Szczegóły publikacji
Opis bibliograficzny
Invasive filling of sealed headings and goafs in coal mines with methane – experimental and model research — Inwazyjne wypełnianie metanem otamowanych wyrobisk i zrobów w kopalniach węgla kamiennego – badania eksperymentalne i modelowe / Stanisław NAWRAT // Archives of Mining Sciences = Archiwum Górnictwa ; ISSN 0860-7001. — 2002 — vol. 47 iss. 4, s. 447–487. — Bibliogr. s. 486–487
Autor
Słowa kluczowe
Dane bibliometryczne
| ID BaDAP | 11302 |
|---|---|
| Data dodania do BaDAP | 2003-01-09 |
| Rok publikacji | 2002 |
| Typ publikacji | artykuł w czasopiśmie |
| Otwarty dostęp |  |
| Czasopismo/seria | Archives of Mining Sciences = Archiwum Górnictwa |
Streszczenie
W kopalniach węgla kamiennego bardzo ważnym problemem jest kontrola i regulacja stanów gazowych w otamowanych wyrobiskach i zrobach, szczególnie w aspekcie zagrożenia pożarami endogenicznymi i zagrożenia wybuchem metanu lub gazów pożarowych. Składy i stężenia gazów w otamowanych wyrobiskach i zrobach mogą być kształtowane pod wpływem czynników: naturalnych - dopływ gazów: metanu lub dwutlenku węgla z górotworu, wewnętrznych - dopływ i odpływ gazów zrobowych oraz dopływ produktów procesu utleniania i palenia węgla w zrobach, zewnętrznych - dopływ powietrza w wyniku przewietrzania kopalni, prowadzenia odmetanowania, zewnętrznych inwazyjnych - doprowadzenie gazów inertnych lub mieszanin metanowo-powietrznych i mieszanin gazów zrobowych za pomocą instalacji. Ze względu na dużą skuteczność w zakresie ograniczenia zagrożenia pożarowego i wybuchem gazów pożarowych metoda wypełniania metanem stosowana była wielokrotnie w kopalniach Jastrzębskiej Spółki Węglowej S.A. w latach 1978-1998. W celu uzyskania pełnego rozeznania przebiegu procesu wypełniania metanem otamowanych wyrobisk i zrobów przeprowadzono badania eksperymentalne w warunkach normalnych, w otamowanych rejonach ścian w kopalniach "Pniówek" i Zofiówka", które charakteryzują się największymi metanowościami absolutnymi w górnictwie polskim. W czasie wypełniania metanem w otamowanych wyrobiskach i zrobach wystąpiły mieszaniny niewybuchowe ze względu na nadmiar metanu, przy czym podawanie metanu w znacznym stopniu przyspieszyło wystąpienie mieszanin niewybuchowych ze względu na nadmiar metanu, co jest niezmiernie ważne w aspekcie bezpieczeństwa pracy. W czasie eksperymentu w odpowiedniej proporcji do wzrostu stężeń metanu następował spadek zawartości tlenu, co wpływało w sposób korzystny na ograniczenie zagrożenia powstania pożaru endogenicznego w zrobach. Dla projektowania procesu wypełniania metanem otamowanych wyrobisk i zrobów, szczególnie dla oceny przebiegu zmian stężeń gazów i bezpieczeństwa, został opracowany model matematyczny, który przy wykorzystaniu obliczeń komputerowych umożliwia przeprowadzenie symulacji wpływu parametrów na efektywność procesu. Symulacja komputerowa pozwala na uzyskanie dodatkowych informacji o zachodzących zmianach w składzie gazów rozważanego obszaru, których nie uzyskano drogą badań eksperymentalnych. Eksperymentalnie wykazano, że zastosowanie metody wypełniania metanem otamowanych wyrobisk i zrobów pozwoliło na: regulowanie w określonym zakresie składu i stężenia gazów zrobowych, szczególnie stężenia metanu i tlenu, zmienianie w sposób kontrolowany składu i stężenia gazów– mieszaniny metanowo-powietrznej pod kątem ograniczenia jej wybuchowości, obniżenie stężenia tlenu, a tym samym w istotnym stopniu ograniczenie możliwości lub prędkości rozwoju procesu samozagrzewania węgla lub pożaru endogenicznego. Praca jest przyczynkiem do rozwoju naukowych. zasad inwazyjnego wypełniania gazami otamowanych wyrobisk i zrobów w celu odpowiedniego pod kątem zagrożenia wybuchowego i pożarowego regulowania składu i stężenia gazów zrobowych, co w konsekwencji pozwoli poprawić stan bezpieczeństwa pracy w kopalniach węgla kamiennego.
Abstract
The control and regulation of gaseous states in sealed headings and goafs is a very important problem in coal mines, especially in view of the dangers associated with endogenic fires and explosions of methane or fire gases. The compositions and concentrations of gases in sealed headings and goafs can be influenced by means of the following factors: natural factors – the inflow of methane and carbon dioxide from the rock mass, internal factors – the inflow and outflow of goaf gases and the inflow of the products of oxidation and coal burning in goafs, external factors – the inflow of air caused by ventilation and methane drainage, external invasive factors – the supply of inert gases or the mixtures of air and methane and the mixtures of goaf gases by means of installations. Because of its considerable effectiveness in limiting the hazards associated with fires and explosions of fire gases, the methane filling method has been used on numerous occasions in the coal mines belonging to the Jastrzębię Coal Mining Holding in the period 1978-1998. In order to acquire a full knowledge on the course of filling sealed headings and goafs with methane, experimental research was conducted in normal conditions in sealed areas of longwalls in the "Pniówek" and "Zofiówka" coal mines, which are characterized as containing the greatest absolute methane-bearing capacities in Poland. In the process of methane filIing, in sealed headings and goafs appeared non-explosive mixtures because of the excess of methane, which is extremely important for work safety. During the experiment the oxygen content was falling proportionately to the increase in methane concentration, which had a favourable influence on reducing the hazard of an endogenic fire in goafs. For designing a methane filling process for sealed headings and goafs. and especially for the evaluation of changes in gas concentrations and safety, a mathematical model has been developed. Such a mathematical model, supported by computer calculations, makes it possible to carry out simulations of the influence of particular parameters on the effectiveness of the process. Computer simulations generate additional information on changes taking place in the composition of gases in a given area that are not obtained by means of experimental research. It was shown experimentally that the application of the method of fiIIing sealed goafs and headings with methane enabled: to regulate within a specific range the composition and concentration of goaf gases, especially the concentration of methane and oxygen, to change under control the composition and concentration of gases - the air-methane mixture with a view to reducing its explosiveness, to lower the concentration of oxygen, and by this, to reduce considerably the possibility or speed of the development of the process of self-heating of coal er an endogenic fire. This paper is a contribution to the development of the scientific principles of the invasive filling of sealed headings and goafs with gases with a view to regulating the composition and concentration of goaf gases with respect to fire and explosion hazards, which consequently should improve work safety in coal mines.