Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Safe working conditions in hot mine environment – the analysis of different indices

Drenda J., Pach G., Różański Z., Wrona P., Sułkowski J.

Archives of Mining Sciences

|

2018

|

Vol. 63, no. 1

111--124

EN

The article presents the discussion and practical examples relating to the interpretation of the notion of safe working areas in hot environment based on various indices (American Effective Temperature (ATE), climate equivalent temperature (tzk) and the Silesian temperature (TS)). The first, theoretical part includes an analysis of the allowable dry bulb temperatures in line with the threshold values for the specified indices in case of various relative humidity and airflow velocity values. Also, the variability of the studied allowable working areas was exhibited for hypothetical extreme cases (such as an airflow of 0 m/s or the relative humidity of φ = 0%) as well as for actual conditions registered in headings. The second part consisted in the analysis of the allowable full-time working conditions for two selected cases of driving roadways. The analysis was conducted for two indices applied in the first part and complemented with an appraisal considering the dry bulb temperature (ts) and the wet kata thermometer units (Kw). It has been exhibited that while regulating the airflow and the dry bulb temperature in the heading, significant differences in the interpretations (ranges) of safe working areas occur depending on the index that is being used. The conducted works indicate that by applying air cooling in the heading (decreasing the psychrometric temperatures considering the thermodynamic process corresponding to sensible air cooling) or by increasing the airflow, the requirements of the microclimate indices are fulfilled in the following order: ATE, tzk, TS.

PL

W artykule przedstawiono dyskusję oraz przykłady praktyczne dotyczące interpretacji obszarów pracy bezpiecznej w środowisku gorącym według różnych wskaźników (Amerykańska temperatura efektywna ATE, temperatura zastępcza klimatu tzk, temperatura śląska TS). W pierwszej, teoretycznej części dokonano analizy dopuszczalnych wartości temperatury suchej według wartości granicznych dla wymienionych wskaźników dla różnych przypadków wilgotności względnej i prędkości powietrza. Wykazano także zmienność badanych obszarów pracy dopuszczalnej dla hipotetycznych przypadków skrajnych (np. prędkość powietrza w = 0 m/s lub wilgotność względna φ = 0%) jak i rzeczywistych, odnotowanych w wyrobiskach górniczych. W drugiej części przeprowadzono analizę warunków pracy dopuszczalnej w pełnym wymiarze godzin dla dwóch wybranych przykładów, dotyczących drążonych wyrobisk korytarzowych. Analizę prowadzono dla wskaźników zastosowanych w części pierwszej i uzupełniono je o ocenę według temperatury suchej (ts) i katastopni wilgotnych (Kw). Przedstawiono, że przy regulacji zarówno prędkości powietrza jak i temperatury suchej w wyrobisku występują znaczne różnice w interpretacji (zakresie) obszarów pracy bezpiecznej w zależności od wykorzystanego wskaźnika. Z przeprowadzonych prac wynika, że stosując w wyrobisku schładzanie powietrza (zmniejszanie temperatur psychrometrycznych według przemiany termodynamicznej odpowiadającej chłodzeniu jawnemu powietrza) lub zwiększanie prędkości powietrza wymagania stawiane przez wskaźniki mikroklimatu spełniane są w następującej kolejności ATE, tzk, TS.

2

Costs reduction of main fans operation according to safety ventilation in mines – a case study

Pach G., Sułkowski J., Różański Z., Wrona P.

Archives of Mining Sciences

|

2018

|

Vol. 63, no. 1

43--60

EN

Considering the various hazards present in an underground mine, safe ventilation entails maintaining a certain airflow rate in the mining workings. The air velocity, airflow rate and air composition must be regulated in a ventilation network by operation of the main fans. On the other hand, ventilation costs must be minimized. Thus, the optimal solution is when the requisite safety features are fulfilled and the power output of the fans is at a minimal yet sufficient rate. In real-world mines, it is common to have airstreams interlinking subnets of the main fans. The current restructuring of the mining sector commonly involves the connection of different mines, which leads to an increase in the number of such cases. This article presents the results of research into ventilation networks containing these kind of airstreams and introduces a new method for reducing ventilation costs. The method is based on an algorithm which allows the determination of the resistance of a stopping, the head of the fans and the air quantity for which air distribution is optimal. As a result, the total power output of the fans is at the lowest level that yields a reduction in ventilation costs. The method was applied for two theoretical examples and a practical one which was taken from a real ventilation network. In the first example, fan power output was reduced by 17.252 kW, which gave an annual reduction of 188.909 MWh, and an annual electricity cost reduction of €27014. Therefore, optimization enabled a saving of approximately 14% of the costs. In the second example, power output was reduced by 106.152 kW, which produced an annual reduction of 1162.364 MWh, and an annual electricity cost reduction of €166218. In this case, optimization allowed a reduction in costs of approximately 40%. Considering both examples, the cost reductions did not affect the safe airflow rate. For the real-world mine, the annual savings were 2343 MWh, which corresponds to approximately €335000.

PL

Ze względu na zagrożenia występujące w podziemnej kopalni bezpieczna wentylacja powinna zapewniać dostarczenie właściwego wydatku objętościowego powietrza do wyrobisk górniczych. Wentylatory głównego przewietrzania powinny zapewnić w wyrobiskach bezpieczną prędkość powietrza oraz jego skład chemiczny . Jednocześnie ze względów ekonomicznych istotna jest minimalizacja jej kosztów. Celem więc jest znalezienie optymalnego rozpływu powietrza uwzględniającego bezpieczeństwo górników i minimalizującego zużycie energii przez wentylatory. W istniejących kopalniach występują prądy powietrza łączące podsieci wentylatorów głównego przewietrzania. Aktualnie prowadzona restrukturyzacja górnictwa polegająca także na łączeniu kopalń przyczynia się do zwiększenia liczby takich prądów. W artykule zaprezentowano wyniki badań nad sieciami wentylacyjnymi zawierającymi wspomniane prądy powietrza. Przedstawiono nową metodę pozwalającą na obniżenie kosztów wentylacji. Przedstawiony w pracy algorytm pozwala na wyznaczenie wartości oporu tamy regulacyjnej oraz spiętrzenia i wydajności wentylatorów, przy których rozpływ powietrza jest optymalny. Uzyskiwana przy nim wartość sumarycznej mocy użytecznej wentylatorów jest najniższa, co przyczynia się do obniżenia kosztów związanych z wentylacją. W artykule przedstawiono wyniki optymalizacji przeprowadzonej według nowej metody dla dwóch przykładów teoretycznych oraz dla rzeczywistej sieci wentylacyjnej kopalni. W pierwszym przykładzie uzyskano zmniejszenie mocy użytecznej wentylatorów o 17 252 W, rocznego zużycia energii 188 909 kWh, rocznych kosztów za energię elektryczna 113 345 zł. Oszczędności wyniosły 14% względem stanu przed optymalizacja. Dla drugiego przykładu uzyskano odpowiednio spadki: mocy o 106 152 W, rocznego zużycia energii o 1 162 364 kWh, rocznych kosztów 697 418 zł. W tym przykładzie zastosowanie metody pozwoliłoby uzyskać oszczędności na poziomie 40%. Dla rzeczywistej kopalni roczne oszczędności wyniosły 2 343 MWh, co odpowiada w przybliżeniu 335 000 Euro.

3

Praktyczne wykorzystanie rozmytości sieci wentylacyjnej kopalń rud miedzi

Sułkowski J.

Zeszyty Naukowe Uczelni Jana Wyżykowskiego. Studia z Nauk Technicznych

|

2017

|

Nr 6

9--17

PL

Prowadzenie powietrza przez nieczynne wyrobiska i zroby jest dopuszczalne zgodnie z polskimi przepisami bezpieczeństwa tylko w kopalniach wydobywających kopaliny niepalne. W kopalniach amerykańskich (także w przeszłości w kopalniach niemieckich) stosowano system z upustami (ang. bleeders) powietrza przez nieczynne wyrobiska i zroby. Obecnie w kopalniach rud miedzi zastosowano podobny system, tworząc tzw. tunele wentylacyjne wygradzane w zrobach w celu odprowadzenia z powietrzem siarkowodoru wydzielającego się do wyrobisk czynnych. Istnienie w sieci wentylacyjnej niekontrolowanych lub trudno kontrolowanych dróg przepływu powietrza jest jej właściwością, którą można jednak wykorzystać. W celu odwzorowania powstałej sytuacji wentylacyjnej, bilansowania ilości płynącego powietrza oraz zawartego w nim gazu można wykorzystać grafy rozmyte. W grafach rozmytych relacje między węzłami są relacjami rozmytymi (ang. fuzzy relations), które przypisują każdemu połączeniu węzłów stopień przynależności do relacji rozmytej. Odwzorować można więc nimi sieć wentylacyjną lub jej część z różnorodnymi połączeniami wentylacyjnymi przez nieczynne wyrobiska i zroby.

EN

According to Polish regulations air can flow through closed workings only in mines of non-flammable minerals. In the past, American and German miners applied bleeders in closed workings and goaf. Currently similar system is used in copper mines. Special ventilation tunnels are created in goaf to remove hydrogen sulphide. Although, uncontrolled airways which are present in a ventilation network can be used. This situation can be described by fuzzy graphs and airflow can be balanced in this way as well as gas amount. Relations between nodes in fuzzy graphs are also fuzzy. Each connection is assigned by the level of affiliation to fuzzy relation. Thus, it can be a tool for presentation of a ventilation network or its part with variable ventilation connections through closed workings and goaf.

4

Two stage assessment of thermal hazard in an underground mine

Drenda J., Sułkowski J., Pach G., Różański Z., Wrona P.

Archives of Mining Sciences

|

2016

|

Vol. 61, no. 2

309--322

EN

The results of research into the application of selected thermal indices of men’s work and climate indices in a two stage assessment of climatic work conditions in underground mines have been presented in this article. The difference between these two kinds of indices was pointed out during the project entitled “The recruiting requirements for miners working in hot underground mine environments”. The project was coordinated by The Institute of Mining Technologies at Silesian University of Technology. It was a part of a Polish strategic project: “Improvement of safety in mines” being financed by the National Centre of Research and Development. Climate indices are based only on physical parameters of air and their measurements. Thermal indices include additional factors which are strictly connected with work, e.g. thermal resistance of clothing, kind of work etc. Special emphasis has been put on the following indices - substitute Silesian temperature (TS) which is considered as the climatic index, and the thermal discomfort index (δ) which belongs to the thermal indices group. The possibility of the two stage application of these indices has been taken into consideration (preliminary and detailed estimation). Based on the examples it was proved that by the application of thermal hazard (detailed estimation) it is possible to avoid the use of additional technical solutions which would be necessary to reduce thermal hazard in particular work places according to the climate index. The threshold limit value for TS has been set, based on these results. It was shown that below TS = 24°C it is not necessary to perform detailed estimation.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań nad stosowaniem wybranych wskaźników cieplnych pracy człowieka i wskaźników klimatu w dwustopniowej ocenie klimatycznych warunków pracy w kopalniach podziemnych. Różnicę pomiędzy tymi wskaźnikami wykazano podczas realizacji zadania kierowanego przez Instytut Eksploatacji Złóż Politechniki Śląskiej pt. „Opracowanie zasad zatrudniania pracowników w warunkach zagrożenia klimatycznego w podziemnych zakładach górniczych”. Zadanie było częścią projektu strategicznego „Poprawa bezpieczeństwa pracy w kopalniach” finansowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju. Wskaźniki klimatu oparte są jedynie na pomiarach parametrów fizycznych powietrza, natomiast wskaźniki cieplne dodatkowo uwzględniają inne czynniki związane z wykonywaną pracą, np. rodzaj odzieży oraz ciężkość wykonywanej pracy. Podczas realizacji projektu pod szczególną uwagę wzięto dwa wskaźniki, temperaturę śląską (TS), która należy do grupy wskaźników klimatycznych oraz wskaźnik dyskomfortu cieplnego (δ), należącego do wskaźników cieplnych pracy człowieka. Pod dyskusję poddano możliwość dwustopniowego stosowania tych wskaźników (ocena podstawowa i szczegółowa), a także wykazano na przykładach, że za pomocą stosowania wskaźnika cieplnego (jako oceny szczegółowej) można uniknąć wprowadzania dodatkowych środków technicznych i organizacyjnych by zmniejszyć zagrożenie cieplne w danym miejscu pracy. Na podstawie wyników badań ustalono także graniczną wartość wskaźnika TS = 24°C poniżej, której nie ma konieczności stosowania szczegółowego stopnia oceny zagrożenia klimatycznego.

5

The problem of carbon dioxide emissions from closed coal mine shafts – the overview and the case study

Wrona P., Sułkowski J., Różański Z., Pach G.

Archives of Mining Sciences

|

2016

|

Vol. 61, no. 3

587--600

EN

Greenhouse gas emissions are a common problem noticed in every mining area just after mine closures. However, there could be a significant local gas hazard for people with continuous (but variable) emission of these gases into the atmosphere. In the Upper Silesia area, there are 24 shafts left for water pumping purposes and gases can flow through them hydraulically. One of them – Gliwice II shaft – was selected for inspection. Carbon dioxide emission with no methane was detected here. Changes in emission and concentration of carbon dioxide around the shaft was the aim of research carried out. It was stated that a selected shaft can create two kinds of gas problems. The first relates to CO2 emission into the atmosphere. Possible emission of that gas during one minute was estimated at 5,11 kg CO2/min. The second problem refers to the local hazard at the surface. The emission was detected within a radius of 8m from the emission point at the level 1m above the ground. These kinds of matters should be subject to regular gas monitoring and reporting procedures.

PL

Emisja gazów cieplarnianych jest problemem dotyczącym wszystkich zagłębi górniczych węgla kamiennego na świecie. Problem ten nie kończy się wraz z likwidacją zakładów górniczych. Jako najbardziej prawdopodobne źródła emisji metanu lub/i dwutlenku węgla ze zlikwidowanej kopalni uznawane są uskoki tektoniczne, zlikwidowane lub nieczynne szyby kopalniane, obszary wychodni pokładów węgla, krawędzie dawnej płytkiej eksploatacji itd. (Czaja, 2011; Dziurzyński et al., 2004; Sułkowski & Wrona, 2006). Wypływy gazów cieplarnianych na powierzchnię terenu po pierwsze oddziałują negatywnie na stan atmosfery, a po drugie mogą tworzyć lokalne, tym niemniej przejściowe, zagrożenie dla bezpieczeństwa powszechnego. W pierwszym rozdziale artykułu przedstawiono obecny stan wiedzy na świecie dotyczący poruszanego zjawiska. Stanowiło to przesłankę do podjęcia badań, których rezultaty przedstawiono w kolejnych rozdziałach. Stwierdzono także, że w żadnym kraju nie są prowadzone procedury pomiarów i raportowania emisji gazów cieplarnianych z obiektów tego typu. Następnie przedstawiono wyniki badań dotyczących emisji dwutlenku węgla z wybranego, nieczynnego szybu górniczego oraz imisji tego gazu w otoczeniu szybu. Na obszarze Górnego Śląska pozostawiono 24 szyby kopalniane dla prowadzenia odwadniania. Są to szyby aerodynamicznie drożne. Do badań wybrano jeden z nich, nieczynny szyb „Gliwice II”. Podczas badań wstępnych stwierdzono znaczące ilości wypływającego dwutlenku węgla przy braku obecności metanu w mieszaninie gazów. Jako, że emisja gazów ze zlikwidowanej kopalni ku atmosferze może być porównana z emisją gazów ze zrobów do powietrza płynącego poprzez czynna kopalnię (Krach, 2004; Drzewiecki, 2004), uznane jest, że zależy od wielu czynników (w tym głównie od wahań ciśnienia atmosferycznego, ale także od różnicy gęstości gazów i powietrza atmosferycznego (Grzybek, 2012; Wrona et al., 2014). Harmonogram badań przewidywał okresowe pomiary od lutego do maja 2014r. głównie w trakcie zniżek barycznych. Pomiary emisji prowadzono na trzech zidentyfikowanych otworach wylotowych w płycie zamykającej szyb (Fig. 2-3). W każdym otworze przeprowadzono badania wstępne dotyczące określenia jednorodności koncentracji gazu w całym profilu. Do pomiarów prędkości powietrza zastosowano metodę trawersu ciągłego. Stwierdzono, że największa wartość emisji dwutlenku węgla wyniosła 2,69 m3/min (Tab. 2), co przy uwzględnieniu średniej gęstości tego gazu (1,9 kg/m3) odpowiada 5,11 kg/min. Otrzymany wynik jest wartością chwilową, natomiast daje pogląd na możliwą skalę maksymalnej emisji. Otrzymano także nowe wyniki dotyczące wpływu różnicy pomiędzy temperaturą gazu, a temperaturą atmosfery na wielkość emisji gazu. Dnia 14.03.2014 pomimo zniżki barycznej o tendencji –0,53 hPa/h wielkość emisji dwutlenku węgla dochodziła do 1,66 m3/min (Tab. 2). Natomiast 28.02.2014 pomimo spadku ciśnienia o mniejszej wartości tendencji barycznej, wynoszącej –0,4 hPa/h, wartość emisji była największa. Analizując wyniki przeprowadzonych pomiarów psychrometrycznych powietrza atmosferycznego i gazu stwierdzono, że w pierwszym przypadku różnica temperatur gazu i atmosfery wynosiła –0,1°C, natomiast w drugim przypadku 6,0°C. Pomiary emisji dwutlenku węgla wokół szybu „Gliwice II” prowadzono na poziomie gruntu i na wysokości 1m nad gruntem w oparciu o założoną siatkę pomiarową (Fig. 3). W każdym z punktów pomiarowych pozostawiono detektor gazów MulitRae Plus (z automatycznym zapisem danych) na czas dwóch minut z ustawionym interwałem próbkowania 30 sekund. Otrzymane cztery wyniki dla każdego punktu następnie uśredniono. Mapy izolinii stężenia dwutlenku węgla wokół szybu Gliwice II wykonano w programie Surfer 8. Przykład z 21.05.2014 przedstawiono na Fig. 5. Stwierdzono, że zasięg podwyższonego stężenia dwutlenku węgla może sięgać 8 m od punktowego źródła emisji na wysokości 1 m, a na poziomie gruntu może tę wartość przekraczać.

6

Ratownictwo górnicze w Legnicko-Głogowskim Okręgu Miedziowym

Kowalik M., Walczak P., Sułkowski J., Turkiewicz W.

Zeszyty Naukowe Dolnośląskiej Wyższej Szkoły Przedsiębiorczości i Techniki. Studia z Nauk Technicznych

|

2015

|

Nr 4

105--116

PL

W artykule przypomniano krótką historię ratownictwa w górnictwie węglowym. Nawiązując do niej, przedstawiono rozwój ratownictwa w górnictwie miedziowym Legnicko-Głogowskiego Okręgu Miedziowego (LGOM). Specyfiką powstałej w 1997 roku Jednostki Ratownictwa Górniczo-Hutniczego (JRGH) jest obecność w jej strukturze organizacyjnej również ratownictwa powierzchniowego. Dzięki temu JRGH niesie niezbędną pomoc nie tylko zagrożonym załogom górniczym, ale również włącza się w likwidację skutków pożarów, klęsk żywiołowych i innych naruszeń bezpieczeństwa powszechnego na obszarze LGOM. Opisano trzy wybrane „niegórnicze” akcje ratownicze, potwierdzające wszechstronność i duży potencjał ratownictwa górniczego LGOM.

EN

A brief history of mine rescue in coal mining was recalled. That was the base for the introduction of the development of mine rescue in copper mining (in Legnicko-Głogowskie Copper Basin – LGOM). In 1997 special Mining and Metallurgic Rescue Unit (abbrev. from Polish JRGH) was created and its engagement in the structure of surface rescue organizations is considered in the article as an unique feature. According to this, JRGH provides necessary help not only to the miners but also deals with surface fires, natural disasters and other disturbances of public safety within LGOM area. Three “non-mining” operations were described. It proves comprehensiveness and great potential of mine rescue in LGOM.

7

The first stage of exogenous underground fire – theoretical approach to layer model

Sułkowski J., Wrona P., Pach G.

Górnictwo i Geologia

|

2013

|

T. 8, z. 2

75--87

EN

W artykule przedstawiono rozważania nad modelem warstwowym pożaru, który – mimo że jest stosowany najczęściej przy pożarach pomieszczeń – może być przystosowany do warunków pożaru egzogenicznego w wyrobisku górniczym. Model ten jest uproszczonym przypadkiem dyskusji nad początkową fazą rozwoju pożaru. Przy zastosowaniu równań zachowania masy i energii oraz znając podstawowe parametry pożaru, np. gęstość obciążenia ogniowego, można wyliczyć temperaturę warstw dolnej i górnej. Zastosowane równania i uproszczenia wskazują, że przy początkowej fazie pożaru, kiedy jest on traktowany punktowo, emisja dymu nie występuje bądź jest ona na tyle znikoma, że w celu przeciwdziałania takim pożarom, należy stosować czujki temperatury, a reakcja czujek dymu może być znacznie spóźniona. W artykule omówiono przykład pożaru przenośnika taśmowego, będącego rezultatem prac Instytutu Eksploatacji Złóż w ramach Funduszu Węgla i Stali, w programie badawczym EDAFFIC – “Early Detection And Fighting of Fires in Belt Conveyors”, RFCR-CT-2008-00002, prowadzonym w latach 2008-2011.

8

Ankietowe badania ryzykownych zachowań górników w kopalniach węgla kamiennego

Grodzicka A., Sułkowski J.

Wiadomości Górnicze

|

2011

|

R. 62, nr 4

201-207

PL

Artykuł ten przedstawia główne założenia techniki ankiety, którą zastosowano do badania ryzykownych zachowań górników w atmosferze niezdatnej do oddychania, zatrudnionych w kopalniach węgla kamiennego. Podstawy teoretyczne i zastosowanie praktyczne badań ankietowych w kopalniach zostały zrealizowane w ramach pracy doktorskiej opracowanej na Wydziale Górnictwa i Geologii w Politechnice Śląskiej.

EN

This article introduces the main objectives of the questionnaire survey technique that was used to study risk behavior of miners in the atmosphere unsuitable for breathing, working in hard coal mines. Theoretical basis and practical application of the questionnaire surveys in mines have been accomplished within the doctoral thesis developed at the Department of Mining and Geology at the Silesian Technical University.

9

W 100-lecie urodzin Stefana Barczyka - naukowca i inżyniera

Sułkowski J.

Przegląd Górniczy

|

2011

|

T. 67, nr 3-4

103-104

10

Podejście systemowe przy projektowaniu i kierowaniu wentylacją oddziału eksploatacyjnego w kopalni węgla kamiennego

Sułkowski J.

Przegląd Górniczy

|

2011

|

T. 67, nr 7-8

260--264

PL

W artykule omówiono pojęcie systemu wentylacyjnego opartego na koncepcji „wejście-wyjście” oraz scharakteryzowano tzw. podejście systemowe jako sposób redukcji złożonych sytuacji do postaci prostszych. Prowadzi to do wydzielenia w otoczeniu systemu tzw. otoczenia bliższego istotnie powiązanego z wejściami i wyjściami systemu. Praktyczne omówienie podejścia systemowego przedstawiono na przykładzie projektowania i kierowania wentylacją oddziału eksploatacyjnego. Wskazano sposób wyboru otoczenia bliższego, wejść i wyjść dla tworzonego w oddziale eksploatacyjnym systemu wentylacyjnego.

EN

The article discusses the notion of the ventilation system based on the conception “input-output” and characterises the so-called system approach as a way of reduction of complicated situations in order to obtain more simple forms. This leads to the separation in the system environment of the so-called nearer environment essentially connected with the inputs and outputs of the system. The practical discussion of the system approach was presented on the example of ventilation design and control with respect to a mining district. The way of selection of the nearer environment as well as the inputs and outputs for the ventilation system created in the mining district were indicated.

11

Pierwszy etap akcji ratowniczej po zapaleniu się metanu i powstaniu pożaru w KWK "Sośnica"

Grodzicka A., Kohut J., Sułkowski J., Urbaniak W., Wojtacha P.

Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie

|

2011

|

nr 10

12-18

PL

W artykule przedstawiono przebieg pierwszego etapu akcji ratowniczej, tj. ewakuacji pracowników i udzielania pomocy poszkodowanym po zapaleniu metanu i powstaniu pożaru w zrobach ściany zawałowej w KWK "Sośnica" w dniu 7 listopada 2003 r. Doszło w niej do indywidualnej penetracji wyrobisk podjętej przez sztygara oddziałowego przed przybyciem kolejnego zastępu ratowniczego. Przeanalizowano więc problem zachowania się załogi po zaistniałym zdarzeniu zarówno w świetle przepisów górniczych jak i psychologii zachowań ryzykownych. Załącznikiem do artykułu jest wywiad ze sztygarem oddziałowym, który zdecydował się indywidualnie skontrolować wyrobiska na drodze wylotowej gazów pożarowych z rejonu ściany.

EN

The article presents the first stage of rescue operation, i.e. evacuation of workers and providing aid to the injured after the lighting up of methane and occurrence of fire in the abandoned workings of longwall with caving in the "Sośnica" Coal Mine on 7th November 2003. There was an individual penetration of headings performed by the division mine foreman before the arrival of another rescue team. The behavior of the team was analyzed after the event both in view of the mining regulations and risky behavior psychology. Enclosed to the article is an interview with the division mine foreman, who decided to control the headings on fire gas outlet ways.

12

Wspieranie przez naukę zwalczania pożarów i wybuchów w kopalniach węgla kamiennego

Sułkowski J.

Górnictwo i Geologia

|

2010

|

T. 5, z. 3

113-135

PL

W ostatnim dziesięcioleciu, w czasie katastrofalnych pożarów i wybuchów w kopalniach węgla kamiennego ujawniły się braki w stosowaniu odpowiednich profilaktyk, które ukazały także niewystarczająco bezpieczne zachowania pracowników zatrudnionych w ścianach silnie metanowych. Opierając się na kilku omówionych przykładach zdarzeń pożarowych i wybuchowych wskazano na te działania profilaktyczne, które wymagają wsparcia ze strony nauk górniczych. Omówiono je w odniesieniu do poziomów zarządzania bezpieczeństwem. Bardzo złożony problem bezpieczeństwa w rejonie ścian zawałowych, prowadzonych w warunkach wysokiej metanowości, zaproponowano badać z pozycji teorii bezpieczeństwa systemów.

EN

In the last decade during catastrophic fires and explosions in coal mines, lack of application of proper prevention appeared in the mines. Improper behaviors of miners in longwalls with high methane risk appeared there, too. Basing on several mentioned examples of fires and explosions - those prevention activities which require support from mining science have been indicated. They have been described considering levels of safety management. It is proposed that very complicated issue of safety in the areas of longwalls with roof fali being mined with high level of methane risk should be investigated from theory of safety of systems point of view.

13

Wypełnianie starych wyrobisk górniczych oraz monitoring gazowy jako metody redukcji zagrożenia gazowego na powierzchni po zlikwidowanej kopalni "Kleofas"

Sułkowski J., Wrona P., Jendruś R.

Wiadomości Górnicze

|

2009

|

Vol. 60, nr 10

585-593

PL

Obecność metanu i dwutlenku węgla na powierzchni likwidowanych kopalń jest zjawiskiem udokumentowanym w większości zagłębi górniczych Europy. Proces ten stwarza znaczące, choć tymczasowe, zagrożenie dla ludzi oraz środowiska. Na Górnym Śląsku także odnotowano przykłady migracji gazów kopalnianych na powierzchnię. Zastosowanie wypełniania/doszczelnienia, pustek/zrobów zawałowych, wentylacji zagrożonych pomieszczeń i monitoringu gazowego może całkowicie zredukować rozpatrywany problem. W artykule przedstawiono przykład zastosowania wymienionych metod w dzielnicy Katowice-Dąb.

EN

The presence of methane and carbon dioxide on the surface of the liquidated mines is a documented phenomenon in most coalfields of Europe. This process creates a significant, albeit temporary, hazard for humans and the environment. In the Upper Silesia the examples of mine gases migration to surface have been noted. Application of filling/sealing of voids/caveins, ventilation and monitoring of endangered space and gas monitoring may completely reduce the problem under consideration. The article presents an example of application of this method in Katowice-Dąb housing district.

14

Ryzyko w akcjach ratowniczych prowadzonych w polach metanowych po powstaniu wybuchów lub pożarów

Sułkowski J.

WUG : bezpieczeństwo pracy i ochrona środowiska w górnictwie

|

2008

|

nr 3

3-11

PL

W artykule przeanalizowano problem akceptacji ryzyka w akcjach ratowniczych prowadzonych w polach metanowych po powstaniu wybuchów lub pożarów. Uzasadniono, że kryteria akceptacji oszacowanego poziomu ryzyka muszą być inne aniżeli w zarządzaniu ryzykiem zawodowym mającym na celu bezpieczną produkcję kopalni. Wynikać muszą z bilansu korzyści i strat, dokonanego w istniejącej sytuacji niepewności. Na przykładzie akcji ratowniczej po wybuchu metanu i pyłu węglowego w kopalni „Halemba" w dniu 21.11.2006 r. wyróżniono trzy fazy akcji, charakteryzujące się różnymi, ale najwyższymi w przyjętej skali pięciostopniowej, poziomami akceptowanego ryzyka.

EN

The article analyses risk acceptance problem in rescue operations conducted in methane fields after explosions or fires. It is proofed that risk acceptance criteria must be different that in occupational risk management which objective is safe extraction of minerals. They have to arise from benefit and loss balance made in the present unstable situation. On the example of rescue operation conducted after methane and coal dust explosion in coal mining plant "Halemba" on 21 November 2006, three phases of operation were pointed. They mark different but the highest in the five level scale accepted risk levels.

15

Rejon wentylacyjny a rejon ściany w kopalni węgla kamiennego

Sułkowski J.

Prace Naukowe GIG. Górnictwo i Środowisko / Główny Instytut Górnictwa

|

2008

|

Wyd. spec. nr 2

99-110

PL

W artykule przeprowadzono analizę rejonu wentylacyjnego związanego ze ścianą eksploatacyjną jako podsystemu systemu wentylacyjnego kopalni. Podsieć wentylacyjna rejonu stanowi osnowę tego podsys- temu. W rejonie wentylacyjnym wydzielić można także rejon ściany, który stanowi ściana z przyległymi wyrobiskami technologicznymi i zrobami zawałowymi. Omówiono specyfikę podsieci wentylacyjnej rejonu ściany, którą można odwzorować specjalnymi grafami zastępczymi. Przepływy powietrza i gazów przez zroby zawałowe są odwzorowane w nicli w sposób rozmyty. Pozwalają dzięki temu na jakościową analizę kierunków przepływu powietrza i gazów przez zroby.

EN

Although replaceable application of the terms "ventilation system" and "ventilation network" which are being used for underground mines (in the apects of mine ventilation science), these terms must be distinguished from each other. Ventilation system of a mine is a set of underground excavations and different devices connected by relations which allow to achieve the aim. The aim means to obtain specified state of the air (using the devices) in selected ventilation objects (blind ends, chambers). Whereas ventilation network is the matrix of a ventilation system, it allows to perform "system-creation" relations among the elements being the entrance and the exit of the system. Similarly to every system and network, ventilation systems and networks can be divided into subsystems and subnetworks as well. Ventilation regions are typical subsystems. Ventilation subnetworks of regions are the matrix for them. At least three criterions are being taken into consideration during construction of ventilation regions: structural, quantity of hazard and location of hazard. Considering ventilation regions connected with specified longwall it is possible to separate subsystem of lower grade. It is called "longwall region". It includes a longwall and adjacent technological excavations. Mining leads to goafs creation. The air (including gases) also partly flows across the goafs. The model of longwall region network can be represented by a graph. In this case the goafs are imaged as blocks instead of segments of a line. However, block graph can be transformed into substitute linear graph. Broadened network of a longwall are being created by assigning grade of assignation for indyvidual edges of a graph. They can be used for quality analysis of flow direction in goafs for the air and gases.

16

Noticed in mining areas, environmental hazard connected with outflow of gases from abandoned mines and with spontaneous ignition of coal waste dumps

Sułkowski J., Drenda J., Różański Z., Wrona P.

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

|

2008

|

T. 24, z. 3/1

319-333

EN

Abandoning the mining does not solve some aspects connected with negative impact of the mines on environment. Problem of CO2 emission from closed-down mine to the surface of Zabrze and Ruda Slaska cities has been discussed in the article. Inaccurately abandoned shafts can be a source of CO2 emission to the atmosphere, therefore they must be considered in programs of air protection. However, they mostly create a hazard for public safety what should be avoided by proper prevention. Coal waste dumps are the next negative consequence of coal mining. Fire hazard is caused by: contests of combustible components, used methods of storage and insufficient fire prevention. Negative influence of this process on the atmosphere has been discussed. Fire prevention and fighting methods applied in Poland have been presented.

PL

Zakończenie eksploatacji górniczej nie rozwiązuje niektórych aspektów związanych z negatywnym wpływem kopalń na środowisko. W opracowaniu omówiono problem emisji CO2 z zamkniętych kopalń na powierzchnię miast Zabrza i Rudy Śląskiej. Niedokładnie zamknięte szyby mogą być źródłem emisji CO2 do atmosfery, z tego względu muszą być uwzględnione w programach ochrony powietrza. Jednak stanowią one zagrożenie bezpieczeństwa publicznego, należy więc właściwie zapobiegać powstawaniu takich sytuacji. Wysypiska odpadów węglowych są kolejnym negatywnym skutkiem górnictwa węgla. Zagrożenie pożarowe wynika z: zawartości składników palnych, stosowanych metod składowania i niedostatecznego zapobiegania pożarom. Omówiony został negatywny wpływ tego procesu na atmosferę. Przedstawiono metody zapobiegania pożarom i ich zwalczania stosowane w Polsce.

17

Effect of bed splitting on fighting aerologic hazards in exploitation sections of hard coal mines

Sułkowski J., Musioł D.

Archives of Mining Sciences

|

2008

|

Vol. 53, no 4

545-554

EN

Ever broadening functions of process headings, related to the longwall with caving in hard coal mines, include also fighting fire, methane and c1imatic hazards, called aerologic hazards. Therefore, planning of the process headings is necessary to be conducted so that the created ventilation system of the exploitation section performed as best as possible as regards safety. Meeting these functions will depend on the structure of the drawing and process heading network originated during splitting of the exploitation field. The paper analyses the structure of ventilation networks created with various models of bed splitting and evaluates the related ventilation systems of exploitation sections in terms of safety.

PL

Coraz szersze funkcje wyrobisk technologicznych, związanych ze ścianą zawałową w kopalniach węgla kamiennego, obejmują również zwalczanie zagrożeń pożarowych, metanowych i klimatycznych, nazywanych zagrożeniami aerologicznymi. W związku z tym konieczne jest takie zaplanowanie wyrobisk technologicznych aby utworzony system wentylacyjny oddziału eksploatacyjnego wypełniał jak najlepiej funkcje bezpieczeństwa. Wypełnianie tych funkcji będzie zależne od struktury sieci wyrobisk wybierkowych i technologicznych powstałej w czasie rozcinki pola eksploatacyjnego. W artykule przeanalizowano struktury sieci wentylacyjnych tworzone przy różnych modelach rozcinek pokładu oraz oceniono pod względem bezpieczeństwa związane z nimi systemy wentylacyjne oddziałów eksploatacyjnych.

18

Emisja CO2 do atmosfery ze zlikwidowanego szybu kopalnianego na terenie Zabrza

Sułkowski J., Wrona P.

Zeszyty Naukowe. Górnictwo / Politechnika Śląska

|

2006

|

z. 271

127-138

PL

W artykule przedstawiono szacunkową roczną wielkość emisji dwutlenku węgla ze zlikwidowanego szybu kopalni węgla kamiennego. Do określenia emisji wybrano zlikwidowany szyb "Jerzy" znajdujący się na obszarze byłej kopalni "Zabrze". Szyb posiada spękaną płytę zakrywającą, przez którą stwierdzony został wypływ gazów zrobowych, w tym dwutlenku węgla, podczas zniżkowych tendencji barycznych. Rezultaty przeprowadzonych pomiarów były podstawą do szacunkowych obliczeń emisji dwutlenku węgla. Jego emitowana ilość jest na tyle znacząca, że szyb "Jerzy" powinien być rozpatrywano jako źródło emisji wymagające dokumentacji i monitoringu.

EN

Estimation of annual CO2 emission from an abandoned coal minę shaft has been presented in the article. "Jerzy" shaft has been selected to perform this task. The shaft is located in the area of abandoned "Zabrze" coal mine. Covering piąte is strongly cracked, so goaf gas flow through the holes and the gaps has been detected easily during pressure drops. CO2 is significant component of outflowing gas. Changes of gas volume flow have been measured regarding different baric conditions. The results have become the base for estimations. "Jerzy" shaft ought to be considered as important CO2 source and it should be documented and monitored.

19

Mathematical model of gas out tlow from abandoned coal mine through untight shaft under the influence of atmospheric pressure changes

Sułkowski J., Wrona P.

Archives of Mining Sciences

|

2006

|

Vol. 51, no 1

89-99

EN

Process of mine gas out flow from an abandoned coal mine has been observed in every coal basin. It was remarkable cause of hazard for environment and for the people because of high concentration of methane and carbon dioxide in the gases. Mathematical description of this process - occurring through untight, closed down shaft having proper contact area with goafs - has been presented in this article. The model is based on system of two differential non-linear equations with assumption of the absence of heat exchange and with the presence of aerodynamic resistance as lumped resistance 'for considered shaft. "Wyplyw v.l ,0" - software has been created to obtain the solution for the system of the equations. A lot of measurements of volume flow have been performed to take verification of the model. Volume flow of outflowing mine gases was being measured through gaps of concrete plate covering liquidated "]erzy". The shaft is located in the area of abandoned "Zabrze" coal mine. The measurements were being conducted in pseudo-continous way, it means the results were being taken every hour during pressure drops. Proposed model is correct description for this phenomenon.

PL

Problemy oddziaływania podziemnej kopalni węgla kamiennego na środowisko nie kończą się z chwilą jej likwidacji. Na terenach likwidowanych kopalń odnotowane są zjawiska osiadania terenu, podnoszenia zwierciadła wód prowadzące do zalania części terenów, samozagrzewania się składowisk odpadów pogórniczych oraz wypływy gazów kopalnianych na powierzchnię terenu. Wypływy gazów kopalnianych na powierzchnię po likwidacji kopalń zaobserwowano we wszystkich zagłębiach górniczych Europy. Były i wciąż są one przyczyną powstania zagrożenia dla środowiska, w tym dla człowieka, ze względu na stwierdzone duże stężenia m.in. metanu i dwutlenku węgla w wypływających gazach. Istnieje kilka rodzajów przepływu gazów kopalnianych ze zlikwidowanej kopalni w kierunku powierzchni: przepływ dyfuzyjny, filtracyjny, konwekcyjny oraz dyskutowany w niniejszym artykule hydrauliczny (jedno-wymiarowy) zachodzący we wszystkich otworach i szczelinach łączących podziemny zbiornik gazów z atmosferą. Zmiany parametrów fizycznych atmosfery (najistotniejsze są zmiany wartości ciśnienia atmosferycznego) są najważniejszymi przyczynami ruchu gazów i powietrza pomiędzy górotworem a atmosferą. W artykule przedstawiono matematyczny opis wypływu gazów kopalnianych przez nieszczelny, zlikwidowany szyb, mający kontakt z dostateczną objętością zrobów (rys. l ). Wynikiem obliczeń jest końcowa wartość natężenia objętościowego gazów kopalnianych wypływających z podziemnego zbiornika, posiadającego kontakt z atmosferą poprzez zlikwidowany szyb. Model reprezentuje układ dwóch równań różniczkowych, nieliniowych (5), o stałych skupionych przy założeniach braku wymiany ciepła z otoczeniem, przyjęciu objętości i masy akustycznej oraz oporów płyty zamykającej zlikwidowany szyb i oporu szybu. Układ równań (5) jest modyfikacją równań (3) i (4) opisujących przepływ powietrza w wyrobisku pod wpływem włączenia wentylatora. Wartość oporu zlikwidowanego szybu przyjęto na podstawie Polskiej Normy, a pozostałe potrzebne dane zaczerpnięto z dostępnej dokumentacji szybu i literatury dotyczącej oporów wyrobisk, a także na podstawie pomiarów wstępnych. Dla rozwiązania układu równań napisano program "Wypływ v.I,O". Program powstał w języku Delphi i został oparty o przykłady dołączone do książki "Metody numeryczne w Delphi 4". Przy napisaniu programu pomogli dr inż. 1. Krawczyk oraz mgr inż. T. Zbrożek. Do rozwiązania układu równań różniczkowych, nieliniowych zastosowano metodę Rungego-Kutty o zmiennym rzędzie. Program wykorzystuje prosty algorytm (rys. 2) uwzględniający zadane przez użytkownika dane (parametry zlikwidowanego szybu i umownego podziemnego zbiornika gazów) oraz zmiany ciśnienia atmosferycznego dla poszczególnych, godzinnych przedziałów czasowych. Rezultaty końcowe obliczeń dla poprzedniej iteracji są zarazem wartościami początkowymi dla kolejnej. Obliczenia są możliwe jedynie dla przypadku zniżek barycznych trwających maksymalnie dwadzieścia cztery godziny. W programie jest także opcja graficznej interpretacji zmian wydatku objętościowego wypływających gazów w czasie. W celu weryfikacji modelu przeprowadzono pomiary wydatku objętościowego gazów kopalnianych wypływających przez wybrany szyb "Jerzy" znajdujący się na terenie zlikwidowanej kopalni ,,Zabrze". Płyta zamykająca szyb jest mocno spękana i nie zawiera otworu zasypowego ani kominka. Pomiary prowadzone były w sposób quasi-ciągły, tj. w odstępach godzinnych w czasie trwających zniżek barycznych po uszczelnieniu płyty i pozostawieniu jedynie otworu zastępczego nad otworem o stwierdzonej wcześniej największej prędkości wypływających gazów. Uzyskane rezultaty pomiarów to przyrost wydatku objętościowego gazów kopalnianych równy 11,26 m3/min po 10 godzinach obserwowanego wypływu w dniu 13.10.2004 r. oraz przyrost równy 21,80 m3/min po 9 godzinach w dniu 18.01.2005 r. Porównanie rezultatów pomiarów i obliczeń potwierdza, że zaproponowany model opisuje zadowalająco badane zjawisko gdyż różnica rezultatu obliczeń w stosunku do rezultatów pomiarów wynosi +0,62 m3/min dla jednej godziny dla przykładu z 13.10.2004 r. oraz +O,33m3/min dla jednej godziny dla przykładu z 18.01.2005 r. Przeprowadzone pomiary zmian stężeń COz w gazach wypływających przez zlikwidowany szyb "Jerzy" oraz obserwacje rocznych zmian ciśnienia atmosferycznego pozwoliły na oszacowanie możliwej rocznej emisji COz z badanego szybu. Przy założeniu średniego stężenia COz równego 8% dla pojedynczej zniżki w wypływających gazach emisja wynosi 988 Mg/rok, co stanowi około 2,5% rocznej średniej emisji tego gazu określonej dla jednej czynnej kopalni z grupy kilku kopalń badanych przez J. Zgadzaj (EMAG).

20

Emisja dwutlenku węgla w okresach zniżek barycznych na terenie zlikwidowanej kopalni "Zabrze"

Sułkowski J., Wrona P.

Zeszyty Naukowe. Górnictwo / Politechnika Śląska

|

2004

|

z. 261

539-550

PL

W artykule przedstawiono wybrane wyniki pomiarów gazów kopalnianych, wpływających przez zlikwidowane szyby i sztolnie na obszarze pogórniczym zlikwidowanej kopalni "Zabrze". Kopalnia "Konigin Luise" czynna w latach 1791-1945, a następnie przemianowana na "Zabrze" eksploatowała pokłady węgla na stoku antykliny w rejonie ich wychodni na powierzchnię do 2000 r. Przeprowadzone pomiary świadczą, że gazem mogącym stwarzać zagrożenie w obiektach przypowierzchniowych jest także dwutlenek węgla. Jego emisja zależy w dużym stopniu od występowania długotrwałych zniżkowych tendencji barycznych.

EN

Measured in abandoned "Zabrze" coal mine area, several results of coal gas emission flowing through closed down shaft and side drifts to the surface have been presented in this article. From 1791 to 1945 "Konigin Luise" (from 1945 to 2000 - "Zabrze") coal mine was mining coal beds near outcrops located in the slope of the anticline. Conducted research proved that CO2 is the gas which could create the hazard in near-surface constructions. CO2 emission depends on long-term drops of atmospheric pressure.