Sposób i układ do wykrywania i minimalizacji zagrożenia metanowego w rejonie ściany wydobywczej

Dotychczasowy stan techniki

Znane są rozwiązania dotyczące sposobów, urządzeń i układów elektronicznych do pomiaru zawartości metanu w atmosferze kopalnianej oraz systemy monitorujące, w tym służące do ostrzegania o narastaniu stężenia metanu w atmosferze kopalnianej powyżej progów alarmowych i do automatycznego wyłączania urządzeń elektrycznych w zagrożonym rejonie po przekroczeniu wartości krytycznych w celu zminimalizowania wystąpienia wybuchu metanu i pożaru.  Ich istotą jest pobranie próbki powietrza z zagrożonego rejonu, a następnie dokonanie pomiaru zawartości metanu oraz przesłanie wyniku tego pomiaru do kopalnianego systemu metanometrycznego. Przesłanie wyniku pomiaru może być dokonane za pośrednictwem lokalnego koncentratora, który realizuje funkcję wyłączania energii elektrycznej w kontrolowanym rejonie i zapobiegania w ten sposób zaiskrzeniom mogącym spowodować wybuch metanu.

Znane są z publikacji Wasilewski S. (2012): Systemy kontroli i monitorowania zagrożeń gazowych w polskich kopalniach węgla kamiennego, Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie nr 12 oraz z opisów patentowych US5268683 (A), RU2268365 (C1) PL390972 (A1), CN101441803 (A), UA 61611 (A) PL386488 (A1), PL151847 (B1) sposoby oraz urządzenia przeznaczone do pomiaru i monitorowania zawartości metanu w atmosferze kopalnianej służące do informowania o bieżących pomiarach metanu w jednym lub w wielu rejonach kopalni oraz służące do automatycznego wyłączania energii elektrycznej w zagrożonym rejonie.

Znany jest z opisu patentowego CA2263216 (A1) układ do ciągłego pomiaru i wykrywania metanu w atmosferze kopalnianej w trakcie urabiania calizny węglowej organem urabiającym kombajnu chodnikowego. Podstawowymi elementami pomiarowymi układu są dwa czujniki metanu umieszczone po przeciwnych stronach ramienia organu urabiającego w odległości 30 cali od organu. Dodatkowo układ pomiarowy wyposażony jest w czujnik przepływu powietrza, czujnik tlenu i czujnik tlenku węgla, które połączone są przewodami z mikroprocesorowym sterownikiem służącym do odczytu, wykrywania, monitorowania i/lub analizy informacji mierzonej atmosfery kopalnianej. Informacje te są następnie wyświetlone na ekranie monitora przez operatora kombajnu lub w dyspozytorni na powierzchni kopalni.                             

Po przekroczeniu dopuszczalnej wartości metanu w atmosferze kopalnianej wyłączane jest zasilanie kombajnu i uruchamiana wentylacja odrębna z świeżym powietrzem, która powoduje obniżenie stężenia metanu w zagrożonym rejonie. Gdy stężenie metanu obniża się poniżej akceptowalnego poziomu, zostaje włączone elektryczne zasilanie kombajnu. Zaletą wynalazku jest pomiar metanu w bezpośrednim sąsiedztwie organu urabiającego kombajnu.

Znane są też z publikacji „Metody oceny stanu zagrożenia tąpaniami wyrobisk górniczych w kopalniach węgla kamiennego” (2010r.), Praca zbiorowa pod redakcją Józefa Kabiesza, wydanej przez Główny Instytut Górnictwa w Katowicach s.165 - 320 oraz z opisów patentowych US 2014034388 (A1), US2014123748 (A1), PL152339 (B1), PL 202149 (B1) sposoby i układy geofizyczne służące do pomiaru i oceny zagrożenia sejsmicznego, w tym stanu zagrożenia tąpaniami w kopalniach węgla kamiennego, w których istotą jest pomiar sygnałów świadczących o stanie naprężeniowo - deformacyjnym górotworu, przekroczenie, którego może spowodować tąpniecie bądź możliwość jego wystąpienia w wyrobisku lub w jego otoczeniu w rezultacie zaistniałych niekorzystnych warunków geologiczno - górniczych.  

Znane są również bardziej kompleksowe sposoby i urządzenia pomiarowe uwzględniające dla celów oceny zagrożenia metanowego identyfikację i korelację większej liczby zjawisk fizycznych. Między innymi znany jest z opisu patentowego PL 388788 (A1) sposób i urządzenie do automatycznego wykrywania wyrzutu metanu i skał gdzie wykorzystano korelację większej liczby zjawisk fizycznych.  W przedmiotowym wynalazku identyfikowane są łącznie wzrost stężenia metanu, wzrost ciśnienia atmosfery kopalnianej oraz zjawiska akustyczne. Na podstawie korelacji zmian tych trzech parametrów ocenia się fakt wystąpienia wyrzutu metanu i skał i przekazuje się informację o tym fakcie do centrali na powierzchni kopalni. Urządzenie według wynalazku składa się z komory pomiarowej, mikroprocesorowego układu pomiarowego, układu zasilania oraz wyświetlacza przyłączonych do układu kontrolno-transmisyjnego, który połączony jest linią telefoniczną z centralą na powierzchni, przy czym komora pomiarowa wyposażona jest w czujnik stężenia metanu, czujnik ciśnienia barometrycznego i mikrofon.

Znane jest także z praktyki górniczej występowanie korelacji przyczynowo - skutkowych zjawisk geofizycznych oraz wyrzutów metanu w eksploatowanych wyrobiskach, lecz są to procesy obecnie jeszcze nie w pełni rozpoznane i wykorzystane technicznie do celów minimalizacji zagrożenia metanowego.  W dotychczas znanych rozwiązaniach z literatury technicznej (Trenczek.S, Wojtas.P, Prace Naukowe Instytutu Górnictwa Politechniki Wrocławskiej Nr 117, Studia i Materiały Nr 32/2006 – str.337) realizowanych w projektach badawczych koncentrowano się na wykrywaniu zagrożeń skojarzonych związanych z szybkim wykrywaniem wypływu metanu bezpośrednio po wystąpieniu silnych kopalnianych wstrząsów. Istota tych znanych rozwiązań polega na powiązaniu systemów sejsmoakustycznych i sejsmicznego stosowanych w rejonie ścian z systemem metanometrycznym. Informacja o zaistnieniu silnego wstrząsu w pobliżu konkretnej ściany przekazywana jest niezwłocznie z opóźnieniem nieprzekraczającym 10 s do systemu metanometrycznego, który w rejonie tej ściany wyłącza urządzenia elektryczne. 

 

Drukuj E-mail

BIGtheme.net Joomla 3.3 Templates