Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

A proper borehole pattern design for coal seam methane drainage in Tabas coal mine using Comsol Multiphysics

Bagherzadeh Ali, Najafi Mehd, Marji Mohammad Fatehi, Noroozi Mehdi

Journal of Sustainable Mining

|

2022

|

Vol. 21, iss. 1

54--64

EN

Optimizing the operational parameters of the borehole pattern in the coal seam includes the maximum amount of gas to be drained with the least amount of drilling, investment, and drainage time. The main purpose of this research is to properly design the drainage borehole pattern in the C1 coal seam of the Tabas coal mine. In this research, the Comsol Multiphysics software was used for numerical modeling of the boreholes. According to the method of diffusion of methane gas in a coal seam, the reduction of methane gas concentration and the amount of gas released from the coal blocks were approximated. For the gas drainage boreholes, the three patterns of the rectangular, parallelogram, and triangular forms were considered. Also, the boreholes were modeled with the three diameters of 76, 86, and 96 mm. This modeling was performed for 180 days of drainage operation and showed that the triangular pattern was more suitable than the other two patterns. The presented model is applicable in coal mines where gas drainage operations are necessary and helps engineers design the patterns of drainage boreholes to maximize their gas drainage efficiency.

2

Ujęcie metanu ze zlikwidowanej kopalni Moszczenica i jego energetyczne wykorzystanie

Łukaszczyk Zygmunt

Rynek Energii

|

2021

|

Nr 3

42--46

PL

Od wielu lat w światowej gospodarce rośnie zainteresowanie pozyskaniem paliw alternatywnych, w tym spełniających wymagania ekologiczne. Jednym z tych kierunków jest wykorzystanie energii zawartej w metanie. Metan z pokładów węgla jest bardzo wartościowym ekologicznym paliwem – o wartości opałowej ok. 50 MJ/kg, zaś z drugiej strony gazem cieplarnianym o potencjale cieplarnianym 23 - 28 razy wyższym od dwutlenku węgla. Metan ze złóż węglowych wydziela się zarówno w kopalniach czynnych jak i po ich likwidacji. Jednocześnie z likwidacją i zamykaniem kolejnych kopalń węgla kamiennego rośnie potencjał dotyczący możliwych do wykorzystania gospodarczego zasobów metanu. Z kolei wraz ze wzrostem świadomości następujących zmian klimatu, a co za tym idzie wprowadzenie polityki klimatycznej, metan z pokładów kopalń węgla stał się przedmiotem większego zainteresowania i gospodarczego wykorzystania. W niniejszym artykule przedstawiono studium przypadku zawierającego analizę stanu zasobów metanu, ich pozyskania i gospodarczego wykorzystania metanu dla produkcji ciepła i energii elektrycznej z likwidowanej kopalni Moszczenica przez Spółkę Restrukturyzacji Kopalń S.A. (SRK).

EN

For many years, the global economy has been increasingly interested in obtaining alternative fuels, including those meeting ecological requirements [1]. One of these directions is the use of the energy contained in methane. Coal seams methane is a very valuable ecological fuel - with a calorific value of approx. 50 MJ / kg, and on the other hand - a greenhouse gas with a greenhouse potential 23 - 28 times higher than carbon dioxide [2]. Methane from coal deposits is released both in active mines and after their liquidation [3]. At the same time as more mines are closed, the potential for discoverable methane resources from closed hard coal mines is growing. In turn, with the growing awareness of the following climate changes, and thus the introduction of climate policy, methane from goaf has become the subject of greater interest and economic use. This article presents a case study containing an analysis of the state of methane resources, their extraction and economic use of methane for the production of heat and electricity from the liquidated Moszczenica by Spółka Restrukturyzacji Kopalń S.A. (SRK).

3

Analiza kształtowania się wydajności otworów drenażowych metanu ze ścian eksploatacyjnych węgla kamiennego jako źródła energii– studium przypadku

Łukaszczyk Zygmunt, Badura Henryk, Dźwigoł Roman

Rynek Energii

|

2021

|

Nr 1

16--25

PL

W kopalniach metanowych węgla kamiennego częstokroć zachodzi potrzeba stosowania odmetanowania w celu utrzymania stężenia metanu nie przekraczającym 2% w powietrzu wentylacyjnym. Podstawowym sposobem odmetanowania w rejonach ścian jest odmetanowanie otworami drenażowymi, wykonanymi w skałach stropowych pokładu, z chodników nadścianowych, przed ścianami. Otwory drenażowe wykonywane są najczęściej w wiązkach, w układzie wachlarzowym, po kilka otworów w wiązce. W artykule przedstawiono wyniki pomiarów i badań wydajności jednej wiązki czterech otworów drenażowych, wykonanych około 100 m przed czołem ściany. Przeanalizowano kształtowanie się wydajności poszczególnych otworów w czasie i w zależności od odległości wylotów otworów od czoła ściany. Stwierdzono dużą zmienność ujęcia mieszaniny powietrznometanowej przez poszczególne otwory drenażowe a także duże różnice w kształtowaniu się wydajności poszczególnych otworów drenażowych w trakcie procesu eksploatacji ścian. Zastosowanie tej metody zwiększa ilość ujętego metanu do produkcji energii, a tym samym obniża koszty eksploatacji.

EN

In hard coal methane mines, it is often necessary to use demethanation, in order to maintain methane concentration not exceeding 2% in the ventilation air. The basic method of methane drainage in the wall areas is through drainage holes made in the roof rocks of the deck, from the over-wall galleries, in front of the walls. Drainage holes are usually made in bundles, fan-shaped, with several holes in the bundle. The article presents the results of measurements and performance tests of one bundle of four drainage holes, made about 100 m in front of the face of the longwall. The evolution of the efficiency of individual openings over time and depending on the distance between the openings and the face of the wall was analyzed. High variability of the air-methane mixture intake through individual drainage holes was found, as well as large differences in the formation of the efficiency of individual drainage holes during the wall mining process. The use of this method increases the amount of captured methane for energy production and thus reduces operating costs.

4

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.

5

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.

6

Zagrożenie pożarowe w płocie węglowym w rejonie ściany przewietrzanej sposobem na tzw. krótki Y

Mazurek Czesław, Jendrzejek Korneliusz, Słowik Andrzej, Zimnol Andrzej, Trenczek Stanisław

Systemy Wspomagania w Inżynierii Produkcji

|

2019

|

Vol. 8, iss. 1

152--162

PL

W artykule przypomniano znaczenie rozpoznawania zagrożeń, w tym głównie w przypadku współwystępowania zagrożenia metanowego i zagrożenia pożarami endogenicznymi. Przytoczono tragiczne w skutkach zdarzenia, zaistniałe w polskich kopalniach węgla kamiennego w latach 2006-2018, z udziałem tych zagrożeń. Przedstawiono uwarunkowania, w jakich w kopalni ROW Ruch Jankowice prowadzona jest eksploatacja przy współwystępowaniu zagrożeń metanowego i pożarowego oraz opisano kilka przykładów takich ścian. W dalszej części omówiono, bardziej szczegółowo, zastosowanie przewietrzania sposobem na tzw. krótkie „Y” w ścianach eksploatujących pokład 408/1 oraz zakres działań profilaktyki pożarowej i metanowej. Na koniec przedstawiono kilka wniosków wynikających z doświadczeń zdobytych w czasie eksploatacji w warunkach współwystępowania zagrożeń metanowego i pożarowego.

EN

The article recalls the importance of hazard identification, including mainly in the case of methane hazard and the threat of endogenous fires. The tragic events that occurred in Polish hard coal mines in 2006-2018 were mentioned, with the participation of these threats. Presented are the conditions in which the operation of the ROW Mine Ruch Jankowice is carried out with co-occurrence of methane and fire hazards, and several examples of such walls are described. The further part discusses, in more detail, the use of ventilation by the so-called short "Y" in the walls exploiting the 408/1 deck and the scope of fire and methane prophylaxis. At the end, several conclusions are presented resulting from the experience gained during operation in conditions of coexistence of methane and fire hazards.

7

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.

8

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.

9

Ecologically and Economically Effective Methods of Coal Bed Methane Using

Napieraj Sebastian, Borowski Marek, Karch Michał

Inżynieria Mineralna

|

2019

|

R. 21, nr 1/2

279--286

EN

CBM are ecological fuel obtained by two ways: during coal mining or by specially made holes from surface to the virgin seam or abandoned coal mines. Increased demand for electricity and implementation of CO2 emissions get more profitable investing in modern technologies, especially local power plants fueled by CBM. Article presents possible main technologies for the use of CBM.CMM on the background of forecasting an increase in electricity prices and the cost of purchasing CO2 emission allowances.

PL

Metan pokładów węgla jest ekologicznym paliwem pozyskiwanym dwoma drogami: podczas wydobywania węgla kamiennego lub za pomocą specjalnie wykonanych otworów z powierzchni do pokładów dziewiczych lub zlikwidowanych kopalń węgla. Zwiększone zapotrzebowanie na energię elektryczną oraz konieczność zmniejszenia emisji CO2 do atmosfery powodują, że coraz korzystniejsze jest inwestowanie w nowoczesne technologie, szczególnie lokalne moce wytwórcze oparte o paliwo jakim jest metan pokładów węgla. Artykuł przedstawia możliwe główne technologie wykorzystania metanu pokładów węgla na tle prognozy zwiększania ceny energii elektrycznej oraz kosztów zakupu uprawnień do emisji CO2.

10

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.

11

Profilaktyka zagrożenia pożarowego w płocie węglowym na podstawie doświadczeń KWK ROW Ruch Jankowice

Mazurek Cz., Jendrzejek K., Słowik A., Juzek T.

Systemy Wspomagania w Inżynierii Produkcji

|

2018

|

Vol. 7, iss. 1

432--442

PL

W artykule omówiono doświadczenia KWK ROW związane z rozcinką i eksploatacją ściany prowadzonej w warunkach zagrożeń skojarzonych w związku z możliwością wystąpienia pożaru endogenicznego w płocie węglowym między czynnymi chodnikami nadścianowym i wentylacyjnym ściany przewietrzanej z doświeżaniem na tzw. „krótki Y”.

EN

The article discusses KWK ROW experience related to cutting and exploitation in the conditions of threats associated with the possibility of endogenous fire in the coal fence between the active over-wall and ventilated sidewalls of the ventilated wall with the experience of the so-called "Short Y".

12

Czy markery magnetyczne mogą być przydatne do przedeksploatacyjnego odmetanowania złóż węgla kamiennego – wybrane wnioski z badań nad łupkami gazonośnymi

Zawadzki J., Bogacki J.

Systemy Wspomagania w Inżynierii Produkcji

|

2018

|

Vol. 7, iss. 1

40--51

PL

W pracy przedyskutowano możliwości zastosowania markerów magnetycznych do przedeksploatacyjnego odmetanowania złóż węgla kamiennego. W dyskusji tej wykorzysta-no wcześniejsze doświadczenia autorów związane z wytwarzaniem markerów magnetycznych przeznaczonych do wydobycia gazu łupkowego metodą szczelinowania hydraulicznego. Materiały magnetyczne mogą być dodawane do płynu szczelinującego w celu lepszego oszacowania zasięgu i skuteczności szczelinowania hydraulicznego. Zastosowanie właściwego markera może spowodować znaczący wzrost skuteczności szczelinowania i wydobycia metanu związanego w pokładach węgla kamiennego. Skuteczniej przeprowadzone szczelinowanie powinno z kolei w istotny sposób zmniejszyć zagrożenie metanowe występujące podczas wydobycia węgla kamiennego. Potencjalne proppanty do szczelinowania złóż węgla kamiennego mogą charakteryzować się znacznie mniejszymi wymaganiami, w porównaniu do proppantów stosowanych przy eksploatacji gazu łupkowego, co w konsekwencji może spowodować znacznie większą opłacalność ich stosowania oraz mieć decydujący wpływ na wybór technologii ich wytwarzania. Zagadnienia te wymagają jednak dalszych szczegółowych badań.

EN

The paper discusses the possibilities of using magnetic markers for pre-operation demethanization of hard coal deposits based on the knowledge and experience of the authors, related to fabrication of magnetic markers for shale gas exploitation by means of hydraulic fracturing and literature review. Magnetic materials may be added to the fracturing fluid, as the magnetic marker allowing to better determine the range and efficiency of hydraulic fracturing. The application of appropriate magnetic markers can significantly improve the efficiency of coal-bed methane gas extraction. Thus, effective coal-bed methane fracturing should also significantly reduce the methane hazard occurring during hard coal mining. Selected properties of potential magnetic materials for pre-operation demethanization of hard coal deposits were discussed in the work. Potential proppants for hard coal deposits fracturing can be characterized by much smaller requirements in comparison to proppants used for shale gas extraction which, as a consequence, may result in much higher cost-effectiveness of their use and have a decisive influence on the choice of their production technology. However, these issues require further detailed research.

13

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.

14

Proekologiczne wykorzystanie metanu z odmetanowania kopalń do produkcji energii elektrycznej i ciepła

Borowski M., Kuczera Z., Chudy J.

Inżynieria Mineralna

|

2018

|

R. 19, nr 1

255--261

PL

Proekologiczne wykorzystanie metanu z odmetanowania kopalń podziemnych przyczynia się do likwidacji niskiej emisji w aglomeracji śląskiej poprzez wykorzystanie ciepła do ogrzewania osiedli mieszkaniowych. W artykule przedstawiono przykłady działających instalacji kogeneracyjnych produkujących energie elektryczną i ciepło oraz efekty ekologiczne, społeczne i ekonomiczne jakie uzyskuje się poprzez wykorzystanie gazu cieplarnianego jakim jest metan.

EN

The pro-ecological of methane captured by drainage system in underground coal mines for the cities of Silesian Agglomeration brings limit the low emission owing to heat production for housing estates in the vicinity of mines. This article presents the examples of operating cogenaration installations that produce electricity and heat by ZEC company and the benefits resulted from methane use.

15

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.

16

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.

17

Experimental study on fracturing coal seams using CaO demolition materials to improve permeability

Tang Y., Yuan L., Xue J, Duan C.

Journal of Sustainable Mining

|

2017

|

Vol. 16, iss. 2

47--54

EN

Currently, methane gas disasters in underground coal mines are a major problem which seriously threatens safe mining. This study employed soundless chemical demolition for fracturing coal seams with low permeability. Additionally, the fracturing theory and failure mechanisms of soundless chemical demolition agents were investigated. Materials such as CaO, naphthalene-based water reducer, sodium gluconate and silicate cement were used to prepare the novel soundless chemical demolition agent, whose optimum proportion was discovered to be 90:3:5:7 by carrying out orthogonal experiments. The innovative demolition agent cracked briquettes and the maximum width of cracks reached 16.33 mm, showing significant potential for improving the permeability of coal seams.

18

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.

19

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.

20

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.