Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Zagrożenie metanowe - przegląd literatury

Łukaszczyk Zygmunt

Systemy Wspomagania w Inżynierii Produkcji

|

2019

|

Vol. 8, iss. 1

300--313

PL

Jednym z najgroźniejszych zjawisk towarzyszących wydobyciu węgla kamiennego jest występowanie w jego pokładach metanu. Pomimo ogromnego postępu w rozpoznaniu i zwalczaniu zagrożenia metanowego, obserwuje się jego narastanie w wielu obszarach górniczych kopalń co ma silny związek ze zwiększaniem głębokości prowadzonej eksploatacji, coraz większą metanonośnością pokładów oraz ciśnieniem złożowym gazów. Dla potrzeb skutecznego przeciwdziałania niebezpiecznym zjawiskom związanym z zagrożeniem metanowym, ukierunkowanym na poprawę bezpieczeństwa i higieny pracy w górnictwie, nieodzowne jest współdziałanie wszystkich środowisk z branżą górniczą w tym szczególnie z naukowcami oraz jednostkami badawczo-rozwojowymi. W niniejszym artykule przeprowadzono analizę dostępnej literatury w tym zakresie oraz przedstawiono rozwój metod i środków rozpoznania i prognozowania zagrożenia metanowego.

EN

One of the most dangerous phenomena associated with the extraction of hard coal is the occurrence of methane in its seams. Despite enormous progress in identifying and combating the methane hazard, its growth is observed in many mining areas of mines, which is strongly related to the increase in the depth of exploitation, the increasingly methane-free nature of deposits and the gas reservoir pressure. For the purpose of effectively counteracting dangerous phenomena related to methane hazard, aimed at improving occupational safety and health in mining, it is indispensable to cooperate with all mining industry, in particular with scientists and R & D units. This article analyzes the available literature in this area and presents the development of methods and means for the diagnosis and forecasting of methane hazard.

2

Związek pomiędzy wskaźnikiem desorpcji i metanonośnością dla pokładów kopalni ,,Borynia-Zofiówka-Jastrzębie” Ruch Zofiówka – przybliżona zawartość metanu w węglu

Dutka B., Wierzbicki M.

Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN

|

2017

|

T. 19, nr 3

11--20

PL

Przeprowadzono badania statystyczne dla 24 pokładów kopalni ,,Borynia-Zofiówka-Jastrzębie” Ruch Zofiówka polegające na statystycznej analizie związku występującego pomiędzy mierzonymi w warunkach in situ wartościami wskaźnika desorpcji dp oraz metanonośnością pokładu Mn. Zbiory danych obejmowały wyniki pomiarów kopalnianych prowadzonych na obszarze górniczym ,,Zofiówki” w latach 2007-2014. Zgodnie z obowiązującą metodą desorbometryczną, zależność pomiędzy wartościami wskaźnika desorpcji i metanonośnością przybliżoną uśrednia funkcja liniowa, która obowiązuje dla wszystkich polskich kopalń. W obrębie poszczególnych pokładów kopalni wyznaczono wartości współczynnika korelacji Pearsona oraz przeprowadzono badanie siły korelacji i jej istotności. Posługując się metodą regresji liniowej, określono indywidualne równania opisujące zależność pomiędzy parametrami Mn i dp dla różnych pokładów Ruchu Zofiówka. Zgodnie z przeprowadzoną analizą można zauważyć, że relacja pomiędzy wskaźnikiem desorpcji i metanonośnością nie jest stała, lecz zmienia się w zależności od pokładu. Uzyskane rezultaty pozwalają przypuszczać, że zmienność relacji Mn-dp może wynikać ze zmian właściwości sorpcyjnych pokładów charakteryzujących się różnym wiekiem geologicznym. Zagadnienie to będzie przedmiotem dalszych prac.

EN

Statistical studies for 24 coal seams of the Borynia-Zofiówka-Jastrzębie mine, Zofiówka Section have been carried out. Studies consisted of statistical analysis of the relationship between in situ measured values of the desorption intensity index dp and the methane content Mn. Data sets included the results of measurements of these parameters in the years 2007-2014 in the Zofiówka mining area. According to the desorbometric method, the relationship between values of desorption intensity index and approximate methane content of coal averages the linear function, which applies to all Polish hard coal mines. The Pearson correlation coefficients, the correlation strength and its significance were determined within particular coal seams of Zofiówka mining area. Using the linear regression method, individual equations describing the Mn(dp) dependence for different coal seams were determined. According to the analysis, it is noted that the relationship between the desorption intensity index and the methane content is not constant, but varies for different coal seams. The obtained results suggest that the variability of the Mn(dp) relationship may be due to changes in the sorption properties of coal seams with different geological ages. This issue will be the subject of further work.

3

Opis statystyczny wyników pomiarów metanonośności i wskaźnika intensywności desorpcji prowadzonych w latach 2007-2014 przez KWK ,,Borynia-Zoﬁówka-Jastrzębie” Ruch Zoﬁówka

Dutka B.

Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN

|

2017

|

T. 19, nr 2

35--42

PL

W artykule opisano badania statystyczne przeprowadzone na dwóch zbiorach danych, stanowiących wyniki pomiarów parametrów gazowych in situ, zgromadzonych przez KWK ,,Borynia-Zofiówka-Jastrzębie” Ruch Zofiówka. Pierwszy z nich obejmował wartości wskaźników desorpcji dp, wyznaczanych podczas pomiarów metanonośności, natomiast drugi zawierał odpowiadające wymienionym wskaźnikom wartości metanonośności Mn. W latach 2007-2014 na obszarze górniczym ,,Zofiówki” pomiary metanonośności prowadzone były w 7 partiach oraz w 15 pokładach. Badania miały na celu opis właściwości rozkładu wskaźnika desorpcji i metanonośności w kolejnych latach badanego okresu oraz w obrębie poszczególnych pokładów Ruchu Zofiówka. Dla każdego z badanych pokładów określono miary tendencji centralnych, miary rozproszenia oraz miary kształtu rozkładu analizowanych parametrów gazowych. Praca stanowi wstęp do badania wpływu głębokości zalegania pokładów na właściwości pojemnościowo-kinetyczne węgla względem metanu.

EN

This article describes statistical research carried out on two sets of data, which are the in-situ gas parameters, measured and collected by the Borynia-Zofiówka-Jastrzębie mine, Zofiówka Section. The first of these included the values of the dp desorption intensity index, while the second one contained the corresponding values of the methane content Mn. In the years 2007-2014 the methane content measurements were carried out in 7 parts of the „Zofiówka” mining area, in 15 coal seams. The research aimed at describing the distribution of the desorption intensity index and the methane content in the subsequent years of the examined period and also the distribution of these parameters within particular seams of the Zofiówka Section. The measure of the central tendencies, the measure of dispersion and the shape of the distribution of analyzed gas parameters were determined for each of the studied coal seams. The work is an introduction to the wider research concerning the depth effect on the methane sorption capacity and kinetics of coal.

4

Zmienność metanonośności i zawartości części lotnych w pokładach węgla na wybranych poziomach dokumentacyjnych obszaru Pawłowice-Warszowice (Górnośląskie Zagłębie Węglowe).

Kędziora S.

Górnictwo Odkrywkowe

|

2017

|

R. 58, nr 2

56--63

PL

Celem artykułu jest przedstawienie rozkładu przestrzennego metanonośności pokładów węgla oraz zawartości części lotnych (Vdaf) w postaci map zmienności tych parametrów na trzech poziomach -300, -800 oraz -1300 m npm, wykonanych w programie Surfer 12. Oprócz tego zestawiono wybrane parametry statystyczne ilości metanu w pokładach węglowych oraz Vdaf w obrębie 7 poziomów obliczeniowych. Pozwoliło to ocenić wielkość zmienności tych parametrów oraz jej kierunek, a także sprawdzić podobieństwo rozkładu metanonośności na poszczególnych poziomach dokumentacyjnych. Jak wynika z analizy danych, podobieństwo to jest fragmentaryczne i dotyczy wyłącznie obszarów położonych w sąsiedztwie dużych rozmiarów dyslokacji tektonicznych, co może wynikać z możliwości migracji metanu za ich pośrednictwem i w konsekwencji nasycania metanem pokładów węgla obecnych w przystropowej partii karbonu, uszczelnionej pakietem ilastym serii mułowcowej oraz mioceńskiego nadkładu. Na większości badanego obszaru podobieństw tych jednak nie obserwuje się, prawdopodobnie wskutek odmiennej genezy metanu w przystropowej (metan mikrobialny) oraz głębokiej strefie karbonu (metan termogeniczny). Splot różnorakich czynników geologicznych kształtujących współczesną metanonośność obszaru sprawia, że parametr ten cechuje duża zmienność przestrzenna, w odróżnieniu od Vdaf, które cechuje zmienność mała.

EN

The aim of the paper is presentation of spatial distribution of methane content and volatiles (Vdaf) in coal seams on the maps of variability of these parameters showing three levels -300, -800 and -1300 m above sea level, carried out applying Surfer 12 program. Besides that selected statistical parameters concerning the methane content and Vdaf within 7 calculation levels has been drawn up. It enabled to assess how large is variability of these parameters and also the direction of the variability as well as to check similarity of methane distribution on individual documentation levels. The data analysis revealed, that the similarity is only fragmentary and limited only to the areas located in the vicinity of large tectonic dislocations. The reason of this can be the possibility of methane migration by the faults and in consequence saturation with methane of coal seams lying within near- -roof part of the Carboniferous strata, sealed by clays of Mudstone Series and Miocene cover. However, this similarities are not visible in the majority of the investigated area, probably due to different origin of methane accumulated in the near-roof zone (microbial methane) and in the deep Carboniferous zone (thermogenic methane). Series of various geological factors influencing the nowadays methane content in the area of research cause that spatial variability of this parameter is large in contrast to Vdaf, which is characterized by small variability.

5

Analogowy Rejestrator Emisji Metanu AREM - testy kopalniane

Skoczylas N., Kudasik M., Wierzbicki M., Murzyn T.

Przegląd Górniczy

|

2016

|

T. 72, nr 4

56--62

PL

Opracowany został Analogowy Rejestrator Emisji Metanu AREM. Przyrząd pozwala na wyznaczanie desorbowalnej zawartości metanu w węglu oraz współczynnika dyfuzji. Urządzenie zostało zoptymalizowane pod kątem pracy w warunkach kopalnianych. Wprowadzone zostały poprawki względem prototypu poprawiające niezawodność i łatwość użytkowania. Urządzenie wyposażone zostało w zestaw sit. Opracowana została metodyka pomiarowa. Przeprowadzono testy kopalniane. Wyniki pochodzące z prezentowanego urządzenia wskazują dużą zbieżność z pomiarami przeprowadzanymi metodami stosowanymi obecnie w górnictwie.

EN

Analogue Methane Emission Recorder (AMER) has been developed. The device allows to determine the desorbable methane content of coal and the diffusion coefficient. AREM has been optimized to work in coal mines. Adjustments have been made to improve the reliability and usability of this prototype. The device is equipped with a set of sieves. Measurement methodology has been developed. Mining tests were carried out. The results obtained from the presented device show high similarity to the measurements made by methods currently used in the mining industry.

6

Method for determining the coalbed methane content with determination the uncertainty of measurements

Szlązak N., Korzec M.

Archives of Mining Sciences

|

2016

|

Vol. 61, no. 2

443--456

EN

Methane has a bad influence on safety in underground mines as it is emitted to the air during mining works. Appropriate identification of methane hazard is essential to determining methane hazard prevention methods, ventilation systems and methane drainage systems. Methane hazard is identified while roadways are driven and boreholes are drilled. Coalbed methane content is one of the parameters which is used to assess this threat. This is a requirement according to the Decree of the Minister of Economy dated 28 June 2002 on work safety and hygiene, operation and special firefighting protection in underground mines. For this purpose a new method for determining coalbed methane content in underground coal mines has been developed. This method consists of two stages - collecting samples in a mine and testing the sample in the laboratory. The stage of determining methane content in a coal sample in a laboratory is essential. This article presents the estimation of measurement uncertainty of determining methane content in a coal sample according to this methodology.

PL

Odpowiednie rozpoznanie zagrożenia metanowego w kopalniach węgla kamiennego ma istotne znaczenie dla doboru profilaktyki jego zwalczania. Rozpoznanie to jest prowadzone na etapie drążenia wyrobisk i wykonywania wierceń rozpoznawczych. Jednym z parametrów węgla służących do oceny stanu zagrożenia metanowego jest metanonośność, której oznaczanie, zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Gospodarki w sprawie bezpieczeństwa i higieny pracy, prowadzenia ruchu oraz specjalistycznego zabezpieczenia przeciwpożarowego w podziemnych zakładach górniczych, jest obligatoryjne w polskich kopaniach węgla kamiennego. Metanonośność jest parametrem wykorzystywanym w prognozach metanowości, które służą do oceny stanu zagrożenia metanowego i pozwalają ustalić profilaktykę oraz sposoby jego zwalczania. Jest również parametrem decydującym o zaliczeniu pokładu lub jego części do jednej z kategorii zagrożenia metanowego oraz jest uwzględniana przy zaliczaniu pokładów do kategorii skłonnych do wyrzutów gazów i skał. W związku z tym istotne jest prowadzenie oznaczeń metanonośności zgodnie z ustaloną metodyką badawczą, która pozwoli na uzyskiwanie wystarczająco dokładnych wyników, a wyniki oznaczeń będą uzyskiwane stosunkowo szybko. Dla celów oznaczania metanonośności opracowana została nowa metoda oznaczania metanonośności. W artykule przedstawiona została charakterystyka opracowanej metody, jak również opisany został sposób obliczania wyniku końcowego oznaczenia. W celu wyznaczenia zawartości metanu w próbce węgla należy wykonać obliczenia zgodnie z zależnościami (4.1-4.10). Zgodnie z opracowaną metodą wynik końcowy oznaczenia metanonośności stanowi określona w laboratorium zawartość metanu w próbce węgla powiększona o wyznaczony doświadczalnie współczynnik przeliczeniowy, który uwzględnia stratę gazu związaną z poborem próbki węgla do badań w warunkach kopalnianych wg wzoru (4.11). Wyznaczenie straty gazu związanej z poborem próbki węgla do badań zostało określone w oparciu o badania sorpcji i desorpcji metanu z próbek węglowych. Dla opracowanej metody straty gazu zostały przyjęte na poziomie 12%. Z punktu widzenia wyznaczenia metanonośności ważnym etapem jest określenie zawartości metanu w pobranej do badań próbce węgla. W tym celu uwzględniane jest 13 parametrów, które mierzone są w czasie poboru próbki do badań oraz w czasie jej późniejszego badania w laboratorium. Parametry te, wraz z błędami związanymi z ich pomiarem, zostały zestawione w tabeli 1. Zależność pozwalającą na wyznaczenie zawartości metanu w próbce węgla, uwzględniającą wszystkie parametry potrzebne do jej wyznaczenia, można zapisać w postaci równania (6.1). Z uwagi na przyjęcie wyznaczonego doświadczalnie współczynnika uwzględniającego stratę gazu związaną poborem próbki węgla do badań w artykule przeprowadzona została analiza niepewności pomiarowej związanej z wyznaczaniem zawartości metanu w próbce węgla w laboratorium. Obliczenia niepewności zostały wykonane dla niepewności standardowej oraz niepewności maksymalnej. W tym celu wyznaczono pochodne cząstkowe zawartości metanu w próbce węgla względem poszczególnych parametrów wchodzących w skład zależności (6.1). Pochodne te zestawiono w tabeli 2. Otrzymane dla przeprowadzonych oznaczeń wyniki pozwalają stwierdzić, że dla przeanalizowanych próbek węgla względna niepewność standardowa wyznaczenia zawartości metanu w próbce węgla nie przekroczyła 2,5%, natomiast względna niepewność maksymalna nie przekroczyła 7,0%. Przedstawione na rysunkach 4 i 5 wykresy pozwalają stwierdzić, że większą niepewnością względną charakteryzują się oznaczenia metanonośności wykonywane dla niższych zawartości metanu w węglu. Przeprowadzona analiza objęła również wyznaczenie udziałów błędów popełnianych przy wyznaczaniu poszczególnych parametrów mających wpływ na ostateczny wynik oznaczenia zawartości metanu w próbce węgla. Analiza średnich udziałów tych błędów w niepewności wyznaczenia zawartości metanu w próbce świadczy o tym, że na wynik oznaczenia największy wpływ ma dokładność oznaczenia takich parametrów jak: stężenie metanu w mieszaninie z odgazowania, masa próbki węgla, ciśnienie w zbiorniku pomiarowym, objętość zbiornika pomiarowego, zawartość popiołu oraz stężenie metanu w wyrobisku w momencie poboru próbki do badań. Udziały błędów pomiarowych poszczególnych parametrów w niepewności wyznaczenia zawartości metanu w próbce węgla zostały przedstawione w tabeli 3. Dokładność wyznaczenia pozostałych parametrów jest wystarczająco duża i nie wpływa w sposób istotny na wynik oznaczenia.

7

Wyznaczenie desorbowalnej zawartości metanu w węglu oraz efektywnego współczynnika dyfuzji metanu na węglu metodą analogową

Skoczylas N., Kudasik M., Wierzbicki M., Murzyn T.

Przegląd Górniczy

|

2015

|

T. 71, nr 2

66--71

PL

Opracowana została koncepcja nowej metody oraz urządzenia pomiarowego generującego dodatkowe parametry opisu układu węgiel-gaz. Dzięki prezentowanej metodzie możliwe jest określenie wartości desorbowalnej zawartości metanu w węglu oraz efektywnego współczynnika dyfuzji. Konstrukcja urządzenia pomiarowego pozwala na pracę w warunkach kopalnianych. Diametralne zmniejszenie klasy ziarnowej próbki węgla skutkuje skróceniem czasu obserwacji procesu emisji gazu do jednej doby. Praca zawiera opis konstrukcji przyrządu, prezentację prototypu oraz przykładowe wyniki testów laboratoryjnych.

EN

This paper presents a concept of a new method and measurement device which generates additional parameters of coal-gas system description. Thanks to the presented method, it is possible to determine the desorbable value of methane content in coal and effective coefficient of diffusion. The construction of the measurement device allows to operate under mining conditions. Significant reduction of the size grade of a coal sample results in cutting the time of observation of the gas emission process down to twenty-four hours. This paper includes a description of the device, presentation of the prototype and examples of laboratory tests results.

8

Wyznaczanie metanonośności pokładów na podstawie pomiarów wskaźnika intensywności desorpcji na przykładzie wyników z wybranej kopalni węgla kamiennego

Dutka B., Skoczylas N., Wierzbicki M.

Przegląd Górniczy

|

2015

|

T. 71, nr 2

29--34

PL

Oznaczenie metanonośności pokładów węgla kamiennego odbywa się na podstawie badań prowadzonych na próbkach kawałkowych oraz (najczęściej) zwiercinowych. W tym drugim przypadku istnieje Polska Norma określająca sposób oznaczania metanonośności w pokładach węgla kamiennego. Norma obejmuje również wyznaczanie metanonośności przybliżonej na podstawie pomiaru wartości wskaźnika intensywności desorpcji dwuminutowej. W pracy przeanalizowano zależności pomiędzy wartościami wskaźników intensywności desorpcji oraz metanonośnościami dla różnych pokładów kopalni „Zofiówka". Podano wartości współczynników a i b, równań regresji prostych w układzie Mn=&(Δp)+b. Pokazano, jakie różnice występują pomiędzy poszczególnymi pokładami. Różnice te wynikają najprawdopodobniej z różnic w wartościach współczynników dyfuzji dla poszczególnych pokładów. Przedstawione relacje pomiędzy metanonośnością a wskaźnikiem desorpcji służyć mogą do szacowania zawartości metanu w poszczególnych pokładach z mniejszą niepewnością pomiarową w porównaniu z normą.

EN

Determination of methane volume of hard coal seams takes place on the basis of a research conducted on lump samples and (most often) drilling samples. The latter is determined by a Polish Standard which describes the method of designation of methane volume of hard coal beds. The Standard includes also the determination of methane volume approximated on the basis of measurements of the two-minute desorption intensity index value. This paper presents an analysis of relations between the values of desorption intensity indexes and methane volumes for different coal beds in "Zofiówka" coal mine. The values of a and b coefficients of simple regression equations in the system Mn = a(Determination of methane volume of hard coal seams takes place on the basis of a research conducted on lump samples and (most often) drilling samples. The latter is determined by a Polish Standard which describes the method of designation of methane volume of hard coal beds. The Standard includes also the determination of methane volume approximated on the basis of measurements of the two-minute desorption intensity index value. This paper presents an analysis of relations between the values of desorption intensity indexes and methane volumes for different coal beds in "Zofiówka" coal mine. The values of a and b coefficients of simple regression equations in the system Mn = a(Δp) + b were presented. This work presents the differences between particular coal beds. These differences most likely result from the differences in values of diffusion coefficients for particular coal beds. The presented relations between the methane volume and the desorption index may be used for the estimation of methane concentration in particular coal beds with less measurement uncertainty than it would be in the Standard.

9

Oznaczanie metanonośności w pokładach węgla kamiennego według nowej metody wraz z oceną niepewności pomiarowej wyniku

Szlązak N., Korzec M.

Przegląd Górniczy

|

2015

|

T. 71, nr 4

38--46

PL

W polskich kopalniach węgla kamiennego powszechnie występuje zagrożenie metanowe. Jest ono związane z obecnością metanu w węglu i jego uwalnianiem się do wyrobisk w wyniku prowadzonej eksploatacji. Zagrożenie to stanowi duże niebezpieczeństwo dla pracujących pod ziemią załóg. Prawidłowe rozpoznanie zagrożenia metanowego ma istotne znaczenie dla doboru profilaktyki jego zwalczania. Rozpoznanie to jest prowadzone na etapie drążenia wyrobisk i wykonywania wierceń rozpoznawczych. Parametrem węgla służącym do oceny tego zagrożenia jest metanonośność, której oznaczanie, zgodnie z obowiązującymi przepisami, jest obligatoryjne w polskich kopaniach węgla kamiennego. Dla celów oznaczania metanonośności opracowana została nowa metoda oznaczania metanonośności. W artykule przedstawiona została charakterystyka tej metody. Głównie jednak uwaga skupiona została na przeprowadzonej ocenie niepewności pomiarowej związanej z oznaczaniem metanonośności. W artykule zaprezentowany został również program komputerowy AGHGAZ służący do prowadzenia oznaczeń.

EN

Methane has a bad influence on safety in underground mines as it is emitted to the air during mining works. Appropriate identification of methane hazard is essential to determine methane hazard prevention methods, ventilation systems and methane drainage systems. Methane hazard is identified while roadways are driven and boreholes are drilled. Methane content in coal is one of the parameters which is used to assess this threat. This is a requirement according to the Polish mining law. For this purpose a new method for determining methane content in coal in underground coal mines has been developed. This method consists of two stages - collecting samples in a mine and testing the samples in the laboratory. The stage of determining methane content in a coal sample in a laboratory is essential. This paper presents the estimation of measuremen uncertainty of determining methane content in a coal sample according to this methodology and computer software AGHGAZ to conduct the measurements.

10

Model emisji metanu pochodzącego z urobku w trakcie eksploatacji wyrobiska ścianowego

Wierzbicki M., Skoczylas N., Kudasik M., Murzyn T.

Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN

|

2015

|

Vol. 17, no. 3-4

107--114

PL

Na bazie modelu uniporowego opracowany został algorytm symulujący emisję metanu z urobku w trakcie eksploatacji wyrobiska ścianowego. Opracowany model opiera się na wielu założeniach, z których jednym z najistotniejszych jest opis uwalniania metanu z węgla równaniem nawiązującym do drugiego prawa Ficka. Ponadto zbudowany model uwzględnia krzywą składu ziarnowego urobku ze ściany. Do przeprowadzania symulacji emisji metanu z urobku węglowego w trakcie eksploatacji wyrobiska ścianowego zbudowane zostało oprogramowanie „Ściana – CH4”, umożliwiające zmianę wszystkich parametrów modelu oraz kalkulację na bazie zdefiniowanych równań i założeń modelu.

EN

Based on the unipore model the algorithm simulating methane emissions released from hard coal during the longwall excavation has been developed. The model is based on numerous assumptions, of which the most important is the Fick's second law description of methane released from coal. In addition, the created model takes into account the curve of particle-size distribution from the longwall excavation. For the simulation of methane emissions from the coal output during the longwall excavation the software "Longwall - CH4" has been developed. The software enables the users to change all the parameters of the model and to make calculations based on the defined equations and assumptions of the model.

11

Szacowanie ilości metanu wytworzonego i zakumulowanego w nisko uwęglonych pokładach węgla na przykładzie złoża Oświęcim-Polanka (Górnośląskie Zagłębie Węglowe)

Kędzior S.

Górnictwo Odkrywkowe

|

2015

|

R. 56, nr 2

54--61

PL

W artykule dokonano próby skalkulowania ilości metanu wytworzonego w nisko uwęglonych pokładach węgla złoża Oświęcim-Polanka na podstawie ubytku części lotnych oraz ilości metanu zakumulowanego w tym złożu stosując metodykę obliczania zasobów metanu praktykowaną w Górnośląskim Zagłębiu Węglowym (metoda objętościowa). Do tej pory nie obliczono zasobów metanu jako kopaliny towarzyszącej dla omawianego złoża z powodu niewielkich wartości metanonośności pokładów węgla, dlatego jest to pierwsza tego typu kalkulacja. W wyniku dokonania obliczeń i porównania wartości okazało się, że w omawianym złożu zostało zakumulowane ok. 11% metanu wytworzonego. Przeanalizowano także pojemność gazową pokładów węgla na podstawie izotermy sorpcji opracowanej dla sąsiedniego obszaru kopalni Brzeszcze. Pojemność gazowa jest o ok. połowę mniejsza od ilości metanu wytworzonego, co oznacza, że znaczna ilość metanu musiała opuścić macierzyste węgle i przemieścić się w inne partie złoża lub do atmosfery. Wykazano również znaczne niedosycenie pokładów metanem na poziomie 50-80%. Procesy te rzutują na współczesny rozkład metanonośności pokładów węgla w badanym obszarze i obecność rozległej odgazowanej strefy naturalnej desorpcji do głębokości ok. 500 m od stropu karbonu, co ma duże znaczenie zarówno dla planów wydobycia węgla w tym rejonie (w warunkach niemetanowych), jak i dla poszukiwania metanu jako alternatywnej dla węgla kopaliny.

EN

The paper presents an attempt of calculation of a quantity of generated methane in low rank coal within Oświęcim-Polanka deposit based on the volatiles loss and also a quantity of accumulated methane in this deposit applying the method of calculation of coalbed methane resources practiced in the Upper Silesian Coal Basin (volumetric method). The coalbed methane resources as an accompanying commodity have not been calculated so far for this area because of too low values of methane content, thus it is a first calculation. The results of these calculations reveal that only 11% of generated methane was accumulated in investigated deposit. The sorption capacity of coals was analyzed based on the sorption isotherm created for the neighbouring area of Brzeszcze mine. This analyze shows that sorption capacity of examined coals is half the quantity of generated methane, what means, that much amounts of methane had to leave the matrix coals and moved to other parts of the deposit or into the atmosphere. It also showed, that coal seams are much undersaturated with methane on a level of 50-80%. These processes influence the nowadays distribution of coalbed methane in the investigated area and also the presence of natural, vast degassed zone reaching the depth of about 500 m beneath the top of Carboniferous strata, what is quite important for the plans of future coal exploitation (in outgassed conditions) and also for the exploration of coalbed methane as an alternative commodity for a coal.

12

The outburst risk as a function of the methane capacity and firmness of a coal seam

Wierzbicki M., Skoczylas N.

Archives of Mining Sciences

|

2014

|

Vol. 59, no. 4

1023--1031

EN

In most coal basins that are currently being exploited, gas and rock outbursts pose a considerable safety threat. The risk of their occurrence is frequently assessed by means of a parameter known as the methane capacity of coal. In a lot of countries, the evaluation of the mechanical properties of coal is conducted by means of another parameter: the firmness of coal. Due to the laboratory investigations and in situ observations carried out by the authors of this paper, it was possible to determine a function space in which the outburst risk can be described as a function of the methane capacity and firmness of a coal seam. This, in turn, made it possible to link the „gas factor” to the „mechanical factor”, and thus provide a more comprehensive risk analysis.

PL

Wyrzuty gazów i skał stanowią duże zagrożenie w większości obecnie eksploatowanych zagłębi węglowych. Bardzo często wykorzystywanym parametrem oceny stanu zagrożenia wyrzutowego jest zawartość metanu w węglu. W wielu krajach do oceny mechanicznych parametrów węgla wykorzystuje się zwięzłość. Autorzy przeprowadzili badania laboratoryjne polegające na prowokacjach wyrzutów w skali laboratoryjnej. Jako materiał badawczy wykorzystane zostały brykiety węglowe. W trakcie badań wstępnych ustalona została zależność pomiędzy porowatością brykietów, a ich zwięzłością f oraz pomiędzy ciśnieniem nasycania metanem, a wskaźnikiem intensywności desorpcji dP. Pozwoliło to na przygotowywanie eksperymentów o kontrolowanych parametrach gazowych (wskaźnik intensywności desorpcji) oraz wytrzymałościowych (zwięzłość). Opracowana została metoda kontrolowania intensywności prowokacji wyrzutu poprzez określenie tempa spadku ciśnienia gazu przed czołem brykietu. Dzięki temu dla siatki parametrów f-dP możliwe było poszukiwanie minimalnej, skutecznej intensywności prowokacji wyrzutu. Znormalizowana wartość stałej czasowej spadku ciśnienia przed czołem brykietu powodującej skuteczną inicjację wyrzutu uznana została za miarę zagrożenia wyrzutowego dla rozpatrywanych parametrów f-dP. Dysponując wartościami tak określonych miar zagrożenia wyrzutowego dla całej siatki parametrów f-dP można wykreślić przestrzeń zagrożenia wyrzutowego w funkcji rozpatrywanych parametrów. Równoległa faza badań dotyczyła poszukiwania korelacji pomiędzy wskaźnikiem intensywności desorpcji, a zawartością gazu w węglu (metanonośnością Mn) na przykładzie pomiarów wykonanych w pokładzie 412 KWK „Zofiówka”. W pokładzie tym zaobserwowano bardzo wyraźną, liniową zależność pomiędzy wskaźnikiem intensywności desorpcji, a metanonośnością. Poznanie funkcyjnej zależności Mn(dP) umożliwiło przedstawienie wyników prac laboratoryjnych jako przestrzeni zagrożenia wyrzutowego w funkcji zwięzłości i metanonośności. Analiza uzyskanej przestrzeni zagrożenia wskazuje na jej zgodność zarówno z intuicją, jak i z kopalnianym doświadczeniem. Dla progowej w polskim górnictwie węglowym wartości zwięzłość (f = 0.3) stan zagrożenia wyrzutowego na poziomie 50% występuje przy Mn około 7 m3CH4/Mgcoaldaf. Aby zagwarantować podobny stan zagrożenia wyrzutowego dla kryterialnej wartości metanonośności na poziomie 8 [m3CH4/Mgcoaldaf] węgiel powinien mieć zwięzłość f powyżej 0.5. Oczywiście wartość izolinii na poziomie 50% jest umowna, a interpretacji powinny podlegać raczej kształty izolinii, niż ich wartości.

13

Kriging blokowy oraz metody GIS w geostatystycznym szacowaniu metanonośności w kopalniach węgla kamiennego

Badura H., Zawadzki J., Fabijańczyk P.

Roczniki Geomatyki

|

2012

|

T. 10, z. 3

17--26

PL

W pracy przedstawione zostały możliwości wykorzystania technik GIS w wyznaczaniu średniej metanonośności pokładu węglowego z uwzględnieniem aspektów przestrzennych badanego zjawiska. Dotyczyło to zarówno uwzględnienia przestrzennej lokalizacji wykonanego pomiaru metanonośności jak i wykorzystania metod geostatystycznych do estymacji wartości metanonośności wraz z uwzględnieniem błędu estymacji. Rozkłady przestrzenne metanonośności wyznaczone metodą krigingu blokowego umożliwiły określenie estymacji przedziałowej zawartości metanonośności w badanej ścianie. Błędy estymacji wyznaczone zostały na podstawie wariancji krigingu, która uwzględnia zarówno sumaryczny wpływ błędów wynikających ze specyficznego ułożenia punktów pomiarowych jak i błędów pomiarowych. W pracy wykorzystane zostało oprogramowanie SGeMS (ang. Stanford Geostatistical Modeling Software), które powstało na uniwersytecie Stanford. Oprogramowanie to umożliwia wykonywanie obliczeń geostatystycznych także w przestrzeni 3D, co jest istotne w badaniu zjawisk związanych z górnictwem, ze względu na bardzo istotne znaczenie wszystkich trzech współrzędnych układu kartezjańskiego. Dodatkowo, wykorzystanie informacji o pomiarach metanonośności wraz z pełną informacją o ich położeniu (3D) umożliwia badanie zmienności przestrzennej w układzie 3D i późniejsze wykorzystanie tej informacji w modelowaniu metanonośności. Metodyka ta umożliwia pełniejsze wykorzystanie informacji przestrzennej w porównaniu do sytuacji, w której wykorzystuje się tylko układ dwuwymiarowy.

EN

This paper presents the possibilities of using GIS techniques in determining average methane content of coal longwall with regard to spatial aspects of investigated phenomenon. This takes into account spatial location of the performed measurement and use of geostatistical methods to estimate the value of the coal bed methane with regard to estimation error. Spatial distributions of coal bed methane estimated by block kriging allowed to determine interval estimation of coal bed methane in the longwall. Estimation errors have been determined on the basis of the kriging variance, which takes into account both the total impact of errors arising from the specific distribution of measurement points and measurement errors. The SGeMS (Stanford Geostatistical Modeling Software) software was used developed at the Stanford University. This software makes it possible to perform geostatistical calculations also in 3D space, which is important in the study of phenomena related to mining, because of the importance of all three coordinates of the Cartesian system. In addition, the use of information about methane measurements, together with full information on their position (3D) allows the study of spatial variation in 3D and the subsequent use of that information in modeling. This methodology allows exploiting full spatial information as compared to two-dimensional situations.

14

Wzrost zagrożenia metanowego w ścianach w pokładach metanowych w warunkach rosnącej koncentracji wydobycia

Krause E.

Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie

|

2012

|

nr 1

3-7

PL

W artykule przeprowadzono analizę, która pozwala odpowiedzieć na dwa istotne pytania: 1) czy przy rosnącej koncentracji wydobycia węgla z pokładów metanowych występuje bariera ograniczająca zdolność wydobywczą ścian? 2) czy należy liczyć się ze wzrostem lub obniżeniem koncentracji wydobycia w pokładach silnie metanowych? Na etapie planowania eksploatacji, jedynym czynnikiem spośród kształtujących metanowość ściany podczas jej eksploatacji, na który można wpływać, jest projektowana długość ściany. Analiza wariantowych obliczeń prognozowanego wydzielania metanu do środowiska ściany, dla projektowanej wielkości wydobycia, przy zmieniającym się postępie eksploatacyjnym oraz jej długości, wskazuje na ważność problemu, jakim jest dobór długości ściany w silnie metanowym złożu, dla spełnienia warunków bezpiecznej eksploatacji.

EN

The article carries out an analysis, which allows to answer two significant questions: 1) whether there is a barrier limiting the mining capacity of long walls by the increasing concentration of coal mining from methane coal seams 2) whether one should take into account the increase or reduction of mining concentration in strongly methane coal seams. At the stage of planning mining, the only factor that shapes the methane bearing capacity during mining, which can be influenced is the designed length of the long wall. The analysis of optional calculations of the predicted evolution of methane to the long wall environment, for the designed mining quantity, by the changing mining progress and its length indicates the significance of the problem, which is the selection of the length of the long wali in the strongly methane deposit to meet the conditions of safe mining.

15

Walidacja metody oznaczania metanonośności w pokładach węgla kamiennego

Szlązak N., Borowski M., Korzec M., Obracaj D., Swolkień J.

Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie

|

2012

|

nr 2

3-13

PL

Artykuł przedstawia wyniki analizy procedur przygotowania i przeprowadzenia badań metanonośności w pokładach węgla, w tym procedur obowiązujących w laboratorium badawczym. Analiza ta pozwoliła na opracowanie jednolitej procedury pobierania próbek węgla i wyznaczania zawartości metanu w próbce w laboratorium. W celu określenia strat metanu w trakcie pobierania prób węgla przeprowadzono badania sorpcji i desorpcji metanu na próbkach węgla w różnych wartościach ciśnienia nasycenia. Wykonane badania pozwoliły na ustalenie zależności umożliwiającej obliczenia strat metanu. W wyniku przeprowadzonych badań i analiz zaproponowano ujednoliconą metodę określania metanonośności pokładów węgla.

EN

In order to asses methods of determining methane content used to date, procedures of preparing and conducting methane content research in coal resources were analysed as well as procedures applicable in a research laboratory. The analysis of current methods of determining methane content made possible developing a uniform procedure of collecting coal samples and determining methane content in the sample in laboratory. The study of sorption and desorption of methane was performed on coal samples in order to evaluate the loss of methane while sampling coal for analysis. The research of sorption and desorption of methane for coal in various saturation pressures enabled determination of relations making possible calculation of losses of methane while sampling coal in excavations. Basing on the analyses a new method has been suggested which enables determination of methane content in coal resources.

16

Studium uwarunkowań emisji gazów ze zlikwidowanych kopalń SW części GZW (część II)

Grzybek I.

Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie

|

2012

|

nr 2

31-39

PL

Pracę oparto o wyniki analiz, badań i obserwacji prowadzonych dla potrzeb ruchowych kopalń węgla kamiennego. Wykorzystano także dane z różnego rodzaje dokumentów. Zebrany materiał obejmował wiele informacji, czasami tylko przybliżonych. Najważniejszymi były jednak pomiary: składu gazów kopalnianych i złożowych, metanonośności, metanowości względnej kopalń oraz ciśnienia atmosferycznego. Do badań generalnie użyto dobrze znanych metod, w tym statystycznych. Mniej znaną metodę geometryzacji pola metanonośności wykorzystano tylko do badań zmienności tego pola. W analizie związku koncentracji gazów kopalnianych z ciśnieniem barometrycznym brano pod uwagę dłuższe okresy ukierunkowanych zmian ciśnienia, nazwane trendami barycznymi.

EN

The work has been grounded on the results of analyses, investigations and observations made for the purposes of mines activity. Data from different kinds of documents have also been utilized. The gathered material has included a lot of information, sometimes only approximative. But the essential results were these of measurements of: (a) constitution of mine gases as well as those contained in rocks ("deposit gases"), (b) methane content of coal, (c) specific emission of mines, and (d) barometric pressure. Generally, for investigations well known methods have been used, including statistical ones. The less known method for geometrization of methane content field (see: [9]) has only been utilized to research variability of the field. While comparing concentrations

17

Studium uwarunkowań emisji gazów ze zlikwidowanych kopalń SW części GZW (część III)

Grzybek I.

Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie

|

2012

|

nr 3

21-35

PL

W seriach węglonośnych GZW obserwuje się wertykalną zmienność rozkładu przestrzennego (pola) maksymalnych metanonośności (Gmax). Pozwala to wyróżnić, od góry, następujące strefy gazowe: allochtoniczną strefę wysokometanową, strefę odgazowaną oraz autochtoniczną strefę wysokometanową. Lateralne zróżnicowanie obecności i wykształcenia tych stref umożliwia wydzielenie następujących struktur pola metanonośności: zamkniętej, przejściowej oraz otwartej. Strukturę zamkniętą charakteryzuje obecność nadkładu mioceńskiego i związanej z nim, allochtonicznej strefy wysokometanowej. W strukturze przejściowej, mimo występowania takiego nadkładu, inne czynniki geologiczne powodują, że allochtoniczna strefa wysokometanowa wykształciła się jedynie częściowo. Z kolei, w strukturze otwartej, brak izolującej pokrywy mioceńskiej sprawił, że już od stropu karbonu występuje tu strefa odgazowana. Dla wszystkich struktur typowe jest natomiast głębokie położenie autochtonicznej strefy wysokometanowej. Strefom gazowym odpowiada właściwy im skład cząsteczkowy gazów złożowych. W artykule przedstawiono ponadto wertykalną zmienność rozkładu przestrzennego (pola) maksymalnych metanonośności analizowanych w dalszych częściach pracy zlikwidowanych kopalń i szybów oraz orientacyjne położenie zrobów kopalnianych w stosunku do wyróżnionych stref wysokometanowych.

EN

A vertical changeability of methane content field is observed within coal-bearing series of USCB. It finds expression in the sequence of maximum values of methane content (Gmax), which makes it possibleto distinguish the following gassy zones [10]: the allochthonous, high methane zone (Gmax > 4,5 m³/Mg), the degassed, allochthono-autochthonous zone (Gmax ≤ 4,5 m³/Mg) and autochthonous, high methane zone (Gmax > 4,5 m³/ Mg). The vertical zonality allows to express lateral changeability of methane content field in terms of occurrence and the appearance depth of particular gassy zones (Tab. 3). Analysis of methane content field of USCB has made possible to discern the following structures of the field [10]: (i) closed structure, (ii) transient structure, and (iii) open structure. The closed structure is characterized by appearance of continuous and thick Miocene overburden as well as allochthonous high methane zone related to the overburden. Within the transient structure, despite the overburden, other geological agents cause rare full development of the allochthonous zone. Then, within the open structure, the lack of Miocene overburden made it impossible to form allochthonous zone. The degassed zone therefore occurs here starting from the roof of Carboniferous series. For all of the structures it is typical that the position of autochthonous high methane zone is deep. Particular gassy zones are also characterized by specific Chemical constitution of deposit gases. In the paper, there is also presented vertical changeability of methane content field in the abandoned coal mines and shafts, analyzed in the other parts of the study, as well as the comparison of position of mines gobs and distinguished high methane zones of deposit gases.

18

Statistical relationship between methane desorption rate index and coalbed methane content on the basis of coal mine "Zofiówka" measurements

Wierzbicki M.

AGH Journal of Mining and Geoengineering

|

2012

|

Vol. 36, no. 3

395-404

EN

This paper presents the results of coalbed methane content (Mn) and methane desorption rate index (dp) in the mine "Zofiówka". These results were used to assess the quality of coalbed methane content using the indirect method - desorbometric method. Application of the Langmuir equation to describe the relation Mn = f (dp) allows the determination of methane content with the uncertainty of the measurement similar to that obtained in the method of direct hole.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badania metanonośności (Mn) pokładów węgla oraz wskaźnika intensywności desorpcji (dp) w kopalni "Zofiówka". Wyniki te zostały wykorzystane do oceny jakości wyznaczania metanonośności metodą pośrednią-desorbometryczną. Zastosowanie równania Langmuira do opisu zależności Mn = f (dp) pozwala na oznaczanie metanonośności z niepewnością zbliżoną do niepewności pomiarowej uzyskiwanej w metodzie bezpośredniej otworowej.

19

Zastosowanie uniporowego modelu dyfuzji do określenia objętości gazu desorbowanego podczas pobierania prób węgla dla oceny metanonośności

Wierzbicki M.

Przegląd Górniczy

|

2011

|

T. 67, nr 12

36--41

PL

Metanonośność pokładów węgla kamiennego jest jednym z najważniejszych parametrów, których znajomość wpływa bezpośrednio na zagrożenia metanowego w kopalniach. Wartość tego parametru określa się przez odgazowanie próbki węgla i bilansowanie gazu w warunkach laboratoryjnych. Część metanu, pierwotnie sorbowanego na węglu, uwalnia się z próbki w czasie pierwszych 2 minut jej przygotowania. Do określenia ilości gazu „traconego” wykorzystano model dyfuzji uniporowej i efektywny współczynnik dyfuzji De. Dyfuzyjność polskich węgli kamiennych może zmieniać się w zakresie dwóch rzędów wielkości. W pracy pokazano wpływ współczynnika De na kinetykę uwalniania metanu. Wyznaczono ilość traconego metanu w funkcji współczynnika dyfuzji De oraz wskaźnika desorpcji dp. Przedstawione wyniki wskazują, że strata metanu jest mniejsza od aktualnie stosowanej korekty w metodzie oznaczania metanonośności pokładów węgla.

EN

The methane content of hard coal seams is one of the most important parameters, the knowledge of which influences directly methane hazards in mines. The value of this parameter is determined by degasification of the coal sample and gas balancing in laboratory conditions. The part of methane originally desorbed on coal liberates from the sample during the first minutes of its preparation. For the determination of the “lost” gas quantity, the diffusion unipore model and effective diffusion coefficient De were used. The diffusivity of Polish hard coals can change within the range of two quantity orders. In the study the influence of the coefficient De on the methane liberation kinetics was shown. The quantity of lost methane in the function of diffusion coefficient De and desorption index dp was determined. The presented results point out that the methane loss is lower than the currently used correction in the method of determination of the coal seam methane content.

20

Możliwości zagospodarowania metanu występującego w stropowych partiach złóż węgla Bzie-Dębina 1 oraz Gołkowice (Górnośląskie Zagłębie Węglowe)

Kędzior S.

Polityka Energetyczna

|

2011

|

T. 14, z. 1

197-212

PL

Wartykule przeprowadzono analizę występowania przystropowej strefy metanonooenej, obejmującej wtórnie nasycone metanem pokłady węgla występujące w bliskim sąsiedztwie stropu karbonu w obszarach Bzie-Dębina oraz Gołkowice. Z uwagi na wykazany w sąsiednich złożach związek pomiędzy występowaniem metanu w przystropowej strefie i ukształtowaniem stropu węglonooenych utworów karbonu, podobną zależnooeć zbadano w omawianym złożu. Przedyskutowano również możliwe sposoby ujęcia metanu w celu zminimalizowania zagrożenia metanowego na przyszłych poziomach eksploatacyjnych w polu Bzie-Dębina 1 Zachód. Wzięto pod uwagę ujęcie metanu systemami podziemnego odmetanowania, podobnie jak czyni się to w obecnie czynnych kopalniach węgla, ze szczególnym uwzględnieniem odmetanowania wyprzedzającego, a także odprowadzenie metanu powierzchniowymi otworami wierconymi do stropu karbonu metodą poeksploatacyjnego odmetanowania zrobów (GOB Wells), ponieważ sposób ten praktykowany jest np. w amerykańskich zagłębiach węglowych. Ten drugi sposób ujęcia metanu byłby nowatorski w warunkach polskich i wymagałby przeprowadzenia dodatkowych badań. Ujęcie i wykorzystanie metanu ze złoża Bzie-Dębina 1 przyczyni się z jednej strony do redukcji zagrożenia gazowego na przyszłych poziomach eksploatacyjnych, a z drugiej pozytywnie wpłynie na bilans energetyczny kopalń Jastrzębskiej Spółki Węglowej.

EN

The occurrence of methane zone located close to Miocene cover was presented. The dependence between methane occurrence in the investigated zone and the configuration of the roof of Carboniferous complex was analyzed, according to indicated dependence in the neighboring areas. The other issues discussed here are the possibly ways of methane collection in order to reduce the methane hazard in the area of the future coal mining. The possibly ways of methane collecting are the underground drainage system, because this way is applied in many working coal mines, methane drainage applying before the coal exploitation was particularly discussed, and also methane collecting using the GOB method, which is applied elsewhere, especially in the USA. The latter way mentioned above would be an inventive in Polish coal mines and it would need many additional studies. Taking and collecting of the coalminemethane from Bzie-Dębina 1 coal deposit will, from the one hand, reduce methane hazard in future coal mine and from the other, positively influence the energetic balance of Jastrzębie Coal Company mines.