Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Analysis of the application of methane-bearing capacity test methods in the conditions of Polish mining

Karbownik Marcin

Journal of Sustainable Mining

|

2022

|

Vol. 21, iss. 4

309--318

EN

The methane hazard is one of the natural hazards occurring in hard coal mining. The content of natural methane in hard coal seams, the so-called methane-bearing capacity, is one of the key parameters that allow for proper assessment of the methane hazard and the state of the threat of gas and rock outbursts. For safety purposes, there is a constant need to improve the methods for the determination of this parameter. In the conditions of Polish mining, the method used for methane-bearing capacity determination is the direct drill cuttings method. This paper contains a comparative study presenting three different methods of methane-bearing capacity determination. Tests were conducted using two direct methods (the drill cuttings method and the United States Bureau of Mines (USBM) method), and the indirect method based on the desorption intensity index. On the basis of the obtained test results, it was found that the results obtained with the USBM method were slightly higher than those obtained with the direct drill cuttings method. Gas losses, an important element affecting the final value of the assay, were also analysed. This comparative study will evaluate the validity and applicability of the above methods under specific conditions in hard coal mining.

2

Impact of coal output concentration on methane emission to longwall faces

Szlązak N., Kubaczka C.

Archives of Mining Sciences

|

2012

|

Vol. 57, no. 1

3--21

EN

An increase in concentration of coal output in Polish hard coal mines contributes to a significant increase in absolute methane-bearing capacity in mining areas. Measurements of methane concentration were taken in selected longwall faces in order to estimate the influence of coal output on methane hazard. The measurements were taken from 2006 to 2008 in 8 longwalls in mines with high methane hazard. The parameters for longwalls where measurements were taken are presented in table 1. Average daily output ranged from 1380 to 2320 Mg: however the maximum daily output amounted to 5335 Mg. Absolute methane-bearing capacity ranged from 4.44 to 56.41 m3/min. Longwalls were ventilated with a U and Y system and their ventilation schemes are presented in figure 1. The period of measurements ranged from 29 to 384 days. The results obtained were used to determine the influence of changes in output on methane hazard. For each longwall under research statistical estimation of parameters, such as: ventilation air methane (VAM) emission, amount of methane captured by a drainage system, absolute methane-bearing capacity and an advance of longwall face was conducted. In order to determine the influence of a longwall face advance on methane-bearing capacity the probabilistic model of the distribution of those parameters on the basis of the measurement results was used. In order to determine the dependence between ventilation air methane emission, methane drainage, absolute methane-bearing capacity and longwall advance, the distribution of analysed variables was checked by means of Kolmogorow-Smirnov normality test. The results of this test are presented in table 2. Table 3 presents values for correlation co-efficient r(x,y). When analyzing the results presented in table 3 it must be observed that in case of most longwalls there is a high correlation between ventilation air methane emission, absolute methane-bearing capacity and longwall advance. However, in longwalls N-10 i W-5 the correlation between methane drainage capture and longwall advance is equally strong. In all other longwalls the correlation is average. In all cases the correlations were positive, which means that together with an increase in advance, there is also an increase in ventilation air methane emission, methane drainage capture and absolute methane-bearing capacity On the basis of determination co-efficient it can be concluded that in cases under consideration at least half (about 50%) of results, ventilation air methane emission, methane drainage capture and absolute methane-bearing capacity can be explained linearly by an influence of longwall advance, while this statement can be assumed with the probability close to 100%. It should also be added that the lack of very high or full correlations means that examined parameters do not fully show linear dependence; however there might be other functional correlations. Because of a complex character of phenomena happening during mining it is not possible to determine full correlations. However, the interpretation of results allows us to claim that an influence of wall advance on methane emission amounts to 30 to 70% depending on a given case. Therefore, other factors, for example geological ones, which were not taken into consideration, will contribute to the level of methane hazard. Table 4 presents determined co-efficients of linear regression. On the basis of the data in table 4, an equation describing the dependence of absolute methane-bearing capacity in a longwall on a longwall advance in the form (11) can be formed. Table 5 presents determined co-efficients of non-linear regression. On the basis of the data in table 5, an equation describing the dependence of absolute methane-bearing capacity in a longwall on a longwall advance in the form (13) can be formed. When comparing co-efficient R2 of the contribution of the explained variance in tables 4 and 5 it can be observed that non-linear dependence explains better the results of mining measurements. The similar dependence presenting methane emission as dependent on output is suggested by Myszor (1985). The conditions for safe mining can be given for a determined methane emission.

PL

Wzrost koncentracji wydobycia w polskich kopalniach węgla kamiennego przyczynia się do znaczącego wzrostu metanowości bezwzględnej rejonów eksploatacyjnych. W celu oceny wpływu wydobycia na stan zagrożenia metanowego przeprowadzono pomiary stężenia metanu w wybranych wyrobiskach ścianowych. Pomiary przeprowadzono w latach 2006÷2008 w 8 wyrobiskach ścianowych w kopalniach charakteryzujących się dużym zagrożeniem metanowym. Parametry charakteryzujące wyrobiska ścianowe, w których prowadzono pomiary zestawiono w tablicy 1. Wydobycie średnie w ciągu doby zmieniało się od 1380 do 2320 Mg, natomiast maksymalne wydobycie w ciągu doby dochodziło do 5335 Mg. Metanowość całkowita zawierała się w przedziale od 4,44 do 56,41 m3/min. Ściany były przewietrzane w systemie na U i Y a ich schematy przewietrzania przedstawiono na rysunku 1. Okres badań w poszczególnych ścianach również był różny i zawierał się od 29 do 384 dni. Uzyskane wyniki posłużyły do określenia wpływu zmian wydobycia na stan zagrożenia metanowego. Dla każdej badanej ściany przeprowadzono ocenę statystyczną parametrów takich jak: metanowość wentylacyjna, ilość metanu ujmowanego odmetanowaniem, metanowość całkowita i postęp ściany. Dla określenia wpływu postępu ściany na metanowość wykorzystano model probabilistyczny rozkładu tych parametrów na podstawie wyników obliczeń. W celu określenia zależności pomiędzy wartością metanowości wentylacyjnej, odmetanowaniem i metanowości całkowitej a postępem ściany sprawdzono kształt rozkładu analizowanych zmiennych w oparciu o test normalności Kołmogorowa-Smirnowa. Wyniki testu normalności metanowości całkowitej, metanowości wentylacyjnej i postępu w trakcie prowadzenia ścian, przedstawiono w tablicy 2. W tablicy 3 zamieszczono wyznaczone wartości współczynnika korelacji r(x,y). Analizując zamieszczone w tablicy 3 wyniki należy zauważyć, że w większości ścian występuje wysoka korelacja pomiędzy metanowością wentylacyjną i całkowitą a postępem ściany. Natomiast pomiędzy odmetanowaniem a postępem ściany związek ten jest równie silny w ścianach N-10 i W-5. W pozostałych ścianach korelacja jest przeciętna. We wszystkich przypadkach korelacje były dodatnie, co oznacza, że wraz ze wzrostem postępu następuje wzrost metanowości wentylacyjnej, odmetanowania i metanowości całkowitej. Na podstawie współczynnika determinacji można powiedzieć, że w rozważanych przypadkach, co najmniej w połowie wyników (około 50%), metanowość wentylacyjna, odmetanowanie i metanowość całkowita może zostać wytłumaczona liniowo wpływem postępu ściany, przy czym można to stwierdzenie przyjąć z prawdopodobieństwem bliskim 100%. Należy dodać, że brak bardzo wysokich, czy pełnych korelacji oznacza, że badane parametry nie w pełni wykazują zależność liniową, niemniej jednak mogą istnieć inne powiązania funkcyjne. Ze względu na złożony charakter zjawisk zachodzących w trakcie prowadzonej eksploatacji nie można jednoznacznie wykazać pełnych powiązań. Jednak interpretacja wyników pozwala na stwierdzenie, że wpływ postępu ściany na wydzielanie metanu wynosi od 30 do 70% w zależności od rozważanego przypadku. Zatem inne czynniki np. geologiczne, których nie uwzględniono w rozważaniach będą miały pozostały udział w poziomie zagrożenia metanowego. W tablicy 4 przedstawiono wyznaczone współczynniki regresji liniowej. W oparciu o dane z tablicy 4 można napisać równanie opisujące zależność metanowości całkowitej w wyrobisku ścianowym od postępu ściany w postaci (11). W tablicy 5 przedstawiono wyznaczone współczynniki regresji nieliniowej. W oparciu o dane z tablicy 5podano równanie opisujące zależność metanowości całkowitej w wyrobisku ścianowym od postępu ściany w postaci (13). Porównując współczynnik R2 udziału wyjaśnionej wariancji w tablicach 4 i 5 można stwierdzić, że zależność nieliniowa lepiej wyjaśnia wyniki uzyskane z pomiarów kopalnianych. Podobną zależność ujmującą wydzielanie metanu od wielkości wydobycia proponuje Myszor (1985). Dla określonego wydzielania metanu można podać warunki bezpiecznego prowadzenia eksploatacji.

3

Okresowe zmiany wydzielania metanu do wyrobiska ścianowego w czasie prowadzenia eksploatacji

Szlązak N., Kubaczka C.

Górnictwo i Geoinżynieria

|

2011

|

R. 35, z. 4

119-129

PL

W wyrobiskach ścianowych mogą występować zróżnicowane warunki zagrożenia metanowego, począwszy od bardzo znikomego, aż do takiego, w którym bez zastosowania specjalnych środków (wentylacyjne, odmetanowanie) prowadzenie robót górniczych byłoby niemożliwe. Od właściwej oceny zagrożenia metanowego, opracowanych prognoz tego zagrożenia, prowadzonych obserwacji i kontroli zagrożenia oraz podjętych środków profilaktycznych zależy bezpieczeństwo kopalń prowadzących eksploatację w pokładach węgla nasyconych metanem. Wydzielanie metanu w okresach tygodniowych ulega zmianie i jest ściśle związane z prowadzeniem wydobycia. Na początku tygodnia następuje stały wzrost wydzielania metanu, który osiąga swoje maksimum w ostatnim dniu prowadzenia wydobycia. W okresie przerw w wydobyciu wydzielanie metanu do wyrobiska ścianowego się obniża. Zmiany wydzielania metanu w cyklach tygodniowych można opisać przedstawionymi w artykule zależnościami. Jednak do oceny tego stanu niezbędne jest posiadanie informacji dotyczących wcześniejszego wydzielania metanu w wyrobiskach eksploatacyjnych kopalni.

EN

In longwalls there might be different methane hazard conditions, from very negligible to very risky ones, in case of which without using special control methods (ventilation, methane drainage) mining works could not be conducted. Safety in mines excavating coal seams saturated with methane depends on the proper estimation of methane hazard, conducted observations, hazard control as well as undertaken prevention methods. A weekly methane emission varies and is closely related to a mining process. At the beginning of the week there is a constant increase in methane emission, which reaches the maximum on the last day of excavation. During breaks in excavation, methane emission to a longwall decreases. Changes in methane emission in weekly periods can be described by means of the dependences presented in the article. However, in order to estimate its condition it is necessary to obtain information concerning earlier methane emission in longwalls.

4

Gospodarcze wykorzystanie metanu z pokładów węgla w warunkach polskich

Krzystolik P., Skiba J.

Polityka Energetyczna

|

2009

|

T. 12, z. 2/2

319-332

PL

Zagrożenie wybuchami metanu związane jest z górnictwem podziemnym węgla kamiennego, brunatnego i soli od zarania pozyskiwania tych minerałów dla potrzeb ludzkości. Mimo rozwoju technologicznego w ostatnim stuleciu metan jest nadal przyczyną wybuchówi związanych z tym katastrof w kopalniach podziemnych na całym świecie. Jednym z bardzo skutecznych sposobów walki z tym zagrożeniem jest odmetanowanie górotworu. Technologia ta, poza stworzeniem bezpiecznych warunków pracy, pozwala pozyskiwać znaczne ilości mieszaniny metanu z powietrzem. Taki gaz, przy odpowiednim stężeniu metanu, można z powodzeniem wykorzystać do celów energetycznych. Należy jednak zaznaczyć, że głównym celem odmetanowania jest uzyskanie bezpiecznych warunków eksploatacji pokładów węgla o wysokim nasyceniu metanem oraz umożliwienie stosowania wysokowydajnych technologii wydobywania węgla ze ścian w pokładach o najwyższym stopniu zagrożenia - w IV kategorii zagrożenia metanowego. W bardzo wielu przypadkach system przewietrzania jest niewydolny do zmniejszenia stężenia metanu do wartości wymaganych przepisami. Uzyskiwany gaz kopalniany jest również źródłem możliwości obniżenia kosztu pozyskiwanego węgla. Przez wykorzystanie tego gazu w spalaniu kogeneracyjnym uzyskuje się energię elektryczną dla potrzeb własnych kopalni, zmniejszając równocześnie ilość energii kupowanej z sieci. Ciepło uzyskane w tym procesie wykorzystuje się do ogrzewania budynków oraz w suszarniach urobku w zakładach przeróbczych. Biorąc pod uwagę fakt, że w polskich kopalniach węgla kamiennego tylko około 30% metanu, który uwalnia się z węgla podczas robót górniczych ujmowane jest systemami odmetanowania a pozostała jego część wydmuchiwana jest szybami wentylacyjnymi - istnieje ogromny potencjał do zagospodarowania. Pomimo niskich koncentracji metanu w powietrzu wentylacyjnym są już na świecie technologie, które na skalę przemysłową mogą wychwytywać i utylizować metan z powietrza wentylacyjnego szybów kopalń (VAM). Kilka kwestii technicznych nadal może być udoskonalonych ale pracujące w kopalniach instalacje potwierdzają efektywne wykorzystanie metanu zawartego w powietrzu wentylacyjnym szybów do produkcji energii elektrycznej i ciepła.

EN

Methane explosions hazards are incessantly connected with hard coal, lignite and salt mining almost from the beginning of their exploitation. Despite of technological development, in the last century methane is still the main reason of the explosions and catastrophes in the underground coal mines all over the world. One of the effective methods fighting with this hazard is underground drainage of the rock mass. Apart from providing safety work conditions, this technology enables to capture significant amount of methane mixed with the air. Such a gas, with proper methane concentration can be effectively used for energy production. It must be emphasized however, that the main purpose of the drainage is to create safe conditions for the exploitation of coal highly saturated with methane and enabling to utilize highly efficient coal extraction technologies in the longwalls located in the deposits with the highest methane hazard category - i.e. 4th methane hazard category. In many cases the ventilation system is not capable to decrease methane content in the ventilation air down to the safety value specified by the regulations. Recovered CMM can be also recognized as a source of revenue, which can decrease cost of exploitation the coal. Its utilization in the cogeneration process can produce electricity to cover own demands of the coal mine, decreasing at the same time its purchase from the grid. Thermal energy produced in the process can be used to heat the buildings and to dry the fine coal in the coal washing plants. Considering the fact, that in Polish hard coal mines only about 30% of methane released during mining operations is being captured by the drainage systems and its remaining part is vented to the atmosphere via the ventilation shafts - there is enormous potential to be utilized. Despite of low concentration of methane in the ventilation air there are already in the world technologies, which are capable to capture and utilize methane from the ventilation air of the shafts (VAM) on the industrial scale. A few technical details could be still improved but already operating installations in the coal mines prove effective utilization of methane contained in the ventilation air of the shafts for the purposes of production electrical energy and heat.