Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

Czy ciśnienie nadkładu wpływa na pojemność sorpcyjną węgla?

100%

Dutka B.

|

tom T. 69, nr 4

40--44

PL

W artykule omówiono przydatność parametru pojemności sorpcyjnej węgla w dzisiejszym górnictwie. Parametr ten oznaczany jest w badaniach laboratoryjnych, przeważnie na rozdrobnionych próbkach węglowych, wolnych od obciążenia obecnego in situ. Czynnik obciążenia zewnętrznego uznawany jest za istotny dla pełnego opisu układu węgiel-gaz, jednakże nie jest uwzględniany przy ocenie powszechnie wyznaczanych parametrów sorpcyjnych. W niniejszej pracy przedstawiono wyniki badań sorpcyjnych, polegających na wyznaczeniu pojemności sorpcyjnej i izoterm sorpcji w określonym stanie obciążenia próbki. Wartości zadawanych obciążeń hydrostatycznych były porównywalne z obciążeniami wywieranymi na pokłady węglowe zalegające na głębokościach do 1100 m. Przeprowadzono analizę wyników mającą na celu oszacowanie, na ile zaniedbywanie obciążenia w badaniach laboratoryjnych, wpływa na wynik oznaczenia pojemności sorpcyjnej.

EN

This article presents the suitability of coal sorptive capacity parameter in today’s mining industry. During laboratory tests, it is largely marked on the ground coal samples, free from load present in situ. The factor of external load is considered as crucial for a complete description of coal-gas system. However, it is not included in the assessment of commonly indicated sorptive parameters. This paper presents the results of sorptive research which is aimed at the indication of sorptive capacity and sorption isotherm in the particular level of sample loading. Values of hydrostatic loads were comparable to the loads on coal beds with deposition up to 1100 m. The analysis for the estimation of how the negligence of load, during a laboratory test, affects the result of the sorptive capacity marking was performed.

2

Laboratoryjne określenie zależności między ciśnieniem hydrostatycznym wywieranym na próbkę węgla, a wybranymi parametrami opisującymi sorpcję gazu

100%

Dutka B.

|

2015

|

tom T. 71, nr 11

2--7

PL

Praca zawiera podsumowanie stanu wiedzy oraz doświadczeń w zakresie badania wpływu obciążenia na właściwości sorpcyjne węgla. Zagadnienie to stanowi istotny element uzupełniający opis układu węgiel-gaz, jednakże z powodu trudności metrologicznych pojawiających się w trakcie eksperymentów laboratoryjnych, jak dotąd nie jest w pełni rozpoznane. Podjęto próby znalezienia zależności pomiędzy parametrami opisującymi sorpcję gazu na węglu a obciążeniem. Do tego celu zaprojektowano i wykonano aparaturę badawczą służącą do wyznaczania parametrów sorpcyjnych węgli, w której ciśnienie hydrostatyczne obciążające próbkę utożsamiano z obciążeniem wywieranym przez nadkład skalny na pokład węglowy. Mając na uwadze odmienną naturę gazów kopalnianych (metan, ditlenek węgla), podejmowano próby wyznaczania parametrów sorpcyjnych węgli w stanie obciążenia hydrostatycznego. Sposób pomiaru sorpcji pod obciążeniem okazał się skomplikowany, a mierzone zmiany parametrów sorpcyjnych niekiedy bardzo małe. W pracy porównano wpływ obciążenia na pojemność sorpcyjną węgli różniących się stopniem uwęglenia.

EN

This paper presents a summary of the state of knowledge and experience in the field of study of the impact of external load on the sorption properties of coal. The issue is an important element of complementary description of a coal-gas system, however, due to the metrological difficulties arising in the course of laboratory experiments, so far not fully recognized. Attempts have been made to find relations between the parameters describing gas sorption on coal and external load. For this purpose, the research equipment was designed and manufactured to determine the sorption parameters of coals. The hydrostatic pressure applied to coal sample was identified with the load exerted on the coal seam by overburden rocks. Taking into account the different nature of mine gases (methane, carbon dioxide) attempts have been made to determine the sorption parameters under hydrostatic pressure. Sorption measurements under load conditions proved to be complicated, and also, changes in the measured parameters were sometimes exceptionally small. This paper compares the hydrostatic pressure effect on the sorption capacity of coals differing in the degree of coalification.

3

Wpływ zawartości grup macerałów na wybrane parametry sorpcyjne w średnio uwęglonych próbkach węgla z południowej części Górnośląskiego Zagłębia Węglowego

63%

Godyń K. , Dutka B.

|

tom T. 19, nr 3

37--45

PL

Analizom poddano siedem próbek węgla cechujących się niemal identycznym stopniem uwęglenia (węgle średnio uwęglone o R0 = ~1.1%). Próbki pochodziły z pokładów zlokalizowanych w rejonie Zofiówki. Przeprowadzono mikroskopowe analizy petrografi czne, z uwzględnieniem punktowej analizy ilościowej oraz badania sorpcyjne metodą grawimetryczną przy użyciu analizatora sorpcji IGA-001. Określono pojemność sorpcyjną węgla pod ciśnieniem metanu 1 bar w czterech temperaturach: 25°C, 35°C, 45°C oraz 55°C. Na podstawie wykonanych analiz przedstawiono wpływ składu macerałowego na pojemność sorpcyjną węgla. Widoczna jest wyraźna korelacja pomiędzy tymi parametrami. Wykazano, że w analizowanych próbkach wzrost zawartości witrynitu wpływa na redukcję pojemności sorpcyjnej węgla, natomiast zwiększenie zawartości inertynitu powoduje wzrost tego parametru. Zauważono również, że otrzymane zależności są silniejsze, gdy pomiar sorpcji przeprowadzony jest w wyższej temperaturze.

EN

Seven carbon samples with an identical degree of carbonization (medium rank coals with R0 = ~1.1%) were analysed. The samples came from coal seams located in Zofiówka. Petrographic analyses were performed, including a quantitative point analysis, and gravimetric sorption studies, using the IGA-001 sorption analyser. The sorption capacity at 1 bar methane pressure was determined at four temperatures: 25°C, 35°C, 45°C and 55°C. Based on the analyses, the effect of maceral composition on the methane sorption capacity of coal was investigated. It was shown there is a clear correlation between above mentioned parameters. In the analysed coal samples, the increase in the vitrinite content affects the reduction of the sorption capacity of coal, while the increase in the inertinite content causes the sorption capacity increase. It was also noted that the obtained relationships were stronger in case of sorption carried out at a higher temperature.

4

Zmiany własności sorpcyjnych węgla zdeformowanego strukturalnie wywołane zmianami temperatury układu węgiel-gaz

63%

Wierzbicki M. , Dutka B.

|

tom Wyd. spec. nr 7

307-316

PL

Pojemność sorpcyjna węgla jest jednym z podstawowych parametrów w układzie węgiel-gaz, decydującym o możliwości akumulacji metanu w pokładach węgla kamiennego. Wzrost temperatury jest czynnikiem ograniczającym zdolności sorpcyjne węgla względem metanu. W artykule przedstawiono wyniki badań sorpcyjnych na węglu odmienionym strukturalnie (przetartym), pobranym z rejonu szczególnego zagrożenia występowaniem wyrzutów metanu i skał oraz zwiększonego zagrożenia metanowego (tzw. pułapki gazowej). Badania prowadzono metodą równowagową, w temperaturze od 298 do 318 K w zakresie ciśnienia do 1,5 MPa. Wyniki przeprowadzonych badań pokazują, że istnieje liniowa zależność między pojemnością sorpcyjną węgla a temperaturą przy stałym ciśnieniu zapełnienia. W artykule przedstawiono odpowiednie wykresy oraz podano zależności funkcyjne między temperaturą, ciśnieniem i pojemnością sorpcyjną. Podane zależności mogą zostać wykorzystane m. in. do odtworzenia ciśnienia złożowego metanu na podstawie znajomości metanonośności i pojemności sorpcyjnej oraz przełożenia wyników pomiarów w temperaturze laboratoryjnej na warunki in situ.

EN

Sorption capacity of coal is one of the most important parameters in the coal-gas system, determining methane accumulation ability in coal seams. Temperature increase is the factor limiting methane sorption capacity of coal. Results of sorption studies carried out on structurally destructed coal (sheared coal), collected from outburst danger zone in the coal seam (so-called "gas pocket"). The investigations were carried out using volumetric method at temperature range from 298K to 318K and pressures up to 1.5 MPa. From the experimental results it may be seen a linear relationship between sorption capacity and temperature at constant pressure of coverage. In this work the appropriate graphs were presented and functional correlations among temperature, pressure and sorption capacity were done. Presented correlations may be applicable for methane seam pressure estimation.

5

Wybrane własności węgli w rejonach zagrożonych wyrzutami metanu i skał

63%

Dutka B. , Wierzbicki M.

|

tom R. 32, z. 1

55-64

PL

Zagrożenie wyrzutami metanu i skał w kopalniach górnośląskich wydaje się mieć charakter lokalny, związany z istniejącymi zaburzeniami geologicznymi. W pracy przedstawiono wyniki badań sorpcyjnych, porowatości i pojemności gazowej węgli odmienionych strukturalnie oraz węgli o strukturze nienaruszonej. Zwiększona pojemność gazowa, bardzo wysokie współczynniki dyfuzji, wysoka porowatość oraz mała zwięzłość węgli odmienionych wpływają niewątpliwie na znaczny wzrost zagrożenia wyrzutami w rejonach ich występowania. Bardzo silny spadek porowatości węgli odmienionych wywołany obciążeniem powoduje, że podczas wiercenia otworów może nie występować objaw zwiększonego wydzielania gazu.

EN

Two sudden outbursts of gas and coal have occurred in the hard coal mine "Zofiówka" in the Upper Silesian Coal Basin (USCB - Poland) last years. Both incidents took place in a district which had been acknowledged hitherto as a not endangered by that kind of hazard. It seems that the outbursts in USCB have a local nature and their incidence is connected with presence of geological disturbances in the rock mass. This paper summarises some results of the following laboratory measurements carried out for coals from the "Zofiówka" hard coal mine: sorptive properties of coal, their porosity and gas capacity. Coals of modified structure were tested and the tests results were compared with results obtained for coals of normal structure. Some obtained results show that coals of modified structure have higher gas capacity and diffusion coefficient than their non-modified counterparts as well as they have high porosity and low conciseness. These properties may cause a significant increase of gas and coal outburst hazard in the areas where coals of modified structure occur. Obtained results allow to understand better the mechanism of coal fracture and can lead to increase of safety of coal exploitation.

6

Izotermy sorpcji gazu przy różnych obciążeniach okólnych węgla

63%

Dutka B. , Kudasik M.

|

2012

|

tom Vol. 14, no. 1-4

25--31

PL

Praca podejmuje aspekty bilansowania gazu zasorbowanego przez próbkę węglową przy różnych obciążeniach okólnych węgla. Próbkę nasycano CH4 do kolejnych ciśnień równowagi sorpcyjnej. Dla każdego punktu równowagi sorpcyjnej, przy utrzymywaniu stałego ciśnienia CH4, węgiel poddawano cyklom sorpcji-desorpcji poprzez bezpośrednią zmianę obciążenia okólnego wywieranego na próbkę. Badano wpływ zmian zewnętrznego obciążenia okólnego próbki na proces sorpcji CH4. Szczególną uwagę poświęcono zagadnieniu odwracalności, inicjowanych poprzez zmianę obciążenia, procesów sorpcyjnych. Autorską aparaturę wysokociśnieniową do pomiarów sorpcji gazu w warunkach obciążenia okólnego próbki, na której przeprowadzone zostały badania, rozbudowano o część pozwalającą na śledzenie procesu desorpcji. Dokonana modyfikacja pozwala badać w sposób bezpośredni relację pomiędzy pojemnością sorpcyjną węgla i obciążeniem, jak również kompleksowo dokonywać rejestracji procesów sorpcji/desorpcji wraz z pomiarami efektów odkształceniowych próbki (pęcznienie/kontrakcja).

EN

The study investigates the equilibrium condition of gas sorbed by a coal sample under various coal loading due to ambient conditions. The sample was saturated with CH4 to reach the subsequent sorption equilibrium pressures. The pressure of CH being held constant, for each sorption equilibrium point the sample was subjected to sorption-desorption cycles through direct changes of the ambient pressure acting upon coal. Testing was done to find out how changes of the external loading acting on the coal sample due to ambient conditions should affect the process of CH4 sorption. Special attention is given to reversibility of the sorption processes triggered by load variations. The high-pressure apparatus designed by the authors was extended to incorporate the system for monitoring the sorption processes. This modification allows the relationship between the sorption capacity and the coal sample loading to be investigated by direct methods and the sorption/desorption processes to be registered alongside the results of strain measurements (coal swelling/contraction).

7

Badania właściwości sorpcyjno-odkształceniowych węgla w stanie obciążenia okólnego

63%

Dutka B. , Topolnicki J.

Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN

|

2011

|

tom Vol. 13, no. 1-4

31--35

PL

W artykule zaprezentowano wyniki badań sorpcji CO2 na próbce węgla obciążonej ciśnieniem okólnym 29 oraz 4 MPa. Zastosowanie autorskiej aparatury wysokociśnieniowej umożliwiło pomiary pojemności sorpcyjnej oraz zmian objętości węgla pod wpływem obciążenia okólnego. Wykazano, że próbka pęcznieje pod obciążeniem 29 MPa, a siły pochodzące od naprężeń sorpcyjnych pokonują znaczne obciążenia próbki. Nieznaczna różnica nachyleń relacji pęcznienie-sorpcja przy różnych obciążeniach próbki, świadczy o braku wpływu obciążenia na pęcznienie węgla. Pęcznienie badanej próbki jest zależne wyłącznie od sorpcji CO2. Sorpcja z kolei uzależniona jest od obciążenia wywieranego na próbkę.

EN

The article presents the results of investigating CO2 sorption on a coal sample subjected to a confining pressure of 29 MPa and 4 MPa. The application of self-devised high-pressure equipment made it possible to measure the sorption capacity and the changes in the volume of coal under the influence of confining stress. It was demonstrated that the sample swells when the value of the stress is 29 MPa, and the forces resulting from sorption-induced strains overcome considerable stresses of the sample. The negligible gradient difference for the swelling-sorption relationship, for various sample stresses, proves that the stress has no influence upon the swelling of the coal. The swelling of the sample being examined depends solely on CO2 sorption. Sorption, in turn, depends on the stress exerted on the sample.

8

Przewidywanie zmienności ciśnienia metanu wraz z głębokością zalegania pokładów węgla

63%

Dutka B. , Godyń K.

|

tom T. 97, nr 8

1344--1348

PL

Przedstawiono wyniki badań laboratoryjnych i modelowych dla średnio zmetamorfizowanych węgli pochodzących z pokładów południowo-zachodniej części Górnośląskiego Zagłębia Węglowego. Wskazano na zmienność takich parametrów, jak porowatość, stopień uwęglenia, zawartość głównych grup macerałów oraz pojemność sorpcyjna z głębokością zalegania pokładu. Przedstawione wyniki badań wskazują, że wraz z głębokością i wyższym stopniem uwęglenia następuje obniżenie zdolności sorpcyjnych oraz wzrost ciśnienia metanu w pokładach. Informacja o kształtowaniu się tych parametrów w złożach węgla może okazać się niezwykle cenna z punktu widzenia planowania technologii ECBM.

EN

Five medium metamorphosed coals from the south-western part of the Upper Silesian Coal Basin were subjected to sorption and petrographic studies to det. the variability of porosity, degree of coalification, content of main maceral groups and sorption capacity with increasing seam depth. Obtained decrease of the sorption capacity of coal and increase of the MeH pressure in deeper coal seams had an impact on the enhanced coal-bed MeH recovery planning.

9

Model numeryczny procesu sorpcji wymiennej CO2/CH4

51%

Dutka B. , Kudasik M. , Topolnicki J.

|

tom Vol. 15, no. 3-4

3--14

PL

Konieczność redukcji CO2 w atmosferze wiąże się z poszukiwaniem skutecznych metod bezpiecznego magazynowania tego gazu. Metoda ECBM (enhanced coal bed methane recovery) polegająca na zatłaczaniu CO2 do nie eksploatowanych pokładów węgla pozwala dodatkowo pozyskiwać CH4. Metoda ECBM bazuje na zjawisku sorpcji wymiennej. W niniejszej pracy przedstawiono model numeryczny opisujący proces sorpcji wymiennej CO2/CH4 zachodzącej w brykiecie węglowym. Model ten został oparty na szeregu hipotez. Założono, że sorpcja wymienna zachodzi na powierzchni pomiędzy ściankami ziaren a makroporami sorbentu. Postawiono hipotezy dotyczące kinetyki procesu sorpcji wymiennej oraz wpływu zaawansowania tego procesu na filtracyjny transport mieszaniny gazów poprzez sieć makroporów. Prezentowany model sorpcji wymiennej stanowi układ równań rozwiązywanych numerycznie. Symulacje przeprowadzone za pomocą zbudowanego modelu porównano z wynikami uzyskanymi z przeprowadzonych eksperymentów laboratoryjnych sorpcji wymiennej CO2/CH4 zachodzącej w brykiecie węglowym.

EN

The necessity to reduce the CO2 emissions to atmosphere has prompted searching for some effective and secure CO2 storage methods. The ECBM (Enhanced Coal Bed Methane Recovery), consisting in CO2 injection to unmined colbeds, allows also for the recovery of CH4. Underlying the ECBM method is the exchange sorption process. A numerical model is developed governing the process of CO2/CH4 exchange sorption in a coal briquette. The model is based on several hypotheses: it is assumed that the exchange sorption takes place on the interface between the grain walls and macropores in the sorbent substance. Other hypotheses are put forward, relating to the kinetics of the exchange sorption, as well as the influence of its consecutive stages on the seepage of a gas mixture through the network of macropores. The exchange sorption model involves a system of equations to be solved numerically. Simulation data are compared with the results of laboratory experiments involving the investigations of CO2/CH4 exchange sorption in a coal briquette.

10

Określenie ciśnienia złożowego metanu na podstawie pomiarów metanonośności oraz badań sorpcyjnych węgla na przykładzie KWK "Krupiński"

51%

Dutka B. , Walaszczyk J. , Wierzbicki M.

|

tom R. 33, z. 1

145-152

PL

Właściwa ocena niektórych zagrożeń naturalnych wymaga znajomości wartości ciśnienia złożowego metanu, którego bezpośredni pomiar jest bardzo trudny. Powyższe stwierdzenie skłoniło autorów do podjęcia próby opracowania pośredniej metody wyznaczania tego parametru. W pracy przedstawiono metodę, której podstawę stanowi izoterma całkowitej zawartości metanu, wyznaczona dla węgla pobranego z miejsca pokładu o znanej metanonośności. Artykuł prezentuje wyniki zastosowania podanej metody dla węgla pochodzącego z KWK "Krupiński".

EN

The coal seam methane pressure seems to be a main parameter which is necessary for evaluating the probability of occurrence of some hazards in hard coal mine industry. An in situ measurement of this parametere is very difficult, so it was necessary to find an indirect method of such measurements. The laboratory method is generally based on the shape of the isotherm of the total methane content in the examined coal. The coal for the laboratory tests should be collected from a place in a coal bed where the methane content is well known. This paper presents an application of the worked out method to the estimation of the coal seam methane pressure level in the coal mine "Krupiński".

11

Komora do badań wpływu obciążeń mechanicznych na właściwości sorbentu

51%

Dutka B. , Kudasik M. , Topolnicki J. , Wierzbicki M.

|

2009

|

tom Vol. 11, no. 1-4

15--20

PL

Znane jest z literatury zjawisko generowania naprężeń i pęcznienia materiałów węglowych w trakcie sorpcji CO2 i CH4. Rodzi to pytanie, czy przebieg sorpcji jest uzależniony od obciążeń jakim poddawany jest sorbent. Jeśli taki wpływ istnieje to wartości pojemności sorpcyjnej próbek węglowych, oznaczane w warunkach laboratoryjnych, mogą różnić się od pojemności sorpcyjnej węgli in situ. Zjawisko takie może mieć duże znaczenie przy ocenie gazonośności pokładów węglowych, zwłaszcza tych, które zalegają na znacznych głębokościach. Podjęto próbę zbadania zależności obciążenie-sorpcja począwszy od skonstruowania narzędzia badawczego. W artykule przedstawiono zaprojektowaną i wykonaną w Pracowni Mikromerytyki IMG PAN komorę wysokociśnieniową umożliwiającą badanie wpływu obciążeń zewnętrznych na pojemność sorpcyjną węgli. Zaprezentowano schematy elementów funkcjonalnych aparatury oraz testy wytrzymałościowe służące zaprojektowaniu komory o pożądanych parametrach. Omówiony również został przebieg procesu pomiaru na zbudowanej aparaturze.

EN

The processes of stress generation and swelling of coal materials during the sorption of CO2 and CH4 are well reported in literature on the subject. The question arises, then, whether the sorption process depends on stress to which the sorbent is subjected. If such effect exists, it might be of key importance in evaluation of gas-bearing capacity of coalbeds, particularly those lying at greater depths. Sorption capacity of coal samples established in the laboratory conditions might differ from the levels registered in situ. A research effort is underway, beginning from the engineering of the test facilities. The high pressure chamber for testing the impacts of external loading on the sorption capacity of coal was designed and engineered in the Department of Micrometrics at the Strata Mechanics Research Institute of the Polish Academy of Sciences. Schematic diagrams of the system components are provided as well as the resistance test procedures required to design the chamber with the desired parameters. The measurement procedure using this apparatus is briefly outlined.

12

Zależność wartości współczynnika Biota od rodzaju medium porowego

45%

Dutka B. , Lizak Z. , Nowakowski A. , Nurkowski J. , Wierzbicki M.

Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN

|

2008

|

tom Vol. 10, no. 1-4

3--15

PL

Artykuł poświęcony jest badaniom laboratoryjnym pewnych stałych materiałowych służących do opisu zjawisk zachodzących w ośrodku porowatym. W szczególności przedmiotem badań były moduły sprężystości objętościowej skały (K) i jej szkieletu (KS), oraz tzw. współczynniki Biota będące funkcją modułów K i KS oraz porowatości skały (n). Do badań wykorzystano próbki skalne wycięte z dwóch skał: piaskowca i opoki. Dla wszystkich próbek wyznaczono w piknometrze gęstości pozorne i rzeczywiste a na ich podstawie wyliczono wartości porowatości. Następnie wykonano na nich badania kinetyki sorpcji dla dwóch gazów: fizykochemicznie obojętnego helu (He) i sorbującego ditlenku węgla (CO2). Eksperymenty ściśliwości wykonywano dla czterech płynów porowych: dwóch cieczy (wody i nafty) i dwóch gazów (azotu i dwutlenku węgla). Moduł K wyznaczano na podstawie eksperymentów, w których ciśnienie płynu porowego było równe ciśnieniu atmosferycznemu, a moduł KS na podstawie eksperymentu, w którym ciśnienie porowe było równe ciśnieniu okólnemu. Wszystkie testy ściśliwości były testami drenowanymi. Eksperymenty pokazały, że wartości modułów K i KS (a co za tym idzie wartości współczynników Biota) zależą w stosunkowo niewielkim stopniu od rodzaju płynu wypełniającego przestrzeń porową skały. Wydaje się, że czynnikiem decydującym o tych wartościach jest stopień wypełnienia płynem przestrzeni porowej skały i możliwości filtracji płynu w tej przestrzeni. Eksperymenty pokazały, że współczynniki Biota można wyznaczyć poprawnie jedynie wtedy, gdy cała przestrzeń porowa jest wypełniona płynem i płyn ten ma swobodę filtracji w obrębie próbki.

EN

In the Biot’s porous medium theory some material constants are used for description the phenomena that take place in a fluid saturated porous medium. In particular rock porosity (n) and bulk moduli of an intact rock (K) and of a rock matrix (KS) are important in this case. The, so called, Biot coefficients are calculated from the constants n, K and KS. The bulk moduli are determined by means of the compressibility test. The cylindrical rock specimens cut of a sandstone an gaize were used for researches. At first they were tested in pycnometer to determine their bulk and helium densities that allowed to calculate their porosities. Then some sorption kinetics measurements were carried out for two gases: inert – helium and non-inert – carbon dioxide.

13

Właściwości mechaniczne skał

38%

Nowakowski A. , Dutka B. , Godyń K. , Młynarczuk M. , Nurkowski J. , Wierzbicki M.

Prace Instytutu Nafty i Gazu

|

2009

|

tom nr 158

169-199