Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Czynniki kształtujące wzrost zagrożenia metanowego w ścianach w świetle doświadczeń Głównego Instytutu Górnictwa

Krause Eugeniusz, Litwa Piotr

Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie

|

2021

|

nr 3

2--8

PL

W publikacji omówiono czynniki kształtujące poziom zagrożenia metanowego w rejonach ścian wydobywczych w polskich kopalniach węgla kamiennego w okresie wdrażania działań restrukturyzacyjnych, skutkujących między innymi wzrostem koncentracji wydobycia. Doświadczenia GIG Kopalni Doświadczalnej „Barbara", m.in. w zakresie zwalczania zagrożenia metanowego i pożarowego w polskich kopalniach, oraz 20-letnia współpraca tej jednostki naukowo-badawczej z Wyższym Urzędem Górniczym pozwoliły na opracowanie zasad, wytycznych oraz kryteriów oceny zagrożenia metanowego, stanowiących narzędzia dla praktyków w warunkach sukcesywnie zwiększającego się wydzielania metanu do środowiska ścian. Publikacja omawia efekty tej współpracy w zakresie poprawy bezpieczeństwa pracy w kopalniach węgla kamiennego.

EN

The publication discusses the research acquis of the Central Mining Institute of the Experimental Mine „Barbara" in the field of combating methane risk in Polish hard coal mines. As a result of more than 20 years of research, principles and guidelines for assessment and design of mining works in methane fields were developed in the form of instructions. The most important of them are: 1. Rules for classifying workings (rooms) in methane fields into individual levels of explosion risk in coal mining plants [9]. 2. Rules for classifying workings in methane fields in coal mining plants as hazardous into methane explosion risk levels [4]. 3. Rules for airing excavations under methane hazard conditions, including the selection of ventilation devices to mitigate it [6]. 4. Dynamic forecast of absolute wall methane-bearing capacity [7]. 5. Principles of working longwalls under methane hazard conditions [8]. 6. Principles of designing mining works under conditions of combined methane and fire hazard [5]. All these studies provided mine engineering staff with tools for assessing methane risk at the stage of designing and conducting mining works, as well as allowed for the selection of preventive actions.

2

Wpływ intensywności przewietrzania ściany na skuteczność inertyzacji

Szlęzak Nikodem, Piergies Kazimierz

Napędy i Sterowanie

|

2019

|

R. 21, nr 7/8

82--89

PL

Tlen, źródło wysokiej temperatury oraz materiał palny to elementy niezbędne przy powstaniu pożaru. Zapobieganie pożarom podziemnym polega na usunięciu przynajmniej jednego z tych czynników. Jednak eksploatacja bez pozostawiania resztek węgla w zrobach jest praktycznie niemożliwa, trudne jest również usunięcie ciepła powstałego podczas procesu utleniania, dlatego należy dążyć do wyeliminowania lub znacznego obniżenia stężenia tlenu w powietrzu, w zrobach ścian wydobywczych. Można to osiągnąć poprzez inertyzację, w której obojętny chemicznie gaz, który w warunkach danej reakcji nie uczestniczy w jej przebiegu, zastępuje powietrze lub palną atmosferę. Wraz ze wzrostem głębokości eksploatacji nasilają się zagrożenia naturalne, również często występują równocześnie. Metody profilaktyki wobec jednego zagrożenia powodują wzrost innego zagrożenia. Przy profilaktyce pożarowej zaleca się zmniejszenie dopływu powietrza do ściany, natomiast zwalczanie zagrożenia metanowego wymaga jego zwiększenia. W artykule przedstawiono przykład wpływu intensywności przewietrzania ściany na skuteczność inertyzacji zrobów ściany zawałowej. Rozważono ścianę prowadzoną w warunkach zagrożenia metanowego, przy dużej skłonności węgla do samozapalenia oraz w trakcie przechodzenia przez strefę zaburzeń geologicznych.

EN

Oxygen, the source of high temperature and combustible material are the elements necessary for the creation of a fire. Prevention of underground fires is based on the removal of at least one of these factors. However, it is practically impossible to exploit without leaving coal remnants in goaves, it is also difficult to remove the heat produced during the oxidation process, therefore it is necessary to eliminate or reduce considerably oxygen concentration in the air of goaves of longwalls with caving in hard coal mines. This can be achieved by inertisation. The method consists in a partial or total replacement of air or combustible atmosphere with an impartial gas. Along with the increase of depth of exploitation, natural hazards intensify, they also often coexist. Prevention methods for one threat cause the growth of another threat. In fire prevention it is recommended to reduce the air supply to the longwall, while combating the methane hazard requires its increase. The article presents an example of the influence of longwall ventilation intensity on the effectiveness of inertisation in the goafs of a longwall. The longwall was considered under methane hazard conditions, with high propensity for coal to spontaneously ignite and during geological disturbances.

3

Zmiany strumienia powietrza w wyrobiskach ścianowych w aspekcie bezpieczeństwa pracy

Kapusta M., Obracaj D.

Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie

|

2013

|

nr 8

23--32

PL

W artykule przedstawiono wyniki pomiarów prędkości powietrza wzdłuż frontu ściany dla systemów przewietrzania U i Y. Pomiary zostały wykonane w czterech czynnych wyrobiskach ścianowych, zróżnicowanych pod względem warunków geologiczno-górniczych. Wyniki pomiarów oraz ich interpretację zaprezentowano w formie graficznej. Na podstawie uzyskanych wyników zamodelowano przepływ powietrza przez strefę zrobów i określono miejsca wypływu powietrza. Do przeprowadzenia symulacji rozpływu powietrza przez strefę zawałową w zrobach wykorzystano program komputerowy.

EN

The results of measurements of air velocity along longwalls with U and Y ventilation systems are presented. Measurements are conducted in four working longwall excavations with different mining and geological conditions. Volumetric and mass flow rate along longwall excavations are calculated on the basis of the obtained results. The measurement results and their interpretation are presented in a graphic form. On the basis of the obtained results, air flow in goaf zone is modeled and places of air leakages in longwalls are determined. The computer programme [6] was used for this purpose. On the basis of the conducted research and calculations it can be concluded that in the case of longwalls with Y ventilation systems there is a decrease in volumetric air flow rate along the whole longwall. For longwall 809 there was a decrease of about 26% in relation to mass flow rate at the inlet to the longwall. The air returns gradually along top entries starting at crossroads of the main gate with the entry. In the case of longwalls with U ventilation systems, which occupy 2/3 of the width of the longwall there are air leakages into goaf. The air returns to the longwall at the distance of 1/3 width of a longwall from the crossroads of the tail gate with an entry.

4

Dopuszczalne wybiegi ścian z uwagi na długość dróg ucieczkowych w przypadku stosowania przewietrzania w układzie U

Badura H.

Przegląd Górniczy

|

2012

|

T. 68, nr 2

16-24

PL

W artykule omówiono wpływ stosowania wymiany środków ochrony dróg oddechowych oraz wykonania przecinki w polu ścianowym łączącej chodnik podścianowy z nadścianowym, na dopuszczalny z uwagi na długość dróg ucieczkowych wybieg ścian podłużnych przewietrzanych w układzie U. Stwierdzono, że wykonanie przecinki przynosi mniejsze wydłużenie wybiegu niż stosowanie wymiany środków ochrony dróg oddechowych. Największe wydłużenie wybiegu osiąga się przez jednoczesne wykonanie przecinki oraz zastosowanie wymiany środków ochrony dróg oddechowych.

EN

The article discusses the influence of application of exchange of air ways protection means and driving of a set-up entry in the longwall panel connecting the main gate with the tail gate on an admissible, from the point of view of the length of escape routes, life (in terms of distance) of longitudinal longwalls ventilated using the "U" system. It has been found that driving of a set-up entry brings smaller extension of the longwall life (in terms of distance) than the application of air ways protection means. The optimum results of longwall life (in terms of distance) extension can be achieved by simultaneous driving of the set-up entry and application of exchange of air ways protection means.

5

Air flow measurements through the laboratory stand of the crossing of the long wall and ventilation gallery for CFD code validation

Branny M., Karch M., Wodziak W., Szmyd J., Jaszczur M., Nowak R.

AGH Journal of Mining and Geoengineering

|

2012

|

Vol. 36, no. 2

59-68

EN

In this study results of the experimental and numerical research of the air flow through a system of T- -shape ventilation ducts have been presented. The laboratory model is a certain simplification of the system of the intersection of the long wall and the ventilation gallery. Simplifications refer both to the object's geometry such as the rectangular shape of the cross-section of the workings as well as the lack of elements constituting the long wall and heading equipment along with the air flow conditions such as the lack of air inflow from the goaf domain. The laboratory model consists of the inlet channel (the final part of the long wall), the cavity and the outlet channel (the ventilation gallery) at the end of which a fan has been installed. The aim of the conducted research is an attempt to evaluate the accuracy with which numerical simulations map the real flow. Velocity measurements have been conducted using the PIV method (Particle Image Velocimetry). The point of the measurement lies in the introduction of marker particles to the flowing fluid. Their movement is monitored by a CCD camera perpendicular to the illuminated plane. Digital registration and image correlation allows for the determination of the velocity vectors in the whole flow area. Numerical simulation of the air flow for identical conditions such as during experimental research has been carried out with the CFD methods (Computational Fluid Dynamics) and with the use of the FLUENT software. In the study two turbulence models have been tested: standard k-epsylon and the RNG k-epsylon model. Measurements have been conducted for an average flow velocity equal to 9,85 m/s, and so for Reynolds number equal to 148 600. The experimental results have been compared to the results of numerical simulations. The conducted research allows for evaluation of accuracy with which the numerical simulations map the real flow. The greatest differences between the measured and calculated velocity field occur in the cavity zone. In this part of the flow domain the standard k-epsylon model imitates the conditions of the real flow better than the RNG k-epsylon model. The velocity field at the beginning of the outlet channel is calculated with satisfactory accuracy, however, in the zone of the secondary flow differences between the measurements and calculations are meaningful. In this part of the flow domain the consistency of measurements and calculations is arrived at with the use of the RNG k-epsylon model.

PL

W pracy prezentowane są wyniki badań eksperymentalnych i numerycznych przepływu powietrza przez układ przewodów wentylacyjnych (wyrobisk) w kształcie litery T. Model laboratoryjny jest pewnym uproszczeniem układu wyrobisk skrzyżowania ściany z chodnikiem wentylacyjnym. Uproszczenia dotyczą zarówno geometrii obiektu jak i warunków przepływu. Stanowisko laboratoryjne składa się z kanału dolotowego (końcowy fragment ściany), wnęki i kanału wylotowego (chodnik wentylacyjny) na którego końcu zainstalowano wentylator pracujący w trybie ssącym. Celem przeprowadzonych badań jest próba oszacowania dokładności z jaką symulacje numeryczne odwzorowują przepływ fizyczny. Pomiary prędkości wykonywano metodą PIV (Particle Image Velocimetry). Istota pomiaru polega na statystycznym oszacowaniu ruchu cząstek wskaźnikowych wymieszanych z powietrzem, których ruch rejestrowany jest przez kamerę cyfrową. Cyfrowa rejestracja i korelacja obrazów cząstek umożliwia określenie składowych wektora prędkości w całym obszarze przepływu. Symulację numeryczną przepływu powietrza, dla warunków identycznych jak w badaniach eksperymentalnych wykonano metodą CFD (Computational Fluid Dynamics) przy użyciu programu FLUENT. W pracy testowano dwa modele turbulencji: standardowy k-epsilon i jego modyfikację model RNG k-epsilon. Pomiary wykonano dla średniej prędkości przepływu równej 9,85 m/s czyli przy liczbie Reynoldsa wynoszącej 148 600. Wyniki eksperymentalne porównano z wynikami symulacji numerycznych. Wykonane badania pozwalają na ocenę dokładności z jaką symulacje numeryczne odwzorowują przepływ rzeczywisty. Największe różnice między zmierzonym i obliczonym polem prędkości występują w strefie wnęki. W tej części obszaru przepływu model k-epsilon lepiej niż RNG k-epsilon przybliża warunki rzeczywistego przepływu. Pole prędkości w kanale dolotowym jak i na początku kanału wylotowego obliczane jest z zadawalającą dokładnością jakkolwiek w strefie przepływu wtórnego różnice pomiędzy pomiarami i obliczeniami są znaczące. Dobrą zgodność pomiarów z obliczeniami w tym fragmencie obszaru przepływu uzyskuje się przy użyciu modelu RNG k-epsilon.

6

Wpływ usytuowania przegrody wentylacyjnej na zagrożenie metanowe w ścianach przewietrzanych w układzie na "U" caliźnie węglowej

Krause E., Wierzbiński K.

WUG : bezpieczeństwo pracy i ochrona środowiska w górnictwie

|

2009

|

nr 4

31-38

PL

W artykule przedstawiono wyniki obliczeń rozkładu koncentracji metanu w rejonie skrzyżowania ściany z chodnikiem wentylacyjnym z umieszczoną przegrodą wentylacyjną, w ścianie przewietrzanej w układzie na „U" po caliźnie węglowej. Obliczenia wykonano w trzech wariantach, w których dwa dotyczą stanu normalnego działania przegrody wentylacyjnej, natomiast w wariancie trzecim założono przejście przegrody wentylacyjnej w stan awarii w wyniku jej rozszczelnienia. Wyniki obliczeń symulacyjnych pozwoliły na sformułowanie wniosków odnośnie wpływu usytuowania przegrody w chodniku wentylacyjnym oraz jej funkcjonowania na kształtowanie się rozkładu koncentracji metanu w rejonie skrzyżowania ściany z chodnikiem wentylacyjnym.

EN

The article presents calculation results of methane concentration decay in the area of face crossing with ventilation entry in which there is a ventilation curtain, in face ventilated in "U" system through coal solid. Calculations were conducted in three variants of which two concern normal work condition of ventilation curtain and the third one concerns emergency work condition of the curtain as a result of its split. The results of calculations allowed for the formulation of conclusions concerning the impact of ventilation curtain's localization in a ventilation entry and its functioning on the methane concentration decay in the area of the crossing of face with ventilation entry.

7

Badania modelowe przepływu mieszaniny powietrza i gazów w rejonie ściany w aspekcie walidacji wyników komputerowej symulacji

Dziurzyński W.

Przegląd Górniczy

|

2009

|

T. 65, nr 11-12

61-71

PL

W artykule przedstawiono zagadnienie związane z uzyskaniem wiarygodnych danych przydatnych dla modelowania przepływów mieszaniny powietrza i gazów w rejonie ściany i zrobach z zastosowaniem programu komputerowego VentMet. Przedstawiono kolejne etapy postępowania celem przygotowania bazy danych do obliczeń prognostycznych kształtowania się rozkładów stężenia metanu, dwutlenku węgla w zrobach ścian eksploatowanych z zawałem stropu. Przedstawiono wyniki badań modelowych dla przyjętych danych do obliczeń i opracowanego modelu numerycznego. Uzyskane wyniki obliczeń komputerowych dla trzech wariantów różniących się postępem eksploatacji z uwzględnieniem dopływu metanu i dwutlenku węgla do zrobów oraz z odmetanowaniem, pokazały prognozowanie ilości przepływu powietrza w rejonie, rozkłady stężenia metanu w sieci wyrobisk oraz w zrobach w aspekcie kształtowania się skojarzonego zagrożenia pożarowo-metanowego. Uzyskane rezultaty przedstawiono na rysunkach zawierających rozkłady zmian obserwowanych parametrów. Przedstawiony przykład pokazał, że dla walidacji wyników badań modelowych należy prowadzić eksperymenty pomiarowe w dwóch obszarach: zrobów i wyrobisk przyścianowych, w których obecnie wykonuje się wiele eksperymentów pomiarowych przydatnych do walidacji obliczeń komputerowych. Wykazano, że trudnym wyzwaniem badawczym jest podjęcie eksperymentów pomiarowych w obszarze zrobów.

EN

The issue connected with obtainment of reliable data useful for modelling of air-gases mixture flows in the region of longwall and waste area with the use of the computer program VentMet is presented. The next stages of the conduct in order to prepare the database for prognostic calculation of concentration distribution of methane, carbon dioxide in the goaf of the longwall run with caving are prepared. The results of model research for the assumed data for calculations and elaboration of the numerical model are presented. The obtained results of computer calculation for three variants with different exploitation advance with taking into consideration the inflow of methane and carbon dioxide into the goaf as well as with methane drainage showed the forecast airflow quantity in the region, distribution of methane concentrations in the working system as well as in the goaf in the aspect of the associated fire-methane hazard occurrence. The obtained results are presented on the drawings including the observed parameters changes distribution. The presented example showed, that for model research validation the measuring experiments should be carried out including two areas: goaf and workings at longwall, where at present a number of measuring experiments is made useful for computer calculations validation. It proved that taking up of measuring experiments in the goaf area is a difficult research challenge.

8

Computer simulation of flow of air and methane mixture in the longwall- return crossing zone

Branny M.

Archives of Mining Sciences

|

2006

|

Vol. 51, no 1

133-145

EN

This paper investigates how the positions of jet fans, installed at the outlet ITom the longwall region, should affect the efficiency of methane rarefaction and removal ITom the area. The adequacy of the suggested solution is verified by numerical simulations supported by the programme FLUENT 6.1. The flow region comprising two crossing headings (Iongwall end section with the return airway) is shown in Fig. I. Methane inflow ITom the rock strata is modelled by assuming the appropriate boundary condition on one of the walls restricting the flow region. The potentials to reduce methane hazards by the use of free jet fans are explored. The fan WLE-603B is installed in the inlet cross-section of the niche (x = 5 m), in three positions: a) half-way the section width, 0.5 m from the roof b) in the upper corner ofthe inlet cross-section c) in the lower corner of the inlet cross-section and d) underneath the roof, at the distance x = 4 m from the niche front e) underneath the roof, at the distance x = 6 m from the niche front Fig. 5-6 and 7-8 show velocity fields and distributions of mass fractions of methane at selected cross-sections. The most favourable variants are those designated as b (Fig. 5, 7) and c and e, where the fan is positioned in the upper or lower corner of the inlet cross-section or when it is pushed into the through-flow stream. Registered differences between these solutions are minor and prove to be negligible in practical applications.

PL

W pracy analizowano wpływ rozmieszczenia wentylatorów pomocniczych, instalowanych na wylocie ze ściany na możliwość rozcieńczania i usuwania metanu z tego rejonu. Skuteczność projektowanego rozwiązania oceniano drogą symulacji numerycznej. Obliczenia wykonano przy użyciu programu FLUENT 6.1. Obszar przepływu, składający się z dwóch krzyżujących się wyrobisk (sekcja końcowa ściany z chodnikiem nadścianowym) przedstawiono na rys. 1. Dopływ metanu z górotworu modelowano poprzez przyjęcie odpowiedniego warunku brzegowego na jednej ze ścian ograniczających obszar przepływu. Założono, że mieszanina powietrzno-metanowa jest gazem doskonałym i ściśliwym, dla którego znajduje zastosowanie równanie Clapeyron'a. Ruch mieszaniny jest ustalony zaś proces przebiega w warunkach izotermicznych. Rozważany problem opisany jest układem równań ciągłości (2) oraz Naviera-Stokesa, modelu k-E: i transportu składników chemicznych o postaci ogólnej (3) (FLUENT Inc., 2005). W otworach wlotowych zadawano stały strumień masowy zarówno dla powietrza jak i metanu. Kinetyczną energię turbulencji i szybkość dyssypacji tej energii wyliczano przy założeniu 10% intensywności turbulencji na wlocie. Udziały masowe poszczególnych składników mieszaniny gazowej wynosiły dla powietrza y Nz = 0.76; y Oz = 0.23 i Y HzO= 0.01 natomiast dla wlotu metanu Y c~ = 1.0. W przekroju otworu wylotowego zakładano, że ciśnienie jest wielkością stałą natomiast dla pozostałych zmiennych przyjmowano, że w kierunku przepływu at; = o . Przy opisie warunków przyściennych korzystano z klasycznego modelu ax funkcji ściany. W prezentowanych przykładach analizowano możliwość zmniejszenia zagrożenia metanowego przy użyciu wentylatora wolnostrumieniowego. Wentylator WLE-603B usytuowano w przekroju wlotowym do wnęki (x = 5 m) w trzech położeniach: a) w połowie szerokości w odległości 0.5 m od stropu, b) w górnym narożu przekroju wlotowego, c) w dolnym narożu przekroju wlotowego oraz d) pod stropem w odległości x = 4 m od czoła wnęki, e) pod stropem w odległości x = 6 m od czoła wnęki. Na rysunkach 5+6 i 7-8 przedstawiono odpowiednio obrazy pól prędkości oraz rozkłady udziałów masowych metanu w wybranych przekrojach. Najkorzystniejszymi rozwiązaniami z uwagi na możliwość rozcieńczania i usuwania metanu z rozważanego obszaru są warianty b (rys. 5,7), c i e, w których wentylator znajduje się w górnym lub dolnym narożu przekroju wlotowego bądź też przesunięto go w głąb strumienia obiegowego. Odnotowane różnice między tymi rozwiązaniami są nieznaczne a dla praktyki nieistotne. Najwyższe stężenia metanu występują gdy wentylator znajduje się we wnęce (wariant d, rys. 6, 8) jak również wtedy gdy jest zainstalowany pod stropem w połowie szerokości wnęki (wariant a). Obliczenia numeryczne odwzorowują również strefę przepływu wtórnego związaną ze zmianą kierunku przepływu prądu obiegowego a powstającą w wyniku oderwania strugi na krawędzi przecięcia się calizny ściany i ociosu chodnika nadścianowego.

9

Wybrane zagadnienia planowania bezpiecznej eksploatacji w kopalniach węgla kamiennego

Matuszewski K.

WUG : bezpieczeństwo pracy i ochrona środowiska w górnictwie

|

2003

|

nr 10

11-17

PL

We wstępie wymienione są inne poza zagrożeniami naturalnymi czynniki, które trzeba uwzględnić przy projektowaniu eksploatacji. Ponadto przedstawiony jest podział zagrożeń naturalnych oraz współzależność ich występowania. W rozdziale dotyczącym czynnikiów decydujących o kolejności wybierania pokładów węgla omówione są oprócz jakości węgla zagrożenia naturalne (tąpaniami, metanowe,pożarowe) oraz ochrona powierzchni i pokładów podbieranych. W tych warunkach bardzo ważne jest określenie gradacji zagrożeń naturalnych. W kolejnych rozdziałach omówiono czynniki decydujące o porządku i kierunku wybierania w pokładach węgla oraz doborze wysokości i długości ścian, a także czynniki decydujące o doborze sposobu przewietrzania ścian w warunkach zagrożenia metanowego, pożarowego, pyłowego i klimatycznego oraz zalety i wady każedgo systemu przewietrzania w zależności od występujących zagrożeń naturalnych. Wskazano, że w większości przypadków wpływ koncentracji produkcji na zagrożenia naturalne jest negatywny. Na końcu przedstawiono wnioski dotyczące planowania bezpiecznej eksploatacji w warunkach współwystępowania zagrożeń naturalnych ze szczególnym uwzględnieniem zagrożenia metanowego, pożarowego i tąpaniami.

EN

In the introductory part specified are the factors other than the natural hazards which factors must be taken into account when designing a mining operation system. Besides, presented is a division of the natural hazards and the correlation of their occurrence. In the section pertaining to the factors decisive for the sequence of extraction of coal seams discussed, apart from the quality of coal, are the natural hazards (rock burst, methane, fire) as well as the protection of land surface and overlying coal seams. Very important for those conditions is the determining of gradation of the natural hazards. In the subsequent sections discussed are the factors deciding about the order and direction of extraction of coal in the seam, and the choice of height and length of the longwalls, as well as the factors deciding about the choice of ventilation method for longwall faces in the conditions of methane, fire coal dust and climatic hazards, as well as the advantages and disadvantages of any ventilation system depending on the prevailing natural hazards. It has been indicated that the influence of mining operation concentration factor on the natural hazards is negative in a majority of cases. Finally, presented have been conclusions pertaining to planning a safe mining operation in the conditions of simultaneous occurrence of natural hazards with a particular attention paid to the hazards of methane, fire and rock burst.