Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Dobór średnicy kolektora metanowego na podstawie symulacji komputerowej mechaniki płynów w warunkach górniczo-geologicznych JSW S.A.

Zapletal Pavel, Kosowski Maciej

Przegląd Górniczy

|

2020

|

T. 76, nr 5

34--38

PL

Celem artykułu jest porównywanie zależności ciśnienia panującego w rurociągu odmetanowania do objętości mieszaniny gazu kopalnianego odprowadzanego do tegoż rurociągu pojedynczym kolektorem metanowym. Badanie przeprowadzono na podstawie symulacji komputerowej mechaniki płynów w programie Ansys Fluent poprzez utworzenie sieci pomiarowej oraz nadanie odpowiednich warunków brzegowych. W rezultacie otrzymano wyniki potwierdzające występowanie problemu przewymiarowania armatury odmetanowania oraz zwrócono uwagę na konieczność stworzenia algorytmu doboru prawidłowej średnicy kolektora metanowego.

EN

The purpose of the article is to compare the dependence of pressure in the methane drainage pipeline to the volume of the mine gas mixture discharged into that pipeline by a single methane collector. The study was conducted on the basis of computer simulation of fluid mechanics in the Ansys Fluent program by creating a measuring network and providing appropriate boundary conditions. The obtained results confirm the problem of oversizing specific parts of the methane drainage pipeline. It is necessary to create an algorithm for selecting the correct diameter of methane collector.

2

Study of the impact of exploitation structures on pressure distribution and adsorbed methane content in coal seams using dynamic flow models. A case study

Szott Wiesław, Miłek Krzysztof, Łętkowski Piotr, Gołąbek Andrzej

Mining Science

|

2020

|

Vol. 27

133--153

EN

One of the most serious difficulties encountered during the estimation of results of various methods of methane drainage from coal seams is the determination of the initial condition of the analysed coal seam prior to commencement of the actual process of methane drainage. It is well known that the exploitation operation in adjacent coal seams, as well as preparatory works in the analysed seam may significantly modify the original state of methane adsorption in that seam, as well as influence the distribution of pore pressure and saturation of its natural fractures with fluids (gas, water). This state is of dynamic nature and depends on a long and complex history of the mining activity in the analysed facility and its surrounding. Detailed specification of the above condition is usually replaced by qualitative and very approximate models, which does not allow for consideration of the process preceding the methane drainage. The subject of the paper is the quantitative evaluation of the initial conditions for a coal seam with the use of dedicated simulation models of the analysed seam along with its broad surroundings. Results of this modelling including modifications of appropriate transport parameters of layers between the seams and their influence on detailed distribution of pore pressures, levels of methane desorption from the coal matrix, directions of reservoir fluids flow (methane, water) and saturation with these fluids in natural fractures of the selected seam, as well as in the pores of overburden and underburden rocks will be thoroughly analysed for determination of spacious and temporal effects of the mining activities in terms of their influence on the selected seam.

3

Method for a Drainage Roadway Location Determination for an Overlying Methane Drainage System

Borowski Marek, Cała Marek

Inżynieria Mineralna

|

2020

|

no. 2, vol. 1

201--207

EN

The paper analyses possibilities to carry out methane drainage of a longwall in seam 510. A possibility to fight against the methane hazard was determined based on results of forecasting for methane emission to mine workings. A system of methane drainage was suggested for the adopted method of longwall face ventilation. The location of drainage roadway was determined for the selected methane drainage system. The paper includes a geomechanical analysis for a numerical model, which was aimed at determination of the optimum location of the drainage roadway in a seam overlying the longwall panel.

PL

W artykule przedstawiono analizę możliwości prowadzenia odmetanowania ściany w pokładzie 510. Na podstawie wyników prognozy wydzielania metanu do wyrobisk górniczych określono możliwości zwalcza-nia zagrożenia metanowego. Zaproponowano system odmetanowania z chodnikiem drenażowym ponad eksploatowanym pokładem dla przyjętego sposobu przewietrzania wyrobiska ścianowego. Dla wybranego systemu odmetanowania wyznaczono lokalizację chodnika drenażowego. W artykule zamieszczono analizę geomechaniczną dla modelu numerycznego, której celem było określenie optymalnej lokalizacji chodnika drenażowego pokładzie wyżej leżącym nad polem eksploatacyjnym.

4

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.

5

Dobór metody odmetanowania pokładów węgla dla różnych warunków górniczo-geologicznych

Szlązak Nikodem, Obracaj Dariusz, Swolkień Justyna

Przegląd Górniczy

|

2019

|

T. 75, nr 11

50--60

PL

Zwalczanie zagrożenia metanowego musi być połączone z metodami zwalczania pozostałych zagrożeń naturalnych, tj. przede wszystkim zagrożenia pożarami endogenicznymi. Profilaktyka tych zagrożeń może być sprzeczna z zasadami zwalczania zagrożenia metanowego, dlatego powinna być ustalana wspólnie z profilaktyką innych zagrożeń. Wentylacja oraz dodatkowe środki wentylacyjne powinny być dostosowane do poziomów i innych zagrożeń naturalnych, zwłaszcza związanych z wentylacją. W artykule przedstawiono sposób postępowania przy projektowaniu eksploatacji w warunkach współwystępujących zagrożeń. Podano algorytm doboru systemu odmetanowania w toku realizacji projektu koncepcyjnego eksploatacji złoża węgla lub jego części, który powinien stanowić podstawę do wykonywania późniejszych projektów technicznych ścian eksploatacyjnych. W dalszej części artykuły przedstawiono rozwiązanie odmetanowania ścian eksploatacyjnych z wykorzystaniem długich, orurowanych otworów drenażowych. Zwrócono uwagę na czynniki wpływające na efektywność odmetanowania.

EN

Controlling the methane hazard in coal mines must be combined with methods to control other natural hazards, i.e. spontaneous fires hazard. Prevention of these other hazards may be contrary to the principles of preventing methane hazard. Therefore it should be determined together with the prevention of other hazards. Ventilation and additional ventilation measures should be tailored to levels other natural hazards, especially those associated with ventilation systems. The procedure for designing operation in the conditions of co-occurring hazards is presented in the article. An algorithm for the selection of a methane drainage system during the conceptual design of coal seam extraction has been given, which should be the basis for subsequent technical designs of mining longwalls. The solution for methane drainage in longwall panels using long, drainage boreholes equipped with performing pipes is presented in the next part of the article. The Attention was paid to factors affecting the methane drainage efficiency.

6

Sposób postępowania przy projektowaniu eksploatacji pokładów węgla w warunkach zagrożenia metanowego

Szlązak N., Obracaj D., Swolkień J.

Systemy Wspomagania w Inżynierii Produkcji

|

2018

|

Vol. 7, iss. 1

360--376

PL

W artykule przedstawiono stan zagrożenia metanowego w polskich kopalniach węgla kamiennego. Omówiono systemy przewietrzania ścian eksploatacyjnych. Zwrócono uwagę na konieczność stosowania odmetanowania, które powinno być dostosowane do systemu przewietrzania ściany. Przedstawiono efektywności odmetanowania w zależności od stosowanej metody odmetanowania oraz systemu przewietrzania ścian. Na tej podstawie sformułowano zasady dotyczące projektowania odmetanowania oraz podano wytyczne do praktycznego stosowania, które powinny przyczyniać się do skutecznego odmetanowywania górotworu w kopalniach węgla kamiennego. Zaproponowano dobór systemów przewietrzania i odmetanowania ścian w zależności od prognozowanej metanowości bezwzględnej.

EN

The state of methane hazard in Polish coal mines is presented in the paper. Ventilation systems of longwall panels are discussed. The necessity of methane drainage usage has been emphasised, which should be adapted to the panel ventilation system. The effectiveness of the methane drainage relating to using the both, methane drainage method and the panel ventilation system, has been described. On this basis, the principles of methane drainage planning are formulated, as well as practical guidance is given. It should contribute to effective methane drainage in hard coal mines. It was proposed to choose the ventilation and methane drainage systems for longwall panel depending on the predicted methane emission.

7

Zastosowanie układów kogeneracyjnych do produkcji energii z metanu kopalnianego

Kuczera Z., Ptaszyński B., Łuczak R., Życzkowski P.

Przemysł Chemiczny

|

2018

|

T. 97, nr 9

1489--1491

PL

Odmetanowanie pokładów węgla jest konieczne ze względu na bezpieczne prowadzenie eksploatacji górniczej. Ujęty metan można wykorzystać w układach kogeneracyjnych produkujących energię elektryczną i ciepło. Zmniejszenie emisji gazu cieplarnianego, jakim jest metan przyczynia się do ograniczenia zanieczyszczeń atmosfery. Energia elektryczna i ciepło powstałe w systemach kogeneracyjnych, wykorzystane następnie w zakładach przemysłowych oraz budownictwie mieszkaniowym pozwalają zmniejszyć niską emisję, z którą borykają się duże aglomeracje miejskie. Przedstawiono efekty działania układów kogeneracyjnych produkujących energię elektryczną i ciepło z metanu w aglomeracji śląskiej.

EN

Polish industrial experience in utilization of coal mine MeH was presented. This MeH source yielded 0.3 TJ of heat and 91.4 MWh of elec. energy.

8

Zarządzanie zagrożeniem metanowym w kopalniach węgla kamiennego

Badura H., Łukaszczyk Z.

Systemy Wspomagania w Inżynierii Produkcji

|

2017

|

Vol. 6, iss. 7

33--44

PL

W artykule przedstawiono problemy związane z eksploatacją złóż węglowych w warunkach zagrożenia metanowego. Omówiono sposoby identyfikacji poziomu zagrożenia w okresie rozpoznawania geologicznego złóż i projektowania eksploatacji. Przedstawiono wpływ warunków zalegania pokładu na zagrożenie metanowe oraz możliwości oddziaływania na poziom zagrożenia przez dobór sposobu przewietrzania rejonu ściany. Wskazano na istotną role pomiarów automatycznych i ręcznych stężenia metanu na identyfikację poziomu zagrożenia. Omówiono wykorzystanie odmetanowania w celu obniżenia zagrożenia metanowego i jednocześnie przedstawiono korzyści ekonomiczne z zagospodarowania metanu. Wskazano, że poprawa efektywności odmetanowania jest najlepszym sposobem obrony przed wydzielaniem się metanu do atmosfery.

EN

The article presents problems related with exploitation of hard coal beds in the conditions of methane threat. There were discussed methods of identification of the levels of threat during the geological exploration works and designing of prospective exploitation. There was also presented the impact of conditions of retention of the bed on methane threat and possibilities of influencing the level of threat by appropriate selection of the method of ventilation of the wall’s neighbourhood. The role of automated and manual measurements and its impact on the level of threat was indicated. There was also discussed the use of waste gas (methane) in order to lower the level of the threat and simultaneous gaining economic profit from it. It was indicated that the increase of efficiency of the methane drainage is the best method of preventing its escape to the atmosphere.

9

Próba odmetanowania pokładu węgla przed rozpoczęciem eksploatacji

Lubosik Z.

Przegląd Górniczy

|

2017

|

T. 73, nr 2

44--50

PL

Zagrożenie metanowe stanowi poważny problem w trakcie prowadzenia eksploatacji w polskich kopalniach węgla kamiennego, gdzie około 80% węgla wydobywane jest z pokładów metanowych. Jednym ze sposobów zmniejszenia zagrożenia metanowego jest prowadzenie odmetanowania górotworu, które polega na ujęciu metanu do instalacji i odprowadzeniu go na powierzchnię lub poza rejon eksploatacji. W artykule opisana została próba zastosowania odmetanowania wyprzedzającego, która przeprowadzona została w parceli ściany 121 w pokładzie 364 w KWK Brzeszcze (obecnie Nowe Brzeszcze Grupa TAURON Sp. z o.o.). W tym celu wywiercono 6 otworów odmetanowujących (TM1-6) o średnicy 76 mm i długości 100 m, prostopadle do ociosu chodnika taśmowego ściany 121, w pokładzie węgla. Odległość pomiędzy otworami wynosiła ok. 10 m, za wyjątkiem otworu TM1, który wywiercony został 75 m przed pozostałymi otworami. W momencie rozpoczęcia odmetanowania odległość czoła ściany 121 od otworów odmetanowujących wynosiła ponad 210 m, czyli otwory te znajdowały się w górotworze nienaruszonym, poza wpływem frontu eksploatacyjnego. W trakcie trwania próby monitorowano: stężenie metanu, wielkość ujęcia metanu, ciśnienie w otworach odmetanowujących, podciśnienie w rurociągu odmetanowującym oraz odległość od czoła ściany. Stwierdzono, że odmetanowanie wyprzedzające charakteryzowało się ok. 19-krotnie mniejszym ujęciem metanu od odmetanowania bieżącego, co prawdopodobnie związane jest z niską przepuszczalnością węgla.

EN

Methane hazard constitutes a serious problem during exploitation in Polish hard coal mines, where approx. 80% of coal is extracted from methane hazard seams. Methane drainage ie. capture of methane from rockmass to drainage installation and transportation of removed gas to the surface or outside working panel is one of the most used system of methane hazard reduction. Underground trail of pre-mining methane drainage carried out in longwall 121 panel, seam 364, Brzeszcze Colliery (nowadays Nowe Brzeszcze Grupa TAURON Sp. z o.o.) is described in the paper. For that purpose 6 drainage boreholes (TM1-6) 76mm in diameter and 100m in length were drilled in a seam from chodnik tasmowy sc. 121, perpendicularly to the gateroad rib. Boreholes were drilled in 10m intervals except borehole TM1 which was drilled at a distance of about 75m before borehole TM2. When measurements started the distance between longwall 121 and drainage boreholes was about 210m thus the boreholes were placed in zone not affected by extraction pressure. During pre-methane drainage tests the CH4 concentration, its out-flow, pressure in a boreholes, negative pressure and distance from the longwall were measured. The results of this underground trial indicate that pre-mining methane drainage technology in this form is 19 times less efficient than classic methane drainage (during longwall advance), what probably results from low coal permeability.

10

Doświadczenia zakładu odmetanowania kopalń „ZOK” Sp. z o.o. w Jastrzębiu-Zdroju, w projektowaniu i budowie powierzchniowych i podziemnych stacji odmetanowania

Berger J., Markiewicz J., Badylak A., Olszewska M., Berger-Kirsz J.

Systemy Wspomagania w Inżynierii Produkcji

|

2016

|

z. 1 (13)

255--266

PL

W artykule przedstawiono istotę odmetanowania przy użyciu powierzchniowych i dołowych stacji odmetanowania. Zastosowane w kopalniach rozwiązania zostały opisane z podziałem ze względu na zakres działania i ich lokalizację, na stacje centralne powierzchniowe, stacje centralne dołowe oraz stacje lokalnego odmetanowania. Przedstawiono historię urządzeń oraz ich obsługę w odniesieniu do nowoczesnych rozwiązań ze wskazaniem na poprawę parametrów gazu przesyłanego do odbiorcy oraz zwiększenie możliwości jego gospodarczego wykorzystania. Urządzenia oraz zastosowane rozwiązania technologiczne zostały opisane na podstawie wieloletniej praktyki Zakładu Odmetanowania Kopalń „ZOK” Sp. z o.o.

EN

The article presents the essence of methane drainage using surface and underground methane drainage stations. The solutions used nowadays in mines have been described with the division because of the range of scope and their location on: the central surface stations, central underground stations and local methane drainage stations. It presents the history of the devices and their operation in relation to modern solutions with an indication of improvement in the gas parameters that is sent to the recipient and the capacity of its economic usage. Equipment and technological solutions are described on the basis of long-standing practice of the Zakład Odmetanowania Kopalń “ZOK” Sp. z o.o.

11

Numerical modelling of stimulated methane drainage from coal seams

Szott W., Gołąbek A.

Prace Naukowe Instytutu Nafty i Gazu

|

2016

|

nr 209 wyd. konferencyjne

829--836

EN

The presentation includes modelling and simulation of coal seams drained with boreholes stimulated using various techniques (hydraulic fractures, jet slots). Based on the results of geomechanical parameter (stress and strain) modifications caused by the boreholes and elements of the stimulation techniques, changes in transport and desorption properties of coal seams are estimated and their effects in methane drainage performance are simulated in order to compare effectiveness of various stimulated drainage processes.

PL

Tematem referatu jest modelowanie i symulacje procesów drenażu metanu z pokładów węgla przy pomocy stymulowanych otworów wiertniczych. Zastosowano dwie techniki stymulacyjne: szczelinowanie hydrauliczne (hydraulic fracturing) oraz kawernowanie strumieniowe (jet slotting). Wykorzystując zmiany parametrów geomechanicznych (naprężeń, odkształceń) spowodowane wykonaniem otworów wiertniczych oraz zastosowaniem technik stymulacyjnych określono modyfikacje parametrów transportowych (przepuszczalność, czas dyfuzji) matrycy węglowej oraz ich wpływ na proces drenażu metanu. Porównano skuteczność drenażu dla różnych technik i parametrów stymulacyjnych.

12

Modelowanie geologiczno-geomechaniczne pokładów węgla kamiennego jako element optymalizacji metod stymulowanego sczerpywania metanu

Słota-Valim M., Sowiżdżał K.

Prace Naukowe Instytutu Nafty i Gazu

|

2016

|

nr 209 wyd. konferencyjne

823--828

PL

W artykule przedstawiono metody i wyniki modelowania geologiczno-geomechanicznego pokładów węgla w kopalni Zofiówka, zastosowanego w ramach szerszego projektu mającego na celu wypracowanie optymalnych technik wyprzedzającego, stymulowanego drenażu metanu z pokładów węgla planowanych do eksploatacji. Omówiono etap budowy modelu geologicznego, obejmujący odwzorowanie geometrii formacji geologicznych (w tym pokładów węgla), przestrzenne modelowanie parametrów petrofizycznych oraz ocenę zasobów geologicznych metanu adsorbowanego przez pokład węgla planowany do sczerpania. W dalszej kolejności zaprezentowano metody i wyniki modelowania geomechanicznego obejmującego warunki pierwotne oraz zaburzone, będące efektem eksploatacji węgla kamiennego w innych pokładach. Ponadto analizie poddawano zmiany reżimu naprężeń będące skutkiem stosowania odmiennych, alternatywnych metod stymulacji, takich jak szczelinowanie hydrauliczne, jetslotting i in.

EN

This article presents the methods and results of geological and geomechanical modeling of the Zofiówka coal mine, as part of the development of optimal techniques for pre-stimulation coalbed methane drainage. Construction of structural geological model, involving mapping the geometry of geological formations (including coal seams), the spatial modeling of petrophysical parameters, and coalbed methane resource assessment in the stimulated coal seams is discussed. Afterwards, the methods and results of the geomechanical model are presented, including both the mechanical state at virgin and disturbed conditions due to coal excavation and the application of stimulation treatment methods, among others, hydraulic fracturing and jetslotting.

13

Numerical modeling of gas flow in coal pores for methane drainage

Taheri A., Sereshki F., Ardejani F. D., Mirzaghorbanali A.

Journal of Sustainable Mining

|

2016

|

Vol. 15, iss. 3

95--99

EN

The sudden explosion of methane during underground coal mining is a major dilemma. To mitigate its occurrence and reduce the extent of methane diffusion, gas drainage operations are carried out before mining. This paper investigates methane gas flow in a coal block in order to calculate the pressure of gas and its molecule velocity for methane gas drainage operation. A coal piece surrounded by cleats was used for geometrical modeling and numerical simulation. Movements of fluid and gas molecules in a porous mediumwere successfully simulated. The numerical solution is based on COMSOL Multiphysics software. The validity of the numerical simulation was assessed using an analytical model with satisfactory results.

14

The effectiveness of the methane drainage of rock-mass with a U ventilation system

Szlązak N., Swolkień J.

Archives of Mining Sciences

|

2016

|

Vol. 61, no. 3

617--634

EN

Methane drainage is used in Polish coal mines in order to reduce mine methane emission as well as to keep methane concentration in mine workings at safe levels. The article describes the method of methane drainage used in longwall D-2 in seam 410. In Poland, coal seams are frequently mined under difficult geological conditions in the roof and in the presence of very high methane hazard. In such situations, mines usually use a system with roof caving and a U ventilation system, which means that methane is drawn off from a tail entry behind the longwall front. In this system, boreholes are drilled from a tailgate and methane is drawn off from behind longwall face. The article shows the influence of a specific ventilation system on the drainage efficiency at longwall D-2 in seam 410. At this longwall, measurements of methane emission and the efficiency of methane capture were conducted. They consisted in gauging methane concentration, air velocity, absolute air pressure and the amount of methane captured by the drainage system. Experimental data were used to estimate the variations in absolute methane-bearing capacity and ventilation methane, and – most importantly – to gauge the efficiency of methane drainage.

PL

Metan występujący w pokładach węgla kamiennego stanowi poważne zagrożenie dla bezpieczeństwa w podziemnych zakładach górniczych. Ograniczenie wypływu metanu do przestrzeni wyrobisk górniczych, w celu niedopuszczenia do przekroczenia dopuszczalnych przepisami górniczymi stężeń metanu w powietrzu przepływającym przez wyrobiska, narzuca stosowanie środków zapobiegających powstaniu zagrożenia w postaci odmetanowania górotworu. Umożliwia ono ograniczenie wypływu metanu do przestrzeni roboczej oraz odsunięcie najwyższych stężeń metanu w głąb przestrzeni zrobowej (Roszkowski i Szlązak, 1999; Szlązak i Korzec, 2010; Szlązak i Kubaczka, 2012; Skotniczy, 2013). Skuteczne odmetanowanie węgla w podziemnych wyrobiskach górniczych nie tylko poprawia bezpieczeństwo, ale również zwiększa wydobycie z wyrobisk eksploatacyjnych (Szlązak i Korzec, 2010; Szlązak i Kubaczka, 2012; Berger i in., 2010). W Polsce, roku 2012, eksploatacja prowadzona była w 31 kopalniach, z czego w 21 stwierdzono i rejestrowano wydzielanie metanu, a 15 z nich prowadziło eksploatację w warunkach IV najwyższej kategorii zagrożenia metanowego (Główny Instytut Górnictwa, 2013). W trzech kopalniach prowadzono eksploatację pokładów metanowych jednak nie rejestrowano wydzielania metanu. Obniżanie zagrożenia metanowego poprzez odmetanowanie pokładów przyczynia się do poprawy bezpieczeństwa załóg górniczych oraz ciągłości pracy maszyn zmniejszając liczbę postojów maszyn w wyniku wyłączeń energii elektrycznej po przekroczeniu wartości krytycznych stężenia metanu. Efektywne systemy odmetanowania to także możliwość pozyskiwania metanu, jako naturalnego źródła energii, ale również ograniczanie ujemnych skutków na środowisko naturalne wynikających z odprowadzania metanu do atmosfery. W artykule opisano metodę odmetanowania górotworu przy wykorzystaniu sytemu przewietrzania U. Jako przykład przedstawiono ścianę D-2 w pokładzie 410. Eksploatacja ściany D-2 prowadzona była w rozpoznanej partii złoża na głębokości od 888 m do 1047 m, w pokładzie 410 o miąższości od 1,2-2,2 m. Mapę pokładu 410 wraz z lokalizacją ściany D-2 przedstawiono na rysunku 1. Maksymalna zmierzona metanonośność pokładu 410 wynosiła 9,508 m3CH4/Mg csw. Prognoza metanowości bezwzględnej ściany D-2 w pokładzie 410 przewidywała maksymalne wydzielanie się metanu w ilości 36,78 m3/min. przy postępie 7,25 m/d (wydobycie 3000 Mg/dobę). Udział poszczególnych warstw w wydzielaniu metanu przedstawia się następująco: z pokładu wybieranego – 25%, z warstw podbieranych – 42%, z warstw nadbieranych – 33%. Ściana D-2 w pokładzie 410 przewietrzana była systemem U z doświeżaniem za pomocą wentylatora i lutniociągu. Powietrze do ściany D-2 w pokładzie 410 w ilości ok. 1500 m3/min doprowadzone było chodnikiem nadścianowym D-2. Dodatkowo w rejon skrzyżowania wylotu ze ściany D-2 z chodnikiem podścianowym D-2, za pomocą lutniociągu doprowadzone było około 500 m3/min. W przypadku odmetanowywania pokładów sąsiednich niezbędne jest określenie strefy desorpcji wywołanej eksploatacją ściany. Otwory drenażowe powinny być zlokalizowane tak, aby znajdowały się w strefie odprężonej, natomiast nie przecinały strefy zawału bezpośredniego. W polskich warunkach geologicznych dobre wyniki daje wyznaczanie kątów nachylenia otworów drenażowych zgodne z pracą (Flügge, 1971), a przedstawionych na Rys. 2. Rozmieszczenie otworów drenażowych w rejonie badanej ściany przedstawiono na rysunku 4 ich parametry techniczne zaś w tabeli 1. Parametry techniczne planowanych otworów drenażowych z chodnika nadścianowego i podścianowego D-2 przedstawiono w tabelach 2 i 3. Celem artykułu było pokazanie jaki wpływ na efektywność odmetanowania ściany D-2 w pokładzie 410 miał dobór systemu przewietrzania U. W ścianie D-2 w pokładzie 410 przeprowadzono badania wydzielania metanu i jego ujęcia systemem odmetanowania. Badania polegały na pomiarach stężenia metanu, prędkości powietrza, ciśnienia barometrycznego i ilości ujmowanego metanu systemem odmetanowania. Pomiary prowadzono w oparciu o czujniki metanometryczne i prędkości powietrza umieszczone w ścianie D-2 w pokładzie 410. Rozmieszczenie czujników przedstawiono na rysunku 6. Niezależnie od tego dokumentowano postęp i wielkość dobowego wydobycia ze ściany. Czujniki, na podstawie których określano stężenia metanu kontrolowane były okresowo poprzez porównanie ich wskazań z mieszankami wzorcowymi, natomiast czujniki prędkości powietrza sprawdzano poprzez porównywanie ich wskazań z pomiarami chwilowymi wykonywanymi w miejscu ich zabudowy anemometrami ręcznymi. Badania prowadzono w okresie od 01.04.2013 roku do końca października (28.10.) 2013 roku. W omawianym czasie, na podstawie pomiarów, dokonano bilansu dziennego ilości wydzielającego się metanu w rejonie eksploatacji. Jednocześnie obliczono dzienną wielkość wydobycia, postępu i wybiegu ściany. Dodatkowo w zadanym okresie czasu określono przebiegi zmian stężenia metanu na czujnikach metanometrycznych, prędkości i ciśnienia barometrycznego na wylocie z rejonu. Numery czujników, na podstawie których dokonywano obliczeń oraz ich lokalizację przedstawiono w tabeli 4. Uzyskane dane oraz ilość metanu ujęta odmetanowaniem posłużyły do określenia przebiegu zmienności metanowości wentylacyjnej, bezwzględnej, a także określenia efektywności odmetanowania (Rys. 7-10). W celu przeprowadzenia oceny statystycznej wyników sporządzono wykresy ramkowe wyznaczonych na podstawie pomiarów wielkości na wybiegu eksploatowanych ścian (Rys. 11-13). Dodatkowo dla ściany wykreślono zależność wydobycia od wybiegu (Rys. 14). Analiza statystyczna obejmowała również określenie przebiegu zmienności ilości metanu ujętego odmetanowaniem i jego efektywności od wydobycia (Rys. 15, 16) i od metanowości bezwzględnej (Rys. 17 i 18), a także efektywności odmetanowania od metanowości wentylacyjnej (Rys. 19), stężenia metanu od odmetanowania (Rys. 20) i ilości metanu ujętej odmetanowaniem od ciśnienia barometrycznego powietrza (Rys. 21). Przeprowadzone obserwacje w rejonie ściany D-2 prowadzonej systemem U od granic pozwalają na następujące stwierdzenia: W trakcie biegu ściany zmianie ulega wydatek ujmowanego metanu oraz efektywność odmetanowania. Na etapie rozruchu ściany zarówno metanowość bezwzględna, jak również ilość metanu ujmowanego przez odmetanowanie uzyskiwały niższe wartości. Po okresie rozruchu ściany parametry te wzrastały i utrzymywały się na względnie stałym poziomie w czasie eksploatacji ściany. Wzrosła również efektywność odmetanowania. W czasie prowadzenia ściany stwierdzono wzrost ujęcia metanu systemem odmetanowania wraz z narastaniem metanowości bezwzględnej w rejonie. Zmiany wydobycia nie wpływały jednak na zmiany wydatku ujmowanego metanu. Analiza zmiany ilości ujmowanego metanu na tle zmian ciśnienie powietrza mierzonego w wyrobiskach nie wykazała zmian ilości metanu ujmowanego przez system odmetanowania. Ilość metanu ujęta systemem odmetanowania w całym badanym okresie utrzymywała się na stałym poziomie. Ten system odmetanowania nie jest czuły na zmiany ciśnienia powietrza. Otwory drenażowe nie posiadają bezpośredniego połączenia ze strefą oddziaływania otworów.

15

High drilling methane drainage in fracturing zones formed by water injection into boreholes

Wang G., Huang W., Sun L., Wu M., Zhang X.

Archives of Mining Sciences

|

2016

|

Vol. 61, no. 1

137--156

EN

Methane drainage method should be used before coal mining of many modern collieries because venti lation air methane is in sufficient to keep methane level within regulation values. The technology of high drilling methane drainage (HDMD) has been used for methane drainage although its effect is not very stable due to parameter design. The height of the fracturing zones is determined mostly according to empirical formula, on-site observation and numerical simulation analysis. In this paper, a method was introduced for determining the height of the air f ract uring zones (AFZs) based on its high similarity to the characteristics of Fracturing zones and the relationship between the height of Fracturing zones and the strain of overl ying rock strata. The application of water injection in both Shuangdingshan and Dongrong collieries found that the theoretically calculated the height of the Fracturing zones was approximately equal to the measured one in field tests within a permissible error of less than 5%, proving that the method is feasible. Based on the designed drainage parameters, the u tilization of HDMD technology in the collieries mentioned above found that the methane concentrations in both tail gate and upper corner were controlled in the ranges of 0.17% to 0.32% and 0.26% to 0.84%, respectively. These results showed that the water injection verified HDMD in Fracturing zones could effectively solve the problem of metha ne overrun and also verified the accuracy and reliability of its related theory.

PL

Przed rozpoczęciem wydobycia węgla w wielu obecnie eksploatowanych kopalniach wskazane jest odprowadzenie metanu, ponieważ stosowane systemy wentylacji powietrza są niewystarczające aby utrzymać stężenia metanu na dopuszczalnym poziomie. Technologia odprowadzania metanu metodą odwiertów prowadzonych na różnej wysokości (HDMD) wykorzystywana jest w tym celu, choć jej wyniki nie zawsze są stabilne ze względu na konieczność doboru parametrów obliczeniowych. Wysokość strefy szczelinowania określa się zazwyczaj empirycznie, na podstawie obserwacji w terenie oraz drogą symulacji numerycznych. W pracy tej określono wysokość strefy wykonania szczelin w oparciu o podobieństwo do charakterystyk Strefy szczelinowania oraz o analizę odkształceń warstw nadkładu. Zastosowano wtrysk wody w kopalniach Shuangdingshan i Dongrong i stwierdzono, że teoretycznie obliczona wysokość stref szczelinowania była w przybliżeniu równa wysokości zmierzonej empirycznie w trakcie badań terenowych, z dopuszczalnym poziomem błędu poniżej 5%, co wskazuje na możliwość zastosowania metody. W oparciu o parametry obliczeniowe stwierdzono, że zastosowanie metody HDMD w wyżej wymienionych kopalniach spowodowało, że stężenia metanu rejestrowane w chodniku nadścianowym i górnych narożach utrzymywały się odpowiednio na poziomie 0.17%, 0.32% i 0.26%-0.84%. Wyniki te pokazują, że wtrysk wody w strefie szczelin pomaga skutecznie rozwiązać problem obecności zbyt wysokich ilości metanu, ponadto potwierdza dokładność i wiarygodność teorii na której metoda jest oparta.

16

Podstawy budowy, regulacji rozpływu i monitoringu sieci odmetanowania

Dziurzyński W., Krach A., Pałka T., Krawczyk J., Wasilewski St.

Przegląd Górniczy

|

2015

|

T. 71, nr 7

34--42

PL

W artykule przedstawiono podstawy funkcjonowania monitoringu sieci odmetanowania. Ocenia się, że wprowadzenie do praktyki monitoringu i regulacji pozwoli na poprawę efektywności ujęcia metanu. Omówiono podstawy teoretyczne regulacji przepływu mieszaniny metanu i powietrza w rurociągu odmetanowania oraz przedstawiono koncepcję automatycznej regulacji przepływu w sieci rurociągu odmetanowania. Przyjęto, że zastosowanie metod numerycznych i programu komputerowego VentOdmet do wyznaczania stanu sieci odmetanowania w połączeniu z obliczeniami programem VentGraph modelującym rozpływ powietrza w sieci wentylacyjnej rejonu umożliwia badanie wzajemnego wpływu tych dwóch sieci, w tym obliczanie rozpływu gazu w rurociągu odmetanowania i regulacji rozpływu. Przedstawiono przykład obliczeń na opracowanym modelu numerycznym wykonanej regulacji rozpływu metanu w sieci rurociągu odmetanowania kopalni „Z”. Wyniki obliczeń przedstawiono w postaci graficznej, korzystając ze schematu połączeń rurociągu odmetanowania.

EN

This paper briefly outlines the operating principles of monitoring of the methane drainage network. The introduction of methane flow control and monitoring to the mining practice is expected to help improve the efficiency of methane recovery. Theoretical background of the regulation of the flow in the methane drainage network and a concept of automatic flow control of the drainage system are presented. It is assumed that the application of specific numerical procedures and co-operation of the computer program VentOdmet, which is modelling operation of the methane drainage network, with the VentGraph program for modelling the airflow in ventilation network in the area, should allow for the interactions between those two networks to be reliably tested, including calculation and control of the methane drainage flows. Regulation of the drainage system at the colliery Zofiówka is presented as an example. Calculation data have been displayed graphically by use of the schematic diagram of methane control pipeline connections.

17

Ocena efektywności odmetanowania górotworu przy eksploatacji pokładu ścianą z podwójnym chodnikiem wentylacyjnym

Szlązak N., Borowski M., Swolkień J

Przegląd Górniczy

|

2015

|

T. 71, nr 2

79--86

PL

Odmetanowanie w polskich kopalniach węgla kamiennego jest prowadzone w celu zmniejszenia wydzielania metanu do wyrobisk górniczych, co pozwala na utrzymanie dopuszczalnego stężenia w przepływającym powietrzu przez wyrobiska górnicze. W ten sposób zapewniane jest bezpieczeństwo pracującej załodze. W artykule przedstawiono sposób odmetanowania w ścianie 2 w pokładzie 506, który jest eksploatowany w warunkach wysokiego zagrożenia metanowego. W przypadku analizowanego wyrobiska ścianowego, wydzielający się metan z frontu ściany jest odprowadzany równoległym chodnikiem wentylacyjnym. W artykule przedstawiono wpływ systemu przewietrzania wyrobiska ścianowego na efektywność odmetanowania w ścianie 2 w pokładzie 506. W celu oceny wielkości zagrożenia metanowego wykonano pomiary stężenia metanu, prędkości powietrza, ciśnienia absolutnego powietrza oraz stężenia i ilości metanu ujmowanego przez system odmetanowania. Wyniki uzyskane z badań zostały wykorzystane do określenia zmian metanowości bezwzględnej, wentylacyjnej oraz ilości ujmowanego metanu wraz z efektywności odmetanowania.

EN

Methane drainage is used in Polish coal mines in order to reduce mine methane emission as well as to keep methane concentration in mine workings at safe levels. This paper describes the method of methane drainage used in longwall 2 in seam no. 506. In Poland, coal seams are frequently mined under difficult conditions of very high methane hazard. In such situations, methane is drained by means of parallel ventilation headings. This paper shows the influence of a specific ventilation system on the drainage efficiency at longwall 2 in seam no. 506. In this longwall, measurements of methane emission and the efficiency of the drained methane were taken. They consisted in gauging methane concentration, air velocity, absolute air pressure and the amount of methane removed by a drainage system. Experimental data was used to estimate the variations in absolute and ventilation methane-bearing capacity as well as to gauge the efficiency of methane drainage.

18

Metan - zagrożenie i korzyści w kopalniach Kompanii Węglowej S.A.

Potoczek H., Lipnicki L.

Przegląd Górniczy

|

2015

|

T. 71, nr 2

49--57

PL

W Kompanii Węglowej S.A. tylko dwie kopalnie: „Piast" i „Ziemowit" są kopalniami niemetanowymi. Z pokładów metanowych pochodzi średnio 70% węgla wydobywanego w kopalniach KW S.A., przy czym około 21 % to wydobycie węgla z pokładów zaliczonych do najwyższej, IV kategorii zagrożenia metanowego. Metanowość kopalń utrzymuje się niezmiennie na wysokim poziomie, mimo znacznego obniżenia wydobycia. Prowadzenie eksploatacji węgla w kopalniach metanowych wymaga stosowania odpowiedniej profilaktyki zagrożenia metanowego. Kompania Węglowa S.A. systematycznie prowadzi działania inwestycyjne w zakresie rozbudowy systemów odmetanowania. Metan to nie tylko zagrożenie, to także naturalne źródło energii i ujęcie go na powierzchnię systemami odmetanowania stwarza możliwość jego gospodarczego wykorzystania. W Kompanii Węglowej S.A. metan ujęty w procesie odmetanowania górotworu wykorzystywany jest we własnych instalacjach do produkcji energii cieplnej i elektrycznej. Produkcja energii w kogeneracji umożliwia otrzymanie certyfikatów pochodzenia energii elektrycznej. Efekt ekonomiczny z ujmowania metanu na powierzchnię to także przychód z jego sprzedaży. W latach 2009-2012 KW S.A. wspólnie z japońską firmą zrealizowała Projekt Wspólnych Wdrożeń (JI). Wygenerowane jednostki redukcji emisji (ERU) przyniosły dodatkowe efekty ekonomiczne. Korzyści z zagospodarowania metanu poprawiają wynik ekonomiczny kopalni i są argumentem umożliwiającym planowanie kolejnych inwestycji związanych z pozyskiwaniem tego gazu.

EN

In Kompania Węglowa S.A. only the "Piast" and the "Ziemowit" are non-methane mines. On average, 70% of coal mined in KW S.A. mines comes from methane strata, from which about 21% comes from strata classified into the highest IV category of methane hazard. The methane-bearing capacity is constantly high, despite the significant reduction of exploitation. Exploitation of coal in methane mines requires the application of proper prevention against methane hazard. Kompania Węglowa S.A. systematically makes investments for expansion of methane drainage systems. Despite the hazardous nature of methane, it can be also a natural source of energy, thus draining methane to the surface creates a possibility of its utilization. In Kompania Węglowa S.A. the methane, captured in the process of rock mass drainage, is used in its own installations for thermal and electric energy production. Energy production in cogeneration allows to obtain certificates of origin of electric energy. From the economic point of view, capturing methane to the surface generates additional revenues from the sales of it. In 2009-2012 the KW S.A. together with a Japanese company realized a Joint Implementation Project. The obtained Emission Reduction Units have brought additional economic results. Benefits from the utilization of methane are improving the economic result of a mine and favor the planning of the successive investments connected with acquisition of methane.

19

Szacowanie zasobów metanu pokładów węgla z wykorzystaniem modelowania matematycznego

Nawrat S., Stopa J., Napieraj S.

Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie

|

2015

|

nr 4

3--11

PL

Metan pokładów węgla występuje w górotworze jako sorbowany i wolny. W artykule przedstawiono ocenę możliwości szacowania zasobów metanu pokładów węgla w rejonach prowadzonej eksploatacji górniczej z wykorzystaniem metod modelowania matematycznego. Przeprowadzone badania modelowe dla dwóch kopalń węgla kamiennego pozwoliły na określenie: zasobów metanu sorbowanego i wolnego, możliwości ujęcia metanu pokładów węgla otworami wykonanymi z powierzchni i wyrobisk podziemnych oraz na wyznaczenie wydatku ujmowanego gazu i czasu jego eksploatacji.

EN

Methods of mathematical modeling allow estimating coal-bed methane resources and forecasting of methane exploitation in time. The article presents the authors modeling studies using ECLIPSE software by Schlumberger GeoQuest company, defining coal-bed methane resources based on the geology of the mine, including the mining activities from past and the possibility of methane exploitation by the openings from the surface and underground workings, made for two coal mines. The studies allowed determination of the resources, and the methane exploitation in time with openings from the surface and underground excavations.

20

Doświadczenia w odmetanowaniu kopalń Jastrzębskiej Spółki Węglowej S.A.

Jakubów A.

Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie

|

2015

|

nr 3

10--21

PL

Artykuł przedstawia analizę ujęcia metanu odmetanowaniem w kopalniach Jastrzębskiej Spółki Węglowej S.A. – od momentu udostępniania złoża w budowanych kopalniach do chwili obecnej. Odmetanowanie górotworu prowadzone jest m.in. ze zrobów i drążonych wyrobisk korytarzowych oraz w chodnikach przyścianowych: przed i za frontem ściany. Podejmowane są ponadto próby dodatkowych wierceń długich otworów odmetanowania. Odmetanowanie górotworu jest najbardziej skutecznym środkiem profilaktyki metanowej, więc należy dążyć do zwiększenia jego efektywności. W kopalniach JSW S.A. podjęto działania w tym zakresie, m.in. poprzez wdrażanie odmetanowania wstępnego oraz zastosowanie drenażowych chodników nadległych do odmetanowania eksploatacyjnego.

EN

The article present analysis of methane drainage processes in coal mines of Jastrzębska Spółka Węglowa S.A. - from the moment of first working until now. Methane drainage from the rock mass is done, among others, from abandoned workings and drilled dog headings as well as in longwall headings: before and after wall front. Moreover, there are attempts at drilling long methane drainage holes. Rock mass demethanation is one of the most efficient methods of methane prevention. Therefore, effort is needed to improve its efficiency. Taking into account constant increase in methane hazard in JSW S.A. mine, actions have been taken to achieve this, among others, through implementation of preliminary methane drainage and use of drainage headway overlying to operational methane drainage.