MPa. Filtrację wywoływano poprzez obniżanie ciśnienia w przestrzeni graniczącej z brykietem. Stosowano zmienne tempo spadku ciśnienia azotu preed ezołem nasycanych azstem brykietów. Równanie (11) razwiązywano numerycznie metodą różnic skończonych. Aby na podstawie (11) obliczyć rozkład ciśnienia porowego w czasie i przestrzeni P = P(x,t), konieczne jest określenie warunków początkowych i brzegowych. Warunek początkowy ma postać: P(x,t) = PQ dla t < 0. Warunki brzegowe zadawane są poprzez podanie wartości ciśnień, rejestrowanych przez manometry P(xi,t), P(xj,l) umieszczone na końcach (XJ, Xj; Xi < xj) rozpatrywanego odcinka brykietu. Zakładamy, że wyznaczone w warunkach filtracji stacjonarnej zależności (7) obowiązują również w warunkach filtracji niestacjonarnej. Poszukiwana jest wartość porowatości (i związana z nią para współczynników KG i KL), dla której suma kwadratów różnic pomiędzy wartościami ciśnień zmierzonych i obliczonych z rozwiązania równania (11) osiąga minimum. Stosujemy metodę gradialną. Uznajemy, że tak wyliczone wartości współczynników KG i KL charakteryzują własności filtracyjne badanego materiału.