Wyniki wyszukiwania - BazTech

Ograniczanie wyników

1 Archives of Mining Sciences

1 2004

Znaleziono wyników: 1

Liczba wyników na stronie

Wyniki wyszukiwania

Wyszukiwano:
w słowach kluczowych: reservoirs of methane

Sortuj według:

Ogranicz wyniki do:

Numerical simulation of retentive reservoirs of methane in coal mines

Berger J., Dziurzyński W., Nawrat S.

Archives of Mining Sciences

2004

Vol. 49, nr 3

339-357

The problem of using sealed coal mine headings for retentive storing of methane obtained in the process of methane drainage in coal mines is important for economic and ecological reasons, because this process enables to obtain a qualitatively and quantitatively stabilized low-methane-content fuel used in power and heat generation installations. Improvement in the degree of the utilization of methane from methane drainage influences directly the limitation of methane emission to the atmosphere. In 2001 year experimental research in the above-mentioned scope was carried out in the "Zofiówka" coal mine on three experimental objects which were headings sealed against explosions, of various lengths, volumes, and structures of the surrounding rocks. The experimental research indicated that the sealed headings were not leak proof to various degrees, however, if they were adapted appropriately, they could be used as underground retentive reservoirs of methane from methane drainage in operating coal mines on condition that their locations and level of leakproofness guaranteed work safety and economic effectiveness. The research also confirmed the operational usability of the applied machines and technological solutions. The development of a mathematical model, and in the next stage--methods of numerical simulation of the studied phenomena based on that model and computer software, creates a possibility to carry out preliminary evaluations of the usability of sealed headings as retentive reservoirs of methane from methane drainage and to consider optional solutions for planned and already operating reservoirs. For the acepted mathematical model a computer software has been developed. Results of simulation of transients during pumping methane in and out of a reservoir (Fig.l) have been presented in diagrams (Fig. 3--6).

Zagadnienie wykorzystania otamowanych podziemnych wyrobisk górniczych dla retencyjnego magazynowania metanu z odmetanowania w kopalniach węgla kamiennego jest bardzo istotne ze względów gospodarczych i ekologicznych. Proces ten pozwala na uzyskanie ustabilizowanego pod względem ilościowym i jakościowym paliwa niskometanowego wykorzystywanego w urządzeniach ciepłowniczo-energetycznych. Poprawa stopnia wykorzystania metanu z odmetanowania wpływa bezpośrednio na ograniczenie emisji metanu do atmosfery. Zbadanie możliwości retencyjnego magazynowania metanu z odmetanowania w podziemnych kopalniach węgla kamiennego wymagało przeprowadzenia w pierwszej kolejności eksperymentów na obiekcie rzeczywistym (Berger 2002) w kopalni oraz badań modelowych z zastosowaniem metody symulacji komputerowej. W ramach badań wykonano cztery eksperymenty w KWK „Zofiówka" na trzech obiektach badawczych, których głównym celem była ocena szczelności otamowanych wyrobisk pod wpływem podawanego do nich metanu z odmetanowania, a następnie dwa eksperymenty dotyczące zasad działania układu technologicznego dla retencyjnego magazynowania metanu z odmetanowania. W poszczególnych eksperymentach wykorzystane zostały w różnym zakresie elementy opracowanej technologii retencji metanu z odmetanowania (Berger 2002; Nawrat 1999) polegającej na: --wykonaniu zbiornika (magazynu) metanu przez przystosowanie otamowanego wyrobiska; --zabudowie instalacji i urządzeń tłoczących metan do zbiornika; zabudowie i wykorzystaniu istniejących instalacji i urządzeń odmetanowania; --cyklicznym napełnianiu zbiornika metanem z odmetanowania; --cyklicznym odprowadzaniu metanu ze zbiornika przez urządzenia sieci odmetanowania; --skierowaniu metanu poprzez powierzchniową stację odmetanowania do urządzeń ciepłowniczo-energetycznych, w których jest on wykorzystany jako paliwo. Uzyskane rezultaty badań potwierdziły złożoność rozważanego problemu wynikającą zarówno z uwarunkowań górniczo-geologicznych jak i z przebiegu zjawisk podawania oraz ujmowania metanu z odmetanowania w wyrobiskach stanowiących zbiornik retencyjny. Potrzeba stworzenia modelu matematycznego dla opisu przebiegu zjawisk związanych z technologią retencyjnego magazynowania metanu z odmetanowania w otamowanych wyrobiskach górniczych, wynikała przede wszystkim z wymogów projektowo-eksploatacyjnych. Opracowanie modelu matematycznego (rozdział 2), a w następnej kolejności programu komputerowego symulacji zjawisk opartych o ten model, stwarza możliwości do prowadzenia wstępnych ocen przydatności otamowanych wyrobisk do pełnienia roli retencyjnego zbiornika metanu z odmetanowania, a także rozpatrywania wariantowych rozwiązań projektowanych i eksploatowanych zbiorników. Opracowany komputerowy programu METAN w oparciu o przedstawiony matematyczny model pracujący w systemie programów VENTGRAPH pozwolił na podjęcie próby odtworzenia przebiegu procesów podawania i ujmowania metanu ze zbiornika zachodzących w trakcie przeprowadzonych eksperymentów. W celu przeprowadzenia stosownych obliczeń przygotowano bazę danych składającą się: --ze zbioru zawierającego parametry charakteryzujące przepływ mieszaniny powietrza i metanu przez elementy zbiornika i wyrobisk przyległych; --ze zbioru danych dotyczących podawania metanu do zbiornika za pomocą stacji przetłaczania gazu; --ze zbioru danych dotyczących wymiarów geometrycznych zbiornika, tam izolacyjnych i ewentualnych połączeń zbiornika z innymi wyrobiskami poprzez szczeliny w górotworze. Wyniki symulacji numerycznej podawania i ujmowania metanu w warunkach odpowiadających dwóm eksperymentom przeprowadzonym w otamowanym chodniku wentylacyjnym poz. 580 m (rys. 2) w KWK „Zofiówka", przedstawione zostały w formie wykresów zmian w czasie stężenia metanu (rys. 3-6) dla stacji pomiarowej zlokalizowanej w wyrobisku. Wyniki badań eksperymentalnych pozwalają na jakościową weryfikację modelu matematycznego. Wyniki obliczeń symulacyjnych przeprowadzonych w oparciu o dane uzyskane z badań eksperymentalnych retencyjnego magazynowania metanu z odmetanowania w otamowanych wyrobiskach górniczych wykazały dobrą zgodność przebiegów czasowych zmian stężenia metanu w zbiorniku w stosunku do eksperymentu dla okresu podawania metanu. Na powyższe wpływ miało prawidłowy dobór objętościowego wydatku przepływu mieszaniny przez zbiornik, oporu tam izolacyjnych i objętości mieszania.