Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Wstępne badanie rdzeni wiertniczych dolomitów z OZG Rudna w aspekcie potencjalnego zagrożenia zjawiskami gazo-geodynamicznymi

Młynarczuk M., Wierzbicki M.

Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN

|

2011

|

Vol. 13, no. 1-4

3--9

PL

W następstwie wyrzutu skał i gazu, który miał miejsce w 2009 roku w O/ZG Rudna, wykonano szereg odwiertów badawczych celem oceny górotworu w rejonie tego zdarzenia. Część z tych odwiertów charakteryzowała się zwiększonym wypływem gazu. W pracy przeanalizowano dwa podejścia badawcze, których celem była analiza struktury rdzeni celem jej skorelowania z miejscami wzmożonego wypływu gazu. W pierwszym podejściu analizowano zgłady wykonane z prób pobranych wzdłuż odwiertu, celem poszukiwania struktury skalnej zbliżonej do tej, odnalezionej w rejonie wyrzutu. Strukturę taką, charakteryzującą się zwiększoną porowatością skały, odnaleziono m.in. w odwiercie H-8 na głębokości ok. 50÷70 [m]. Głębokości te pokrywają się z miejscami zarejestrowanego, wzmożonego wypływu gazu z odwiertu. Drugim typem badań były badania podzielności rdzenia. Również w tych badaniach wykazano istnienie powiązania pomiędzy parametrem podzielności rdzenia a miejscem wypływu gazu z odwiertu. Otrzymane wyniki wskazują na możliwość wykorzystania analizy zmian struktury geometrycznej skały oraz analizy podzielności rdzenia dla detekcji obszarów o zwiększonym wypływie gazu z otworów wiertniczych.

EN

Following a rock and gas outburst that took place in the Rudna copper mine in 2009, a series of scientifi c drillings were performed to assess the condition of the strata in the area of the event. Part of the drillings revealed an increased outflow of gas. The paper provides a description of two types of scientific approach, both of which aimed at analyzing the structure of drill cores in order to correlate it with the areas of an increased gas outflow. One approach focused on the examination of microsections cut from the samples extracted along the length of the drilling, with a view to finding a rock structure similar to the one located in the area of the outburst. Such a structure, whose characteristic feature was a higher rock porosity, was found (among others) in the borehole H-8, at a depth of ca. 50÷70 [m]. These depths correspond to the areas of the recorded increased outflow of gas from the borehole. The other approach concerned studies into the core divisibility. These studies also proved the existence of a link between the index of core divisibility and the area of a gas outflow. The obtained results confirm the usefulness of the analysis of the changes in the geometrical structure of the rock, as well as of the analysis of the core divisibility, for detection of areas characterized by an increased gas outflow from boreholes.

2

Program do kompleksowego przetwarzania i analizy danych z eksperymentów filtracyjnych i wyrzutowych prowadzonych na stanowisku rury wyrzutowej

Sobczyk J., Topolnicki J.

Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN

|

2007

|

Vol. 9, no. 1-4

149--160

PL

W związku z intensyfikacją prac badawczych związanych z wyrzutami skalno-gazowymi, w 2007 roku w pracowni Mikromerytyki IMG PAN wykonane zostało drugie stanowisko do badań tego zjawiska w skali laboratoryjnej. Jednym z głównych zadań podczas jego tworzenia było napisanie programu komputerowego służącego do wszechstronnej analizy danych pomiarowych. Program ten został napisany w oparciu o doświadczenia w analizie numerycznej podobnych eksperymentów uzyskane w latach poprzednich. Rdzeń programu stanowi algorytm obliczający rozkład ciśnień wewnątrz brykietu węglowego w funkcji czasu i przestrzeni dla zadanych parametrów filtracyjnych. Realizuje on nieliniowy, dwuparametrowy model matematyczny procesu filtracji gazu poprzez brykiety węglowe. W programie wykorzystano algorytm tzw. „kierunków sprzężonych” do poszukiwania najbardziej optymalnych parametrów filtracji dla danego zbioru danych eksperymentalnych. W oparciu o znalezione rozkłady ciśnień program wykonuje obliczenia m.in. rozkładów naprężeń we wnętrzu brykietu węglowego w czasie dynamicznych eksperymentów z filtracją niestacjonarną, aż do inicjacji wyrzutu włącznie. Planuje się rozszerzenie gamy generowanych wyników o nowe nie analizowane dotychczas elementy, jak np. gęstość energii gazu zgromadzonego.

EN

In accordance to intensification of the rock and gas outbursts research in 2007 there was created a new setup in the Micromeritics Laboratory of SMRI PAS. The setup was dedicated to rock and gas outbursts research in the laboratory scale. One of main tasks during making it was to write a versatile computer program for processing and analysis of all experimental data. Core of the program is the algorithm calculating space and time distribution of pressure throughout the coal briquette for given parameters. It is based on nonlinear, two-parameter mathematical model of gas transport throughout coal briquettes. The conjugate-directions method was used for optimal model parameters estimation. Once distribution of pressure is found program calculates, among others, space and time distribution of gas stresses during non-stationary gas filtration, including outburst initiation moment. More results to be generated by the program are planned in future, like energy density of the adsorbed gas.

3

Wyrzuty skalno-gazowe w świetle badań laboratoryjnych i pomiarów kopalnianych

Topolnicki J., Wierzbicki M., Skoczylas N.

Archives of Mining Sciences

|

2004

|

Vol. 49, nr spec

99-116

PL

W pracy przedstawiono skrótowo główne kierunki badań nad zjawiskiem wyrzutów skalno-gazowych. Badania prowadzono w skali laboratoryjnej i w warunkach naturalnych. W laboratorium IMG PAN wypracowano model inicjacji wyrzutu skalno-gazowego w którym główną rolę w inicjacji wyrzutu odgrywa filtracja gazu. Opisane w pracy pomiary ciśnienia gazu przed czołem wyrobiska chodnikowego w kopalni „Pniówek" są próbą wdrożenia modelu wyrzutu do warunków naturalnych. Uzyskane wyniki zdają się świadczyć o tym, że przed czołem wyrobiska chodnikowego w kopalniach jastrzębskich występować może strefa podwyższonych ciśnień zwana barierą odgazowania. W obszarze bariery odgazowania występują maksymalne wartości naprężeń wynikających z obecności gazu w węglu. Dodatkowo strefa ta graniczy z miejscem powstawania spękań przyprzodkowych co jest zjawiskiem wielce niebezpiecznym z punktu zagrożenia wyrzutowego.

EN

The paper briefly reviews the main areas of research work on gas and rock outbursts. Tests were conducted in laboratory conditions and in situ. In the laboratory at the Strata Mechanics Research Institute the model was developed reproducing the initiation of a gas and rock outburst, the process involved being the gas filtration. Measurements of gas pressure ahead of the longwall face in the colliery "Pniówek" were taken to ensure that the model well captures the natural conditions. The results suggest ahead of the face region there is a high pressure zone, known as the degassing barrier. In this region the maximal stresses due to the presence of gas in coal are reported. At that zone severe fracturing occurs, too, which further enhances the risk of an outburst.

4

Dynamic seepage of nitrogen through coal briquettes

Wierzbicki M.

Archives of Mining Sciences

|

2002

|

Vol. 47, nr 2

175-188

EN

This paper concerns the phenomenon of nitrogen seepage through coal briquettes, made from coal dust of grain size smaller than 0.2 mm. The porosity of the briquettes was from 20% to 30%. Seepage took place under average pressures of 0.2-1 MPa. The experiments revealed an existing relationship between the average seepage pressure and the seepage coefficient according to Darcy's Law. To preserve the relationship between the seepage parameters and the seepage conditions, two elements were applied in the form of a non-linear, phenomenological equation. A new equation, with two coefficients, which describe the coal briquette/nitrogen seepage process is presented. The coefficients, in the conditions being studied, are inter-connected and for this reason the equation presented becomes a singled parameter equation. The paper describes the dynamic seepage of nitrogen through coal briquettes, earlier saturated with gas. Seepage was caused by reducing the gas pressure in the space in front of the briquette face. The pressure fell down from pore pressure to atmospheric pressure. The rate of decrease of nitrogen pressure at the front of the briquettes was not constant over the whole series of experiments. The equation described the course of dynamic seepage related to its form in stationary conditions. Good conformity between the experimental results and the phenomenological solution in both stationary and non stationary conditions was observed. The values of the parameters of the equation used fitted the process under stationary and dynamic conditions. In both cases very similar values were obtained.

PL

Praca dotyczy opisu zjawiska filtracji azotu w brykietach o porowatościach od 20 do 30%, wykonanych z pyłu węglowego o uziarnieniu przedstawionym na wykresie z rysunku 1. Ciśnienia średnic filtracji wynosiły 0,2-1 MPa. Stwierdzono istnienie zależności między ciśnieniem średnim filtracji a współczynnikiem filtracji, liczonym zgodnie z prawem Darcy'ego (2). Wartości współczynnika filtracji brykietu o porowatości 21,15%, wyznaczone przy ciśnieniach średnich azotu wynoszących od 1,2 do 5 atm, dopasowane do liniowego prawa filtracji (2), przedstawia zależność na rysunku 2. Aby uniknąć zależności pomiędzy parametrami filtracji a warunkami, w jakich ona zachodzi, zastosowano dwuskładnikowe, nieliniowe równanie (5) podane przez Topolnickiego, Wierzbickicgo (2000). Równanie to można zapisać w postaci (6). We wzorze tym występują dwa współczynniki, opisujące własności filtracyjne układu: brykiet węglowy-azot. Współczynniki te w rozpatrywanych warunkach są zależne od porowatości, dziąki czemu podany wzór jest wzorem jednoparametrowym. Zależności KG = /(E) i KL = /(E) W zakresie porowatości 20-30% mają charakter wykładniczy i mogą być opisane równaniem (7). Przyjmujemy hipotezę roboczą, że wzór (6) opisujący wydatek gazu w warunkach filtracji stacjonarnej stanowi przypadek szczególny wzoru (10) oraz założenia wstępne, że: a) przepływ gazu przez brykiet ma charakter jednowymiarowy, b) brykiet węglowy jest jednorodnym, izotropowym materiałem porowatym, c) odkształcenia szkieletu węglowego pod wpływem zmian ciśnienia porowego są pomijalnie małe, d) proces filtracji gazu jest procesem izotermicznym. Uwzględniając założenia wstępne i wstawiając (10) do (9) otrzymujemy równanie opisujące zmiany ciśnienia wywołane filtracją (11). W celu sprawdzenia poprawności opisu zjawiska filtracji niestacjonarnej równaniem (11) i wyznaczenia współczynników KG i KL wykonywano eksperymenty na stanowisku pokazanym schematycznie na rysunku 7. Brykiety węglowe umieszczone we wnętrzu rury były pierwotnie równomiernie nasycane gazem. Ciśnienia nasycania wynosiły 0,2-1 MPa. Filtrację wywoływano poprzez obniżanie ciśnienia w przestrzeni graniczącej z brykietem. Stosowano zmienne tempo spadku ciśnienia azotu preed ezołem nasycanych azstem brykietów. Równanie (11) razwiązywano numerycznie metodą różnic skończonych. Aby na podstawie (11) obliczyć rozkład ciśnienia porowego w czasie i przestrzeni P = P(x,t), konieczne jest określenie warunków początkowych i brzegowych. Warunek początkowy ma postać: P(x,t) = PQ dla t < 0. Warunki brzegowe zadawane są poprzez podanie wartości ciśnień, rejestrowanych przez manometry P(xi,t), P(xj,l) umieszczone na końcach (XJ, Xj; Xi < xj) rozpatrywanego odcinka brykietu. Zakładamy, że wyznaczone w warunkach filtracji stacjonarnej zależności (7) obowiązują również w warunkach filtracji niestacjonarnej. Poszukiwana jest wartość porowatości (i związana z nią para współczynników KG i KL), dla której suma kwadratów różnic pomiędzy wartościami ciśnień zmierzonych i obliczonych z rozwiązania równania (11) osiąga minimum. Stosujemy metodę gradialną. Uznajemy, że tak wyliczone wartości współczynników KG i KL charakteryzują własności filtracyjne badanego materiału.