Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Koncepcja holistycznej metody analizy próbek węgla z wykorzystaniem sztucznych sieci neuronowych

Skiba Marta

Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN

|

2020

|

T. 22, nr 1-4

55--60

PL

Mikroskopowe analizy próbek węgla wykonywane są najczęściej w sposób manualny, a kluczową kwestią podczas ich przeprowadzania jest poprawność oraz powtarzalność. Rozpatrując poszczególne próbki warto uwzględnić zarówno ich skład (udział grup macerałów oraz materii mineralnej) jak również informację o stopniu zniszczenia struktury węglowej. Takie holistyczne podejście pozwala wnioskować o właściwościach technologicznych oraz gazowych rozpatrywanych próbek węgla. W prezentowanej pracy przedstawiono koncepcję automatycznej metody opisu próbek węgla, bazującej na wcześniejszych doświadczeniach dotyczących klasyfikacji grup macerałów oraz węgla odmienionego strukturalnie ze stref przyuskokowych z wykorzystaniem sztucznych sieci neuronowych. W wyniku badań uzyskano wysoką średnią skuteczność proponowanej metody na poziomie 95% poprawnych klasyfikacji.

EN

Microscopic analyzes of coal are most often performed manually, and the key issue during their performance is correctness and repeatability. When considering individual samples, it is worth taking into account both their composition (content of maceral groups and mineral matter) as well as information about the degree of destruction of the coal structure. Such a holistic approach allows us to draw conclusions about the technological and gas properties of the analyzed coal samples. This paper presents the concept of an automatic method for the description of coal samples, based on previous experiences concerning the classification of maceral groups and structurally altered coal from the near fault zones using artificial neural networks. As a result of the research, a high average effectiveness of the proposed method was obtained, at the level of 95% of correct classifications.

2

Zastosowanie sieci samoorganizującej do identyﬁkacji struktur odmienionych węgla kamiennego

Skiba M., Młynarczuk M.

Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN

|

2016

|

T. 18, nr 3

61--66

PL

Wewnętrzna budowa węgla, możliwa do obserwacji wyłącznie pod mikroskopem, może wykazywać pewne cechy (takie jak: obecność spękań, struktury kataklastyczne czy mylonityczne), które wpływają na zwiększoną pojemność gazową oraz wskazują na pokład szczególnie zagrożony wyrzutami gazów i skał. Problematyka ta była przedmiotem zainteresowania licznych badaczy, którzy dokonali klasyfikacji węgla odmienionego, wyróżniając różne typu strukturalne takiego węgla. W pracy do identyfikacji poszczególnych struktur zastosowano mapę samoorganizującą (SOM). Może ona posłużyć do ujawnienia takich cech w zbiorze danych, które są często niedostrzegalne w wypadku zastosowania sieci neuronowej uczonej z nauczycielem. Badania wykonane zostały na zdjęciach mikroskopowych, a każdą z analizowanych klas opisano za pomocą 7-wymiarowej przestrzeni cech. Zastosowanie sieci samoorganizującej skutkowało klasyfikacją badanych struktur na poziomie 82% skuteczności.

EN

The internal structure of the coal, observable microscopically only, may have certain features (such as the presence of cracks, cataclastic or mylonitic structures) that affect the increased gas capacity and point to the seams particularly endangered by gas and rock outbursts. The issue was the subject of interest for many researchers who have made a classifi cation of structurally altered coal, distinguishing different types of such coal structure. In this paper, individual structures were identified using self-organizing map (SOM). It can be used to reveal such features in the data set, which are often invisible in the case of the use of neural network learning with a teacher. Tests were performed on microscopic photographs, each of the analyzed grades were described using a 7-dimensional feature space. The use of a self-organizing map resulted in the effectiveness of the classification of these structures at the level of 82%.

3

The influence of temperature changes of the structurally deformed coal-methane system on the total methane content

Wierzbicki M., Dutka B.

Archives of Mining Sciences

|

2010

|

Vol. 55, no 3

547-560

EN

Tectonic deformations in hard coal seams may be related with structurally deformed and altered coal zones (so-called sheared zones). The example of such coal structure is shown in fig. 1 and 2. The physicochemical properties of the above mentioned coal influences the local increase of methane and outburst risk in hard coal mines. One of the most important parameters in the coal-methane system, which determines the methane sorption ability in coal seams, is the sorption capacity of coal. A change in temperature leads to a sorption equilibrium disturbance and to a change of the sorption capacity. This article presents the results of the sorption studies concerning the structurally deformed coal sampled from a methane and outburst prone zone. The sorption measurements were carried out by means of the volumetric equilibrium method. The sorption isotherms of methane were determined (fig. 4) at the temperature range of 298-318K and for pressures up to 1.5 MPa. The studies revealed that a temperature increase reduces the methane sorption ability of structurally deformed coal. To the experimental points, obtained from the sorption measurements, the Langmuir isotherm equations were fitted. Tab. 1 compares the am and b parameters which were determined for each of the five concerned temperatures and also tabulates the values of the so-called Langmuir pressures PL which equal to the reverse of the Langmuir constant b. This paper presents the temperature correlations of the am and the b constants. They are of linear character, as it may be seen in fig. 6 and 7. The functional correlations between the methane sorption capacity, temperature and pressure were examined - the equations (4) and (5). These correlations may become a contribution to the methane balance basing on the knowledge of the methane content of the coal seam and the sorption capacity of coal and recreation of the in situ conditions on the basis of the measurements in laboratory conditions. Additionally, fig. 8 presents the methane sorption capacity as a function of pressure and temperature, what was shown as a surface chart. The equation (6) may be useful to determine the methane equilibrium pressure p which corresponds to the determined sorption capacity of coal a at any T temperature. The amount of free gas in coal may be determined using the equation (7), assuming the coal porosity is known. The percentage volume fraction of the free methane in the total methane content was compared assuming the porosity of coal was typical for undisturbed (structurally unchanged) coal (6%) and the porosity of structurally deformed coal (24.5%). This matter was examined in reference to the temperature influence. The results were shown in fig. 9.

PL

Obecność deformacji tektonicznych w pokładach węglowych może wiązać się z występowaniem stref węgla o strukturze zniszczonej i odmienionej. Przykład struktury wewnętrznej badanego węgla pokazano na rysunkach 1 i 2. Cechy fizykochemiczne tego typu węgli wpływają na lokalny wzrost zagrożenia metanowego i wyrzutowego w kopalniach węgla kamiennego. Jednym z podstawowych parametrów w układzie węgiel-gaz, decydującym o możliwości akumulacji metanu w pokładach węgla kamiennego jest pojemność sorpcyjna węgla. Zmiana temperatury układu pociąga za sobą zaburzenie istniejącej równowagi sorpcyjnej i zmianę pojemności sorpcyjnej. W niniejszej pracy omówiono wyniki badań sorpcyjnych przeprowadzonych na węglu odmienionym strukturalnie, pobranym z rejonu szczególnego zagrożenia wyrzutowego i metanowego. Badania prowadzono metodą objętościową równowagową. Wykonano izotermy sorpcji metanu w zakresie temperatur od 298 do 318K dla ciśnień równowagowych do ok. 1,5 MPa - rysunek 4. Wykazano, iż wzrost temperatury ogranicza zdolności sorpcyjne węgla odmienionego względem metanu. Do punktów doświadczalnych uzyskanych z pomiarów sorpcyjnych dopasowano równania izoterm Langmuira. W tabeli 1 zestawiono parametry am i b wyznaczone dla każdej z rozpatrywanych temperatur oraz wartości tzw. ciśnień Langmuira PL będących odwrotnością stałej Langmuira b. Przedstawiono temperaturowe zależności stałych am oraz b . Mają one charakter liniowy, co widoczne jest na rysunkach 6 i 7. Przeanalizowano zależności funkcyjne pomiędzy pojemnością sorpcyjną, temperaturą i ciśnieniem - równania (4) oraz (5). Podane zależności mogą być przyczynkiem do bilansowania metanu na podstawie znajomości metanonośności i pojemności sorpcyjnej oraz przełożenia wyników pomiarów w temperaturze laboratoryjnej na warunki in situ. Dodatkowo, na rysunku 8, zależność pojemności sorpcyjnej w funkcji ciśnienia i temperatury przedstawiono w postaci wykresu powierzchniowego. Na podstawie równania (6) można wyliczyć ciśnienie równowagowe p metanu, odpowiadające określonej pojemności sorpcyjnej a węgla w znanej temperaturze T, a następnie na podstawie równania (7) zawartość gazu wolnego w węglu (przy znanej jego porowatości). Porównano procentowe udziały objętościowe metanu wolnego w całkowitej jego zawartości w węglu, przyjmując porowatość węgla typową dla węgli nieodmienionych strukturalnie (6%) oraz porowatość węgla o strukturze odmienionej (24,5%). Zagadnienie przeanalizowano pod kątem wpływu temperatury. Wyniki przedstawiono na rysunku 9.