Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

The impact of precipitation on state of the slopes surface and thermal activity of the mine waste dump - preliminary study

Różański Zenon, Wrona Paweł, Pach Grzegorz, Niewiadomski Adam, Suponik Tomasz, Frączek Robert, Balcarczyk Leszek

Journal of Sustainable Mining

|

2021

|

Vol. 20, iss. 1

2--12

EN

Precipitation, especially with a high intensity, affects the condition of mining waste dumps. The article presents the results of research aimed at determining the impact of rain on water erosion on the slopes of a coal waste dump and its thermal state. Preliminary tests of the condition of two slopes of the coal waste dump in Libiąż (Poland) undertaken in the frameworks of the TEXMIN project was carried out using modern geodesy techniques (low-ceiling photogrammetry and TLS terrestrial laser scanning). The current geometry of the slope surface was faithfully reproduced in the form of a cloud of points with known coordinates x, y, z. The thermal state within the analyzed slopes of the dump was also assessed. Based on thermography studies and measurements of temperature and gas concentrations inside the object, two zones of thermal activity were located on one of the examined slopes. The test results constitute the initial state against which the results of further tests will be compared. This will allow to determine the influence of precipitation on the amount of water erosion and the thermal state of the dump in a specific time period.

2

Changes in the spontaneous combustion tendency of humic coals according to their petrographic composition and physico-chemical properties

Bielowicz Barbara

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

|

2020

|

T. 36, z. 2

197--218

EN

The article presents the analysis of the correlation between the self-ignition parameters and the ultimate and proximate analysis, as well as the petrographic properties of Polish lignite, sub-bituminous coal, bituminous coal and anthracite. The following coal properties were determined: the moisture, ash content, volatile matter and sulfur content, gross calorific value, net calorific value, C, O, N and H contents, total porosity, ash oxide composition, rates of spontaneous combustion in 237°C and 190°C, and activation energy. During the petrographic analysis, maceral composition and random reflectance were determined. To determine the linear correlation between the self-ignition parameters and the analyzed coal properties, the Pearson correlation coefficient was calculated. The results show that there is no strong linear correlation between the lignite tendency to self-ignition and its petrographic properties. However, a strong negative correlation between the rate of spontaneous combustion and moisture and volatile matter content was observed. In the case of bituminous coal, strong correlations between self-combustion parameters and various coal properties were confirmed. The most noteworthy are the correlations between self-ignition parameters and the maceral composition, that is, between the content of macerals of the inertinite group in coal and content of macerals of the huminite/vitrinite group. The obtained results suggest that the spontaneous combustion tendency of coal increases with the increasing content of semifusinite and liptinite.

PL

W artykule przedstawiono analizę korelacji między parametrami samozapłonu a analizą technologiczną i chemiczną oraz właściwościami petrograficznymi polskiego węgla brunatnego, węgla kamiennego i antracytu. Określono następujące właściwości węgla: wilgotność, zawartość popiołu, zawartość części lotnych i siarki, wartość opałową, ciepło spalania, zawartość C, O, N i H, całkowitą porowatość, skład tlenkowy popiołu, wskaźniki samozapłonu w temperaturach 237 i 190°C oraz energię aktywacji. Podczas analizy petrograficznej określono skład petrograficzny i współczynnik odbicia. W celu określenia liniowej korelacji między parametrami samozapłonu a analizowanymi właściwościami węgla obliczono współczynnik korelacji Pearsona. Uzyskane wyniki pokazują, że nie ma silnej korelacji liniowej między tendencją węgla do samozapłonu a jego właściwościami petrograficznymi. Zaobserwowano jednak silną ujemną korelację między samozapłonem a wilgotnością i zawartością substancji lotnych. W przypadku węgla kamiennego potwierdzono silne korelacje między parametrami samozapłonu a różnymi właściwościami węgla. Najbardziej godne uwagi są korelacje między parametrami samozapłonu a składem petrograficznym, tj. pomiędzy zawartością macerałów grupy inertynitu w węglu oraz zawartością macerałów grupy huminitu/witrynitu w węglu. Uzyskane wyniki sugerują, że tendencja do samozapłonu węgla rośnie wraz ze wzrostem zawartości semifuzynitu i liptynitu.

3

The use of thermovision in the monitoring of coal storage facilities as an element of safety management in the warehouse management

Sobocińska Anna, Sobociński Maciej

System Safety : Human - Technical Facility - Environment

|

2019

|

Vol. 1, nr 1

449--456

EN

Spontaneuos combustion (or self-ignition) is the initiation of the burning process without an external source of ignition, such as a flame or spark. This phenomenon often occurs during storage of such substances as hay, straw as well as coal or culm. Like any other type of fire, in addition to potential material losses, it also poses a threat to people. Thanks to the systematic monitoring of landfills using a thermal imaging camera, the dangerous effects of this phenomenon can be avoided. The article presents photos taken on a coal storage site where, as a result of both prolonged heat and wind exposition, a self-ignition phenomenon occurred that was detected early due to the use of thermovision.

4

Metoda oznaczania skłonności węgla do samozapalenia w warunkach temperatury pierwotnej skał

Słowik Stanisław

Przegląd Górniczy

|

2019

|

T. 75, nr 8

40--49

PL

W artykule przedstawiono metodę oznaczania skłonności węgla do samozapalenia, gdzie temperatura rozpoczęcia procesu samozagrzewania odpowiada temperaturze otoczenia (skał). Problemem w tym przypadku, na który szczególnie zwrócono uwagę, jest to, że w warunkach zalegania pokładu węgla temperatura otoczenia jest zmienna. W pierwszej części artykułu przeanalizowano jak wpływa na proces samozagrzewania temperatura rozpoczęcia tego procesu i jego zakończenia. W oparciu o to ustalono, dla jakiego przedziału temperatury będzie sformułowany wskaźnik samozapalności. Następnie wyprowadzono metodę oznaczania skłonności węgla do samozapalenia, która jest zależnością funkcyjną f: T → SMP przyporządkowującą dwa zbiory, temperaturę rozpoczęcia procesu samozagrzania T i wskaźnik samozapalności SMP. Istotą uzyskanej funkcji jest całka oznaczona wyprowadzona z równania różniczkowego opartego o równanie Arrheniusa, która określa czas, po jakim w warunkach adiabatycznych następuje przejście układu od temperatury rozpoczęcia procesu samozagrzewania T0 do temperatury zapłonu Tz. Wskaźnik samozapalności dla zmiennej temperatury początkowej SMP(T= T0) został wyprowadzony w zakresie temperatury T0 = 295 do 325 ºK (22 do 52ºC). W końcowej części artykułu omówiono sposób podziału grupowego, który uwzględnia zmienną skłonność węgla do samozapalenia w zakresie temperatury T0 = 295 do 325 ºK (22 do 52ºC). Przedstawiono w jaki sposób ustalono 5-grupowy podział skłonności węgla do samozapalenia. Pokazano również, na przykładzie 953-elementowej próby węgli jak zmienia się skłonność do samozapalenia wraz ze zmianą temperatury początkowej samozagrzewania.

EN

The article presents a method for determining the propensity of coal to spontaneous combustion, in which the start temperature of the self-heating process correspond to the ambient temperature (rocks). The problem in this case, which is particularly noteworthy, is that in the conditions of depositing the coal seam, the ambient temperature is variable. In the first part of the article it was analyzed how the temperature of the start of this process and its ending affects the self-heating process. On the basis of this, it was determined for which temperature range the self-ignition index will be formulated. Next, a method for determining the propensity of coal for spontaneous ignition was derived, which is a functional relationship f: T → SMP assigning two sets, the start temperature of the self-heating process T and the SMP self-ignition index. The essence of the obtained function is the definite integral derived from the differential equation based on the Arrhenius equation, which determines the time after which, in adiabatic conditions, the system passes from the start temperature of the self-heating process T0 to the ignition temperature Tz. The spontaneous combustion index for variable initial temperature SMP(T= T0) was derived in the temperature range T0 = 295 to 325 ºK (22 to 52ºC). In the final part of the article it was discussed the group division method, which takes into account the variable propensity of coal to self-ignition in the temperature range T0 = 295 to 325 ºK (22 to 52ºC). It was presented how the 5-group of coal propensity distribution for self-ignition was established. It was also shown, on the example of 953 elements of coal samples, how the propensity to spontaneous combustion changes with the change of the initial temperature of self-heating.

5

A New Prototype Design and Experimental Study for Assessing Spontaneous Coal Combustion

Aryansyah, Ibrahim Eddy, Nasir Subriyer, Said Muhammad, Kurniawan Ian, Huda Adri

Journal of Ecological Engineering

|

2019

|

Vol. 20, nr 6

9--17

EN

This present study contribute to provide a simple technology to early detect the phenomenon of spontaneous coal combustion. A new prototype is designated to detect the CO gas formation as a product of initial coal oxidation. Moreover, several parameters including coal quality, coal weight sample, ambient temperature, and air flow were employed to investigate the effects of each parameter to the CO formation time. The results show that the coal characterisation have a significant effect in the CO formation time where the coal having a higher fixed carbon and high grass calorific values provide the high liability of spontaneous coal combustion. However, these finding only occurred in low weight sample where in the high coal weight sample only fixed carbon plays the main role in determining the CO formation time. Furthermore, the prototype ambient temperature become the important parameter in the boosting of CO formation time where airflow only enhance the CO formation time in low temperature condition (below 29°C). Moreover, these findings opens a new sight in coal management, especially in Indonesia, where controlling the coal and atmosphere temperature could effectively prevent the spontaneous coal combustion especially in coal stockpile. Nevertheless, the other factor including airflow and coal weight sample also need perfect controlling because all of these factors potentially create a perfect environment to combust the coal spontaneously.

6

Danger zone of spontaneous combustion in the gob with lower entry retained along the gob

Shu-jie Y.

Przegląd Górniczy

|

2017

|

T. 73, nr 9

1--5

PL

In recent years, with the increase in mining depth and the change of mining methods (such as: mining with entry retained along the gob, using Y- type ventilation system), the risk of spontaneous combustion has increased, threatening the safety in coal mine. In order to determine the danger zone of spontaneous combustion in the gob, so as to provide the basis for fire prevention, temperature probes and gas exhausting pipes were embedded in the gob along the upper entry and behind supports. Temperature and oxygen concentration at different sites were obtained. Based on the rate of temperature rise and oxygen concentration changes, the risk zone of spontaneous combustion and the features of the “three zones” in the gob were obtained. The heat dissipation zone is very narrow, the widest position of the heat dissipation zone and the oxidation zone are in the triangle strip formed by hydraulic supports and the wall of gangue bags along the lower entry retained along the gob.

EN

W ostatnich latach, wraz ze wzrostem głębokości oraz zmianą sposobów wybierania pokładów węgla (np. wybieranie z chodnikiem przyścianowym utrzymywanym wzdłuż zrobów, używanie systemu wentylacji ścianowej typu Y), zwiększone ryzyko samozapłonu zagraża bezpieczeństwu w kopalniach węgla kamiennego. W celu określenia strefy zagrożenia spontanicznym spalaniem w zrobach i zapewnieniu podstaw zapobiegania pożarom, osadzono sondy temperatury i czujniki tlenu w zrobach wzdłuż chodnika nadścianowego, za obudową zmechanizowaną. Następnie przebadano temperaturę oraz stężenie tlenu w różnych miejscach pomiaru. Na podstawie tempa wzrostu temperatury i zmian stężenia tlenu wyznaczono strefę zagrożenia samozapaleniem. W ten sposób wyznaczono «trzy strefy» w zrobach. Strefę rozpraszania ciepła, która jest bardzo wąska, szersze są strefy rozpraszania ciepła i utleniania, które znajdują się w trójkącie utworzonym przez obudowy hydrauliczne i ścianę.

7

Chemical and physical aspects of fires on coal waste dumps

Jendruś R.

Zeszyty Naukowe Wyższej Szkoły Technicznej w Katowicach

|

2016

|

nr 8

131--149

EN

Process of formation of endogenic fire is very complex mechanism that is not yet fully understood. Doubts were dispelled in the matter of main spontaneous combustion reason, which is oxidation process of coal, which is the main burning by-product material of mining operation. However, reason for activation process of self-heating and leading coal substance to critical temperature (60-80°C) is not fully understood. With that in mind, authors reviewed knowledge about experiences with spontaneous combustions of coal dumps. Learning individual stages of development of thermal anomalies on coal dump allows introduction of more effective fire prevention and fighting methods. General characteristic of fire hazard on coal dumps has also been included. Focus has been put on causes of combustion, theories and studies on spontaneous combustion and on processes that lead to formation of endogenic fire and to stimulating its growth.

PL

Proces powstawania pożarów endogenicznych jest mechanizmem bardzo złożonym i jeszcze nie do końca zrozumianym. Wątpliwości zostały „zburzone” jedynie w kwestii głównego powodu samozapłonu jakim jest proces utleniania węgla, który stanowi podstawowy materiał palny ubocznego produktu procesu wydobywczego. Niezrozumiana do końca jest przyczyna aktywacji procesu samozagrzewania oraz doprowadzenie substancji węglistej do temperatury krytycznej (60-80°C). Wobec tego w niniejszym artykule autor, dokonał przeglądu dotychczasowej podstawowej wiedzy związanej z doświadczeniami nad samoistnymi zapłonami zwałowisk powęglowych. Poznawanie poszczególnych etapów rozwoju anomalii cieplnych występujących na hałdach pozwala na wprowadzenie skuteczniejszych metod prewencyjnych, profilaktycznych, a także zwalczania ognisk pożarowych. Przedstawiono również, ogólną charakterystykę zagrożenia pożarami na zwałowiskach odpadów powęglowych. Skupiono się na przyczynach zapłonu, teoriach i badaniach nad samozapalnością odpadów oraz na procesie powstawania pożaru endogenicznego i czynnikach stymulujących jego rozwój.

8

Thermal Digital Terrain Model of a Coal Spoil Tip – A Way of Improving Monitoring and Early Diagnostics of Potential Spontaneous Combustion Areas

Lewińska P., Dyczko A.

Journal of Ecological Engineering

|

2016

|

Vol. 17, nr 4

170--179

EN

Spoil tips are anthropomorphic terrain structures built out of leftover materials from underground or open pit mining. Usually the term spoil tips refers to those build out of unusable particles from coal exploration. As such they consist mostly of slate and various types of sandstone or mudstone. But also include some amount of coal and, what is more important, coal dust. Fires of spoil tips are dangerous to the environment and humans. They can cause degradation of air, and water qualities. Sometimes degradation to the environment can be irreversible. The presented survey was done in two stages. the first included creating a general terrain model. This was done with the use of long range laser scanner. The second step was a more detailed analysis of spatial and temperature conditions. Two measuring seasons ware performed. The first included a survey made with a short range laser scanner and a hand-held inferred camera. The obtained point cloud was supplemented with temperature value with the use of software and hardware provided by the authors. The visualization of 3D discreet thermal model was done in Bentley MicrioStation. The second included a usage of Z+F IMAGER 5010 laser scanner equipped with T-Cam Rev 1.0 thermal camera insole. A new and unique device that connects laser scanner with infrared camera. This season also provide a point cloud with attached temperature value of measured points. This article provides the description of those two methods including a comparison of their effectiveness and costs. It also describes the heat conditions occurring on spoil tip of Lubelski Węgiel „Bogdanka” S.A coal mine surveyed in December 2015.

9

Universalʹnyj kompleksnyj pokazatelʹ èndogennoj požaroopasnosti

Grekov S. P., Pashkovskiy P. S., Vsyakiy A. A.

Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza

|

2016

|

Vol. 44, nr 4

89--97

EN

Aim: The purpose of this study is to develop a universal hazard indicator associated with spontaneous fires. Development of the proposed indicator is based on mathematical techniques and aligned to laboratory investigations of chemical activity and analysis of causes for the selfheating of coal and ultimately fires in coal mines, which have taken place over a period of many years. Methods: The study made use of the theoretical kinetic model for heterogeneous oxidation of coal with variable reactionary surfaces, examined more than 200 locations and analysed causes of spontaneous fires, which occurred in 42 coal seams during a ten-year period. Results: An analysis of locations and causes of spontaneous fires in coal mines was accompanied by a study of currently applied evaluation criteria for coal seam propensity to spontaneous combustion and identified limitations associated with such evaluations. The authors proposed the use of a mathematical model describing heterogeneous oxidation of coal exposed to the evaporation of moisture and supply restriction of methane to determine a complex indicator of a fire hazard. It was revealed that a significant influence on temperature change in materials, apart from time, is associated with oxidation constant, methane heat suppression, coal seam gas content, moisture loss rate constant, evaporation heat rate, value of the criterion Bi and oxygen concentration in coal. The oxygen content of coal is determined by its natural properties: oxygen coefficient of internal diffusion, porosity, brittleness, fractional composition, degree of metamorphism as well as concentration of oxygen on the coal surface. A relationship was identified for the fire hazard indicator with heat release and heat transfer. Additionally, the study confirmed parameters used to differentiate coal mines according to fire hazard groups with the use of mathematical models and more than 200 fire incident sources of data. Finally, the study revealed necessary influences, which determine the incubation period for spontaneous combustion, critical size of accumulated coal seams and critical threshold value for predicting the likelihood of self ignition of coal. Practical value: Identified dependencies are recommended for use in the industry to recognise fire hazard levels associated with spontaneous combustion in coal deposits. Conclusions: Developed a new complex indicator for endogenous fire hazards and, based on data from analysed coal samples in laboratory conditions, facilitated the definition of necessary coal characteristics: critical size of coal deposits clusters/dangerous accumulation of coal, threshold values for the estimation criterion of propensity for spontaneous combustion, incubation period and fire hazard group.

PL

Cel: Opracowanie uniwersalnego i kompleksowego wskaźnika zagrożenia pożarem endogenicznym na podstawie modelu matematycznego samonagrzewania węgla, badań laboratoryjnych jego aktywności chemicznej oraz analizy przyczyn rzeczywistych pożarów endogenicznych w kopalniach, które miały miejsce na przestrzeni wielu lat. Metody: Metody zostały oparte na modelu teoretycznym kinetyki heterogenicznego utlenienia węgli ze zmienną powierzchnią reakcyjną, analizie ponad 200 miejsc i przyczyn rzeczywistych pożarów endogenicznych 42 pokładów złoża węgla w okresie 10 lat. Wyniki: Przeprowadzono analizę miejsc i przyczyn postawania pożarów endogenicznych w kopalniach węglowych, przeanalizowano obecnie stosowane kryteria oceny skłonności złóż do samozapłonu i przedstawiono ich wady. Zaproponowano wykorzystanie modelu matematycznego heterogenicznej reakcji utleniania węgla z uwzględnieniem wyparowywania wilgoci i dławienia metanu w celu opracowania kompleksowego wskaźnika zagrożenia pożarem endogenicznym. Wskazano, że znaczny wpływ na zmianę temperatury materiału, poza czasem, mają konstanta reakcji utleniania, ciepło dławienia metanu, zawartość gazów w złożu, konstanta prędkości wyparowania wilgoci, ciepło parowania, wartość kryterium Bi i stężenie tlenu w węglu. Na wartość stężenia tlenu w węglu mają wpływ jego naturalne właściwości – współczynnik wewnętrznej dyfuzji, porowatość, kruchość, skład frakcyjny, stopień metamorfizmu, a także stężenie tlenu na granicy węgiel-powietrze. Otrzymano zależność dla kryterium zagrożenia pożarowego z uwzględnieniem wydzielenia i oddawania ciepła. Uzasadniono parametry dla podziału kopalni na grupy zagrożenia pożarowego na podstawie modelu matematycznego i danych z ponad 200 rzeczywistych zdarzeń. Przedstawiono zależności potrzebne do określenia okresu inkubacyjnego samozapłonu, krytycznej wielkości pokładów węgla, granicznej wartości kryterium oceny skłonności węgla do samozapłonu. Znaczenie praktyczne: Uzyskane zależności są rekomendowane do wykorzystania w przemyśle do określania stopnia zagrożenia pożarem endogenicznym złóż węgla. Wnioski: Opracowano nowy kompleksowy wskaźnik zagrożenia pożarem endogenicznym, który na podstawie danych z analizy próbek węgla w warunkach laboratoryjnych, pozwala określić wszystkie charakterystyki węgla: krytyczną wielkość zagrożenia pożarem skupiska złoża węgla, progową wartość kryterium oceny podatności na samozapłon, okres inkubacyjny i grupę zagrożenia pożarowego.

10

Bezpieczeństwo przechowywania stałej biomasy energetycznej

Sławiński K., Chojnacki J., Fleszar J.

Logistyka

|

2015

|

nr 5

1385--1390, CD1

PL

Artykuł omawia zagadnienia związane z przechowywaniem biomasy stałej wykorzystywanej do celów energetycznych. Wskazano zagrożenia wynikające z możliwości samozapłonu wilgotnej biomasy, spowodowanego samo zagrzaniem, omówiono również możliwość zapłonu mieszanin pyłowo – powietrznych powstających w trakcie przetwarzania i przechowywania biomasy suchej. W pracy wskazano również na zagrożenia mikrobiologiczne spowodowane procesami zachodzącymi w wilgotnej biomasie, których następstwem są m.in. mikotoksyny. Omawiając mikroorganizmy bytujące na biomasie przytoczono zagrożenia jakie mogą one powodować u pracowników mających z nią dłuższy kontakt.

EN

The article discusses the issues associated with the storage of solid biomass used for energy purposes. Indicated the risks arising from the possibility of spontaneous combustion of wet biomass, caused by the heating of the same, also discussed the possibility of ignition of mixtures of dust - air generated during processing and storage of dry biomass. The work also indicates the microbiological risks following the wet biomass processes which are the consequence mycotoxins. Discussing the biomass of microorganisms living at the quoted hazards they may cause in workers with prolonged contact with it.

11

Badania w kierunku opracowania technologii ograniczania zagrożeń samozapłonem oraz pyleniem występujących na składowiskach węgla – analiza możliwości

Morcinek-Słota A., Słota K., Słota Z., Kuźma H., Szatan B.

Inżynieria Górnicza

|

2015

|

nr 4

54--58

PL

W artykule została przeprowadzona analiza celowości oraz możliwości opracowania i wdrożenia innowacyjnego rozwiązania polegającego na stworzeniu zaawansowanej chemicznie mieszaniny silnych antypirogenów, wykorzystującej jako nośnik specjalistyczną żywicę. Przedstawiono stan aktualny poruszanej problematyki (w tym istniejące zagrożenia) oraz nowoczesność proponowanych rozwiązań w kontekście aktualnego stanu wiedzy w obszarze dotyczącym tego zagadnienia.

12

Opredelenie temperatury samonagrevaniâ uglâ po sootnošeniû oksida ugleroda i ubyli kisloroda na avarijnom učastke

Grekov S. P., Pashkovskiy P. S., Orlikova V. P.

Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza

|

2015

|

Nr 3

119--127

EN

Aim: The purpose of this study is to determine the temperature for self heating of coal, caused by the ratio of carbon monoxide and decreasing oxygen levels along a mining section exposed to a catastrophe. Introduction: The need for this study is associated with existing cumbersome methods used to determine the temperature of coal containing unsaturated hydrocarbons and necessity to identify a faster method for obtaining data about spontaneous fires, to facilitate the selection of appropriate firefighting measures. Methods: Methods are based on the theoretical model for non-isothermic kinetics of heterogeneous oxidation of coal with a variable reactionary oxygen surface, caused by the release of methane, as well as by formation and decay of surface compounds through oxygen adsorption and formation of stable particles. Results: A self heating model was put forward for a layer of coal, based on a representation involving a porous substance. It was assumed that a stream of filtered air, containing oxygen, oxidised upon entering such a layer and generated a heat source. Heat was absorbed across the coal surface culminating in an increase to its temperature. An analytical solution was obtained for this exercise. To describe the intensity of generated heat, the authors utilised their own, previously developed mathematical model. The model took into account the change in oxygen content and surface reaction, depending on coal oxidation levels. Some 30 experiments were performed and analysed, which addressed the issue of coal surface reaction and identified the relationship between the surface layer and degree of coal metamorphosis. This relationship was utilised to determine the proportion of oxygen absorbed during oxidation of coal. By taking account of such data it is possible to calculate the intensity of generated heat, its flow and temperature, and consequential use of oxygen during oxidation of coal. It is proposed that the ratio of carbon oxide to reduced oxygen levels along a section exposed to an emergency, as a result of oxidation can be used to determine coal temperature. This is illustrated by specific examples of mine incident analysis in the Donets Basin. Practical benefit: The identified dependences are recommended for further research and industrial application with the aim of controlling the temperature of self heating coal. Conclusions: The mathematical model for surface self heating of coal and porous substances, was approved during tests at NIIGD “Respirator” (Ukraine) and the Federal Republic of Germany, within the temperature range of 340–400 K, for use with different coal quality. It is proposed that the ratio of carbon oxide to oxygen used for oxidation reactions is utilized to determine the temperature of coal. Demonstrated full compatibility between derived results for temperature calculations and data concerning the ratio of ethylene to acetylene.

PL

Cel: Celem badań jest określenie temperatury samonagrzewania się węgla w zależności od zawartości tlenku węgla i ubytku tlenu na odcinku awaryjnym. Aktualność badań: Potrzeba przeprowadzenia badań wiąże się z czasochłonnością wykorzystywanej dotychczas metody określenia temperatury węgla ze względu na zawartość węglowodorów nienasyconych oraz koniecznością opracowania szybkiej metody pozyskiwania danych na temat pożaru endogennego, które są niezbędne podczas wyboru odpowiednich środków do jego ugaszenia. Metody: Metody opierały się na teoretycznym modelu nieizotermicznej kinetyki heterogenicznego utleniania tlenem z powietrza węgli ze zmienną (niejednorodną) powierzchnią reakcyjną, co powodowane jest wydzielaniem metanu z węgla, a także powstawaniem i rozpadem związków powierzchniowych przy adsorpcji tlenu i powstawaniu przy powierzchni stałych produktów reakcji. Wyniki: W artykule zaproponowany został model procesu samonagrzewania się warstwy węgla na przykładzie środowiska porowatego. Założono, że wchodzący do takiej warstwy strumień filtrowanego powietrza wstępuje w reakcje chemiczne utleniania, przez co generowane jest źródło ciepła. Wydzielające się ciepło jest wydatkowane na przejście przez powierzchnię warstwy węgla i zwiększenie jego temperatury. Otrzymano rozwiązanie analityczne tego zadania. Do opisania intensywności wydzielania ciepła wykorzystano wcześniej opracowany przez autorów model matematyczny. Uwzględniono w nim zmianę zawartości tlenu i powierzchni reakcyjnej w miarę utleniania się węgla. Przeanalizowano około 30 eksperymentów polegających na określeniu powierzchni reakcyjnej węgla i otrzymano zależność między nią a stopniem metamorfizmu węgla. Zaproponowano wykorzystanie tej zależności do określenia zawartości procentowej tlenu wstępującego w reakcję utleniania węgla. Z uwzględnieniem tych danych możliwe jest wyliczenie: intensywności wydzielania ciepła, jego spadku i temperatury oraz zależności między zużyciem tlenu a utlenianiem się węgla. Autorzy przedstawili zależność, na podstawie której możliwe jest obliczenie temperatury węgla pod względem zawartości tlenku węgla i ubytku tlenu na odcinku awaryjnym. Na rzeczywistych przykładach awarii w kopalniach w Donbasie przedstawiono możliwość określenia temperatury samonagrzewania się węgla na podstawie danych analizy powietrza na odcinku awaryjnym. Znaczenie dla praktyki: Otrzymane zależności są rekomendowane do badań i zastosowań przemysłowych w celu kontroli temperatury samonagrzewania się węgla. Wnioski: Zaproponowany model matematyczny samonagrzewania się w warstwie węgla – środowisku porowatym – potwierdzony został w drodze eksperymentów przeprowadzonych przez Instytut Naukowo-Badawczy Górnictwa „Respirator” (Ukraina) i Republikę Federalną Niemiec w granicy temperatur 340–400 K na węglach o różnym stopniu uwęglenia. W celu określenia temperatury węgla zaproponowano wykorzystanie modelu opisującego stosunek zawartości tlenku węgla i tlenu biorącego udział w reakcjach utleniania. Wykazano pełną zgodność otrzymanych wyników wyliczeń temperatury z danymi w odniesieniu do etylenu i acetylenu.

13

Determination of critical conditions of spontaneous combustion of coal in longwall gob areas

Cygankiewicz J.

Archives of Mining Sciences

|

2015

|

Vol. 60, no. 3

761--776

EN

Decades of experience in the fight against endogenous fire hazard in coal mines indicate a major influence of certain conditions in a given area of the mine on the possibility of fire occurrence, such as: susceptibility of coals to spontaneous combustion, oxygen content in the air incoming to the self-heating coal, conditions of heat exchange between the self-heating coal mass and the environment This paper presents a numerical method for determining the critical conditions of spontaneous combustion of coal in longwall gob areas, i.e. conditions under which spontaneous combustion may occur. It has been assumed that crushed coal in the gob has a shape of a flat layer adjacent from the roof and floor side to the rocks. Our considerations have been limited to coals containing small amount of moisture. A simple model of oxidation kinetics on the coal surface expressed by the Arrhenius equation has been adopted. His model assumes that oxidation rate is independent of the amount of oxygen absorbed by coal. The rate of reaction depends only on temperature, with the parameters of the equation changing after the coal Has reached the critical temperature. The article presents also a mathematical model of spontaneous heating of the coal layer in the gob area. It describes the heat balance in the coal as well as the oxygen and heat balance in the flowing gases. The model consists of a system of differential equations which are solved using numerical techniques. The developed computer program enables to perform the relevant calculations. In this paper, on the example of coal from a seam 405, we present the method for determining the following critical parameters of the layer of crushed coal: thickness of the layer, oxygen content in a stream of gases flowing through the layer and thermal conductivity of surrounding rocks.

PL

Wieloletnie doświadczenie w zakresie zwalczania zagrożenia pożarem endogenicznym w kopalniach wskazują na zasadniczy wpływ na możliwość zaistnienia pożaru niektórych warunków panujących w danym miejscu kopalni, takich jak: skłonność węgla do samozapalania zawartość tlenu w powietrzu dopływającym do zagrzewającego się węgla. W pracy przedstawiono numeryczną metodę wyznaczania warunków krytycznych samozapalania węgla w zrobach ścian, czyli takich po spełnieniu których może dojść do samozapalenia. Przyjęto, że znajdujący się w zrobach rozkruszony węgiel ma kształt płaskiej warstwy, sąsiadującej od stropu i spągu ze skałami. Rozważania ograniczono do węgli charakteryzujących się niską zawartością wilgoci. Przyjęto prosty model kinetyki utleniania na powierzchni węgla wyrażony równaniem Arrheniusa. Model ten zakłada niezależność szybkości utleniania od ilości tlenu pochłoniętego przez węgiel. Szybkość reakcji zależy jedynie od temperatury , przy czym występujące w równaniu parametry zmieniają się po osiągnięciu przez węgiel temperatury krytycznej. W artykule przedstawiono matematyczny model samozagrzewania warstwy węgla w zrobach opisujący bilans ciepła w węglu oraz bilans tlenu i bilans ciepła w przepływających gazach. Tworzące model układy równań różniczkowych cząstkowych rozwiązywane są metodami numerycznymi. Opracowany program komputerowy umożliwia wykonywanie stosownych obliczeń. W pracy, na przykładzie węgla z pokładu 405 , przedstawiono sposób wyznaczania warunków krytycznych warstwy rozkruszonego węgla: grubości warstwy, zawartości tlenu w przepływających przez warstwę gazach oraz przewodności cieplnej otaczających skał.

14

Ultra-thick seam mining at the ČSM mine in the Czech Republic

Gibesová B., Žůrek P., Cibulcová A., Urban P., Chovanec J.

Systemy Wspomagania w Inżynierii Produkcji

|

2014

|

z. 1 (7)

57--63

EN

The article presents method of preparing coalface and mining black coal seam with a thickness of 8.6 m. It further states the reasons why the procedure was selected. At the same time, a list of the coalface equipment and technology applied while the coalface was being cleared out after its completion is attached.

PL

W artykule przedstawiono sposób przygotowania przodka i wydobycie pokładu węgla o grubości 8,6 m. Ponadto wskazano na powody wyboru procedury. Równocześnie załączono listę wyposażenia przodka oraz stosowane techniki podczas wybierania przodka, aż do momentu jego zakończenia.

15

Badania eksperymentalne i modelowanie zapłonu warstwy pyłu na gorącej powierzchni

Salamonowicz Z., Półka M., Woliński M., Sobolewski M.

Przemysł Chemiczny

|

2014

|

T. 93, nr 1

99-102

PL

Przedstawiono wyniki doświadczalnych badań podatności na zapłon pyłów drewna sosnowego, bukowego i dębowego wraz z analizą porównawczą matematycznego modelu pozwalającego wyznaczyć analizowane parametry z danych materiałowych. Wartości minimalnych temperatur zapłonu pyłu w warstwie otrzymane z proponowanego modelu wykazują dobrą zgodność z wynikami doświadczalnymi.

EN

Minimum ignition temps. of pine, beech and oak dust layer were detd. exptl. for 5 and 12.5 mm dust layers and estd. By numerical simulation by using the Semenov math. Model. A good agreement of simulation with exptl. results was achieved.

16

Numerical Study on Thermal Environment in Mine Gob Under Coal Oxidation Condition

Wang Y., Shi G., Wang D.

Ecological Chemistry and Engineering. S

|

2013

|

Vol. 20, nr 3

567--578

EN

The most feared of hazards in underground mines are those of fires and explosions. This study focuses on the temperature-rising process of residual coal under spontaneous combustion condition in coal mine gob. A numerical model has been established considering the chemical reaction, heat transfer and components seepage flow. The temperature distributions and maximum values for different positrons at various times have been calculated by using the coupled model. An experimental model has been also developed for model calibration. The validation indicates the numerical model is accurate and suitable for solving the temperature-rising problem in coalmines. The simulation results show that high temperature zone appears at the air intake roadway side in the gob and enlarging the ventilation flux increases the risk of self-ignition of coal. The research results can be used to predict the temperature-rising of coal spontaneous combustion and coal resources prevention.

PL

Pożary i wybuchy stanowią największe zagrożenia w kopalniach. Opisane w pracy badania dotyczą procesów powodujących wzrost temperatury resztkowego węgla, doprowadzający do jego samozapłonu, w odpadach z kopalni. Model numeryczny sformułowano, biorąc pod uwagę reakcje chemiczne, wymianę ciepła i przepływy składników. Rozkłady temperatury i maksymalne wartości w różnych położeniach i w różnych czasach zostały obliczone z użyciem modelu sprzężonego. Do kalibracji został również opracowany model doświadczalny. Walidacja wykazała, że model numeryczny jest dokładny i odpowiedni do rozwiązania problemu wzrostu temperatury w kopalniach węgla. Wyniki symulacji wskazują, że strefa podwyższonej temperatury pojawia się na szlakach wlotu powietrza do materiału i zwiększenie strumienia wentylującego zwiększa ryzyko samozapłonu węgla. Wyniki badań mogą być wykorzystane do przewidywania wzrostu temperatury grożącego samozapłonem węgla oraz do ochrony jego zasobów.

17

Explosion and/or fire risk assessment methodology: a common approach, structured for underground coalmine environments

Cioca I. L., Moraru R. I.

Archives of Mining Sciences

|

2012

|

Vol. 57, no. 1

53--60

EN

In order to meet statutory requirements concerning the workers health and safety, it is necessary for mine managers within Valca Jiului coal basin in Romania to address the potential for underground fires and explosions and their impact on the workforce and the mine ventilation systems. Highlighting the need for a unified and systematic approach of the specific risks, the authors are developing a general framework for fire/explosion risk assessment in gassy mines, based on the quantification of the likelihood of occurrence and gravity of the consequences of such undesired events and employing Root-Cause analysis method. It is emphasized that even a small fire should be regarded as being a major hazard from the point of view of explosion initiation, should a combustible atmosphere arise. The developed methodology, for the assessment of underground fire and explosion risks, is based on the known underground explosion hazards, fire engineering principles and fire test criteria for potentially combustible materiale employed in mines.

PL

Z uwagi na konieczność spełnienia ustawowych wymogów odnośnie bezpieczeństwa i zdrowia pracowników, kierownictwa kopalń w obrębie zagłębia węglowego Valco Julia w Rumuni podjęły badania możliwości wystąpienia podziemnych pożarów i wybuchów oraz ich wpływu na funkcjonowanie górników i sieci wentylacyjnej w kopalni. Wykazano konieczność opracowania jednolitego i systematycznego podejścia do poszczególnych zagrożeń w ujęciu ilościowym opartym na prawdopodobieństwie wystąpienia danego zagrożenia i skali ciężkości jego skutków. W pracach wykorzystano metodę analizy przyczynowo -skutkowej. Należy podkreślić, że nawet niewielki pożar powinien być uznany jako poważne zagrożenie z uwagi na możliwość wywołania wybuchu jeżeli w powietrzu kopalnianym znajdują się gazy palne. Opracowana metoda określania zagrożenia pożarem i /lub wybuchem oparta jest na ogólnie znanych zasadach powstawania pożarów i wybuchów, ochrony przeciwpożarowej i kryteriach określania potencjalnych materiałów palnych wykorzystywanych w kopalniach.

18

Opening of the sealed off working no. 28731 affected by spontaneous combustion of coal

Prokop P., Zapletal P., Fiuraskova D.

Archives of Mining Sciences

|

2010

|

Vol. 55, no 3

537-546

EN

Ostrava-Karviná coal mines (OKD) belong to a group of highly gassy coal mines, where spontaneous heating of coal occurs very often which leads to an underground fire. In such conditions a fire in endangered site should extinguished or the process of self-ignition should be suppressed - often the last option is to seal off such a site. After a certain period of time a sealed off area should be re-opened. In case of an incorrect or a bad conduct while ventilating the site the re-ignition of coal mass can take place and such a site should be sealed off again. This article attempts to solve the problem of a sealed off coal extraction area and shows correct proceedings during re-opening of this extraction area resulting from the necessity of removal of all equipment (a shearer and powered support) that was operating in the affected extraction region.

PL

Ostrawsko-karvińskie kopalnie (OKD) zaliczają się do grupy silnie metanowych kopalń węgla kamiennego, gdzie często dochodzi do samozagrzewania węgla co prowadzi do wystąpienia pożaru podziemnego. W takich warunkach zagrożone miejsce należy objąć akcją prowadzącą do ograniczenia procesu palenia węgla, często ostatnią możliwością jest zamknięcie takiego miejsca i znaczne ograniczenie przewietrzania. Po określonym czasie zamknięty rejon należy ponownie otworzyć. Przy nieprawidłowym postępowaniu otwieranego pola pożarowego i uruchomieniu przewietrzania, może dojść do ponownego zapłonu masy węglowej i taki rejon należy ponownie zamknąć. W artykule przedstawiono problematykę zamykania i otwierania rejonu eksploatacji węgla, pokazano prawidłowe postępowanie przy ponownym otwarciu rejonu eksploatacji ściany no. 28731 i przewietrzaniu wyrobisk celem wyprowadzenia wszystkich urządzeń pracujących w rejonie eksploatacji (np. kombajn i obudowa zmechanizowana).

19

Risk forecast of spontaneous combustion of sulfide ore dump in a stope and controlling approaches of the fire

Wu C., Li Z., Yang F., Hu H., Gu D.

Archives of Mining Sciences

|

2008

|

Vol. 53, no 4

565-579

EN

In this paper, a set of reliable devices and flowchart used for testing the potential of spontaneous combustion of sulfide ores (SOSC) are presented. An effective assessment method which depends upon the fire index system for evaluating the risk of SOSC in amining stope is introduced. To get more detailed information on self-heating situation in the ore dump at various period, the surface temperature on the ore dump is measured by an infra image apparatus and the temperature in the ore dump is analyzed both by ANSYS and FLUENT software. These results are visual and effective for applying correct measures for preventing the fire-breeding. Also, a group of chemical agents for abating the oxidized velocity are invented and can be sprayed into the ore dump. By integrating with all technical approaches described in above and using them for dealing with various practical conditions, the risk of SOSC in a stope can be effectively controlled.

PL

W niniejszym referacie, opisane zostały niezawodne urządzenia oraz schematy działań służące do badania potencjalnego samozapalenia się rudy siarczanu (SOSC). Przedstawiona została skuteczna metoda oceny służąca oszacowaniu ryzyka SOS C w przodku, która zależy od systemu wskaźnika pożarowości. Aby uzyskać bardziej szczegółowe informacje dotyczące samoogrzewania się hałdy rudy w różnych okresach, temperatura powierzchniowa na hałdzie mierzona jest za pomocą przyrządu na podczerwień, natomiast temperatura wewnątrz hałdy analizowana jest przy użyciu oprogramowania typu ANSYS oraz FLUENT. Wyniki tych badań są widoczne i użyteczne w celu zastosowania odpowiednich środków zapobiegających powstawaniu ognia. Wynalezione również zostały środki chemiczne służące spowolnieniu procesu utleniania, które mogą zostać rozpylone po powierzchni hałdy. Połączenie oraz praktyczne wykorzystanie wszystkich wyżej opisanych metod, może zapewnić efektywne kontrolowanie ryzyka samoistnego zapalenia się rudy siarczanu w przodku.

20

Managing the spontaneous combustion hazard in sub-bituminous underground coal mine

Poborowski B., Cunningham L.

Archives of Mining Sciences

|

2008

|

Vol. 53, no 4

581-593

EN

Testing and analysis of New Zealand's sub-bituminous coals has highlighted a characteristic of very high to extreme inherent propensity for spontaneous combustibility. A number of geological, geotechnical and operational factors specific to Rundy East Mine further aggravate the risks associated with self heating. In the past the colliery relied on natural inertisation to control the spontaneous combustion hazard in sealed areas. This process was dependent on using the natural disorption of seain methane to develop a fuel rich, but oxygen deficient atmosphere. Following a serious goaf heating resulting in an organised mine evacuation, some significant changes were introduced to the site spontaneous combustion management system. The concept of nitrogen injection, as a method of rapidly inducing oxygen depletion in newly sealed areas, was trialed. Encouraging results from the trial led to further operational use of the technique and resulted in the decision being maid to establish a permanent site based nitrogen facility. This paper presents the additional measures taken by Huntly East Mine, from a mine design, operational process control and gas management perspective, to enhance safety procedures and minimize the risks imposed by the specific characteristics of this coal and its extreme propensity to spontaneously combust. Further, a comparison is made between the gas ratios and trends, from the mine's tube bundle gas monitoring system and gas chromatograph analysis, under normal operating conditions and during the goaf selfheating incident. The results of the nitrogen injection trial are used to illustrate the proof positive of a simple, efficient and cost effective means of improving safety through the proactive management of the goaf atrnosphere. The influence of the nitrogen injection into the goaf is most graphically displayed in the time resolved graphs and Ellicott's diagrams.

PL

Badania węgla kamiennego występującego w Nowej Zelandii dowiodły jego bardzo dużej naturalnej skłonności do samozapalenia. Szereg czynników geologicznych, geotechnicznych oraz eksploatacyjnych typowych dla kopalni Huntly East Mine potęguje niebezpieczeństwo związane z samozagrzewaniem. W przeszłości, kopalnia wykorzystywała naturalną inertyzację w celu kontrolowania zagrożenia związanego z samozapaleniem w przestrzeniach otamowanych. Proces ten polegał na wykorzystywaniu naturalnej desorpcji metanu z pokładów w celu uzyskania bogatej w gazy palne, lecz wolnej od tlenu atmosfery. W wyniku poważnego incydentu samozagrzewania się zrobów prowadzącego do ewakuacji kopalni, zarząd kopałni wprowadził znaczące zmiany dotyczące procedur postępowania w przypadku pożarów endogenicznych. Przeprowadzono próbę iniekcji azotu, jako sposób na szybkie obniżenie stężenia tlenu w nowo otamowanych przestrzeniach. Zachęcające rezultaty tych prób doprowadziły do dalszego wykorzystywania tej metody, a w konsekwencji do podjęcia decyzji o utworzeniu stałej instalacji doprowadzającej azot do podziemnych wyrobisk. Niniejszy referat opisuje dodatkowe kroki podjęte przez kopalnię Huntly East Mine, począwszy od projektowania eksploatacji, kontroli atmosfery kopalnianej oraz sposobów eksploatacji, mające na celu zwiększenie procedur bezpieczeństwa i zminimalizowanie ryzyka związanego z niezwykle wysoką skłonnością do samozapałenia eksploatowanego pokładu. W dalszej jego części na podstawie systemu monitoringu gazu w wiązkach rur oraz analizy chromatograficznej gazów w normalnych warunkach eksploatacji i podczas incydentu samozagrzewania się węgla w zrobach, przeprowadzono porównanie wskaźników gazowych i trendów stężeń gazów. Wyniki próby iniekcji azotu dowodzą możliwości wykorzystania prostych, wydajnych oraz oszczędnych, poprawiających poziom bezpieczeństwa środków do kontroli składu atmosfery w zrobach. Efekt inertyzacji azotem na skład atmosfery zrobów jest graficznie zilustrowany na wykresach czasowo-rozdzielczych oraz tzw. diagramach Ellicotta.