PL228634B1 - Sposób i układ do wykrywania i minimalizacji zagrożenia metanowego w rejonie ściany wydobywczej - Google Patents

Description

(12)OPIS PATENTOWY ₍i₉₎PL ₍u)228634 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 409988 (22) Data zgłoszenia: 30.10.2014 (51) IntCI.

E21F 17/18 (2006.01) G01V1/00 (2006.01) G08B 21/16 (2006.01)

Sposób i układ do wykrywania i minimalizacji zagrożenia metanowego w rejonie ściany wydobywczej (73) Uprawniony z patentu:

INSTYTUT TECHNIK INNOWACYJNYCH EMAG, Katowice, PL (43) Zgłoszenie ogłoszono:

09.05.2016 BUP 10/16 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono:

30.04.2018 WUP 04/18 (72) Twórca(y) wynalazku:

ZBIGNIEW ISAKOW, Katowice, PL KAZIMIERZ SICIŃSKI, Katowice, PL ADAM GOŁĄBEK, Czeladź, PL (74) Pełnomocnik:

rzecz, pat. Marian Małachowski 'St co co co

CM

CM

Ω.

PL 228 634 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób i układ do wykrywania i minimalizacji zagrożenia metanowego w rejonie ściany wydobywczej kopalni lub w rejonie kilku ścian wydobywczych, gdzie prowadzona jest eksploatacja węgla kamiennego w warunkach zagrożenia metanowego i zagrożenia tąpaniami.

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.

Podobne rozwiązania dotyczące problemu zagrożenia metanowego są znane 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).

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” (2010 r.). 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.

PL 228 634 B1

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 nie przekraczającym 10 s do systemu metanometrycznego, który w rejonie tej ściany wyłącza urządzenia elektryczne.

Znane dotychczasowe sposoby i układy przeznaczone do wykrywania i minimalizacji zagrożenia metanowego uwzględniające korelację zjawisk fizycznych, w tym sposoby i układy identyfikujące występującą w rejonach ścian wydobywczych korelację zjawisk sejsmicznych i wyrzutów metanu nie zapewniają zadawalającej efektywności, zwłaszcza w aspekcie precyzyjnej lokalizacji rejonów zagrożeń co jest niezbędne dla podjęcia szybkiej i skutecznej akcji profilaktycznej minimalizującej te zagrożenia. W dotychczasowym stanie techniki uwzględnia się następstwo przyczynowo-skutkowe związane z wyrzutami metanu tuż po wystąpieniu zjawisk sejsmicznych, które wynikają z bieżącego pomiaru zawartości metanu i przepływu powietrza i tylko po wystąpieniu dynamicznych zjawisk sejsmicznych lub sejsmoakustycznych rejestrowanych przez kopalniane systemy sejsmiczne współpracujące z sejsmometrami i geofonami niskoczęstotliwościowymi oraz sejsmoakustyczne współpracujące z geofonami wysokoczęstotliwościowymi.

Z kolei znane sposoby oraz układy przeznaczone do bezpośredniego autonomicznego pomiaru zawartości metanu w atmosferze kopalnianej, a także sposób opublikowany w opisie zgłoszenia wynalazku PL388788 (A1) uwzględniający dla celów oceny zagrożenia metanowego większą liczbę skorelowanych ze sobą zjawisk fizycznych takich jak pomiar zawartości metanu z ciśnieniem powietrza i z sygnałem akustycznym nie zapewniają zadawalającej skuteczności, ponieważ służą do wyłączenia energii elektrycznej po zaistnieniu silnych wstrząsów, w tym po wystąpieniu tąpnięcia. Dotychczas znane rozwiązania nie umożliwiają prognozowania wypływu metanu przed wystąpieniem tąpnięcia, przykładowo w wyniku wzrostu naprężeń górotworu poprzedzających krytyczne zdarzenie.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu i układu zwiększającego efektywność wykrywania i minimalizację zagrożenia metanowego w rejonie ściany wydobywczej kopalni eksploatującej złoża w warunkach zagrożenia metanowego jak i w warunkach zagrożenia tąpaniami poprzez uwzględnienie całokształtu skojarzonych zjawisk sejsmicznych, które mają wpływ na zagrożenia metanowe tj. zjawisk identyfikowanych w kategoriach zarówno dynamicznych jak i statycznych związanych z narastaniem stanu naprężeń w górotworze, co umożliwi prognozowanie wystąpienia tego zjawiska w monitorowanym rejonie dla wyprzedzającego zastosowania odpowiedniej profilaktyki.

Sposób wykrywania i minimalizacji zagrożenia metanowego w rejonie ściany wydobywczej według wynalazku polega na tym, że na wybiegu ściany wydobywczej dokonuje się okresowo lokalizacji rejonów, w których występują koncentracje naprężeń metodą pasywnej tomografii prędkościowej z wykorzystaniem sejsmometrów i niskoczęstotliwościowych geofonów. Jednocześnie dane te porównuje się z bieżącymi pomiarami sejsmoakustycznymi lokalizującymi miejsca zgrupowania trzasków towarzyszących pękaniu górotworu na wybiegu wyrobiska ścianowego, z pomiarami zawartości metanu i pomiarami przepływu powietrza w tym wyrobisku. Przy czym, miejsca koncentracji naprężeń przed frontem ściany wydobywczej lokalizuje się poprzez wykonywanie aktywnej tomografii osłabieniowo-tłumieniowej z uwzględnieniem pozycji usytuowania kombajnu ścianowego w wyrobisku ścianowym. Następnie dokonuje się korelacji wyżej wymienionych parametrów w aspekcie czasowym i przestrzennym, a po stwierdzeniu, że współczynnik korelacji przekracza założoną wartości krytyczną realizuje się procedury profilaktyczne minimalizujące zagrożenie metanowe.

Z kolei miejsca zmian koncentracji naprężeń wyznaczane są za pomocą tomografii osłabieniowotłumieniowej realizowanej z wykorzystaniem analizy sygnałów rejestrowanych przez sejsmiczny system rejestrujący z niskoczęstotliwościowych geofonów rozmieszczonych w chodnikach przygotowawczych. Sygnały te korelowane są bezpośrednio z położeniem kombajnu ścianowego w ścianie wydobywczej poprzez pomiar w czasie rzeczywistym energii drgań generowanych przez jego głowicę urabiającą w cyklu urabiania i określanej niskoczęstotliwościowymi geofonami w wyrobiskach przyścianowych. Po czym, po zakończeniu każdego cyklu urabiania porównuje się te wyniki z danymi zarejestrowanymi w poprzednim cyklu urabiania i identyfikuje miejsca o zwiększonej koncentracji naprężeń. Przy czym,

PL 228 634 B1 dla umożliwienia wyskalowania izolinii zmian naprężeń sygnały z czujników naprężeń przesyła się do sejsmicznego systemu rejestrującego.

Ponadto równocześnie dokonuje się punktowego pomiaru przepływu powietrza na wlocie i na wylocie wyrobiska ścianowego wraz z mobilnym pomiarem przepływu powietrza bezpośrednio w miejscu aktualnego usytuowania kombajnu ścianowego. W procesie korelacji względnych zmian zarejestrowanych zależności, zwłaszcza przyrostów parametrów związanych z pomiarem stężenia metanu, naprężeń, przepływu powietrza, aktywności sejsmoakustycznej analizuje się amplitudę zmian współczynnika korelacji oraz szybkość tych zmian.

Po czym, na podstawie wyników uzyskanych z przeprowadzenia pasywnej tomografii prędkościowej na podstawie wyników z obserwacji sejsmoakustycznych oraz na podstawie wyznaczonych miejsc koncentracji naprężeń za pomocą aktywnej tomografii osłabieniowo-tłumieniowej przy uwzględnieniu skorelowanych z tymi parametrami lokalnych zmian stężenia metanu, wyznacza się miejsca w wyrobisku ścianowym, w których realizuje się procedury minimalizujące zagrożenie metanowe, najkorzystniej poprzez odmetanowujące wiercenia profilaktyczne. Z kolei po stwierdzeniu korelacji czasowej analizowanych parametrów, w tym zwłaszcza przekroczenia krytycznych progowych względnych przyrostów naprężeń i zawartości metanu obniża się progi sygnalizacji ostrzegawczej i/lub automatycznego wyłączenia urządzeń elektrycznych w rejonie kontrolowanej ściany wydobywczej.

W układzie do pomiaru stężenia metanu wzdłuż wyrobiska ścianowego do układu analitycznego podłączony jest sejsmiczny system rejestrujący, system metanometryczny, układ wykonawczy oraz panel sygnałów ostrzegawczych. Przy czym, do sejsmicznego systemu rejestrującego z co najmniej czterema sejsmometrami, z co najmniej czterema niskoczęstotliwościowymi geofonami i z co najmniej dwoma czujnikami naprężeń podłączony jest sejsmoakustyczny systemem rejestrujący z co najmniej czterema geofonami oraz układ kontroli położenia i pracy kombajnu ścianowego z czujnikiem położenia kombajnu ścianowego. Z kolei do systemu metanometrycznego połączone są metanomierze ścianowe, mobilny metanomierz kombajnowy oraz dwa usytuowane na wlocie i na wylocie wyrobiska ścianowego stacjonarne czujniki prędkości powietrza i mobilny kombajnowy czujnik prędkości powietrza. Natomiast połączenia pomiędzy układem analitycznym, sejsmicznym system rejestrującym, systemem metanometrycznym, układem wykonawczym, panelem sygnałów ostrzegawczych oraz pomiędzy sejsmicznym systemem rejestrującym, sejsmoakustycznym systemem rejestrującym i układem kontroli położenia i pracy kombajnu ścianowego połączone są kablami typu Ethernet.

Przedmiot wynalazku został uwidoczniony w przykładowym wykonaniu na rysunku, gdzie fig. 1 przedstawia schemat blokowy układu pomiarowego, fig. 2 przedstawia wykres występujących naprężeń w strefie bezpośrednio przed frontem ściany wydobywczej w trakcie ostatniego cyklu urabiania, fig. 3 przedstawia wykres z pomiaru stężenia metanu w wyrobisku ścianowym w trakcie cyklu urabiania, fig. 4 przedstawia poglądowy wykres zmian funkcji korelacji analizowanych parametrów w czasie.

P r z y k ł a d I

Sposób wykrywania i minimalizacji zagrożenia metanowego w rejonie ściany wydobywczej polega na tym, że na wybiegu ściany wydobywczej dokonuje się okresowo lokalizacji rejonów, w których występują koncentracje naprężeń N metodą pasywnej tomografii prędkościowej z wykorzystaniem czterech sejsmometrów 8 i czterech niskoczęstotliwościowych geofonów 9. Jednocześnie dane te porównuje się z bieżącymi pomiarami sejsmoakustycznymi lokalizującymi miejsca zgrupowania trzasków M towarzyszących pękaniu górotworu, na wybiegu wyrobiska ścianowego B, z pomiarami zawartości metanu i pomiarami przepływu powietrza w tym wyrobisku. Przy czym, miejsca koncentracji naprężeń N przed frontem ściany wydobywczej lokalizuje się dodatkowo poprzez wykonywanie aktywnej tomografii osłabieniowo-tłumieniowej z uwzględnieniem pozycji usytuowania kombajnu ścianowego 13 w wyrobisku ścianowym B, następnie dokonuje się porównania wartości wyżej wymienionych wielkości. Po stwierdzeniu ich korelacji przyczynowo-skutkowych w ujęciu czasowym i w ujęciu w przestrzennym oraz po przekroczeniu współczynnika korelacji tych zależności powyżej założonych wartości krytycznych realizuje się procedury profilaktyczne minimalizujące zagrożenie metanowe poprzez wykonywanie wierceń odmetanowujących w zidentyfikowanych rejonach ściany wydobywczej i/lub wykonywanie dodatkowego przewietrzania. W sposobie według wynalazku układ analityczny 5 koreluje uzyskiwane informacje z sejsmicznego systemu rejestrującego 1 i z sejsmoakustycznego systemu rejestrującego 2 oraz z systemu metanometrycznego 3 wykrywając potencjalne stany zagrożenia, które sygnalizuje w postaci sygnałów na panelu sygnałów ostrzegawczych 7. Sygnały ostrzegawcze generowane są w przypadku stwierdzenia koincydencji przestrzenno czasowej występowania wzrostu koncentracji naprężeń, stężePL 228 634 B1 nia metanu i aktywności zjawisk w postaci koncentracji zlokalizowanych zjawisk sejsmicznych i sejsmoakustycznych towarzyszących pękaniu górotworu. Po stwierdzeniu przekroczenia progowych względnych przyrostów naprężeń i zawartości metanu obniża się progi sygnalizacji ostrzegawczej i/lub automatycznego wyłączenia urządzeń elektrycznych w rejonie kontrolowanej ściany wydobywczej. Na bieżąco monitorowane są względne zmiany zarejestrowanych przyrostów parametrów związanych z pomiarem stężenia metanu, koncentracji naprężeń N, przepływu powietrza i aktywności sejsmoakustycznej. Zmiany analizuje się w korelacji przestrzenno-czasowej z uwzględnieniem amplitudy zmian współczynnika korelacji ΔΚ oraz szybkości tych zmian ΔΚ/Δί.

W przypadku stwierdzenia chwilowego wzrostu współczynnika korelacji analizowanych parametrów i szybkości jego wzrostu powyżej założonych wartości krytycznych przekazywana jest informacja z układu analitycznego 5 do systemu metanometrycznego 3 w celu bezzwłocznego automatycznego wyłączenia urządzeń elektrycznych w rejonie monitorowanej ściany wydobywczej zgodnie z skonfigurowaną wcześniej sterującą matrycą wyłączeń układu wykonawczego 6. Przy czym, miejsca koncentracji naprężeń N wyznaczane są za pomocą aktywnej tomografii osłabieniowo-tłumieniowej poprzez analizę sygnałów rejestrowanych przez sejsmiczny system rejestrujący 1 z niskoczęstotliwościowych geofonów 9, na podstawie korelowania ich bezpośrednio z położeniem kombajnu ścianowego 13 w ścianie wydobywczej i poprzez pomiar w czasie rzeczywistym energii drgań generowanych przez głowicę urabiającą kombajnu ścianowego 13 w każdym cyklu urabiania X i określanej niskoczęstotliwościowymi geofonami 9 w chodnikach przyścianowych A.

Z kolei po zakończeniu każdego cyklu urabiania X, porównuje się te wyniki z danymi zarejestrowanymi w poprzednim cyklu urabiania X,-1 i identyfikuje miejsca zwiększonej koncentracji naprężeń, przy czym dla umożliwienia wyskalowania izolinii zmian naprężeń w chodnikach przyścianowych A montuje się czujniki naprężeń 10, z których sygnał przesyła się do sejsmicznego systemu rejestrującego 1. System metanometryczny 3 wyposażony jest w metanomierze ścianowe 14, rozmieszczone wzdłuż ściany wydobywczej, w mobilny metanomierz kombajnowy 15, w stacjonarne czujniki prędkości powietrza 16 oraz w mobilny kombajnowy czujnik prędkości powietrza 17, który dokonuje pomiaru prędkości powietrza wzdłuż wyrobiska ścianowego B w miejscu aktualnego usytuowania kombajnu 13 w tym wyrobisku. Sejsmiczny system rejestrujący 1 wyposażony w sejsmometry 8 i w niskoczęstotliwościowe geofony 9 oraz sejsmoakustycznym systemem rejestrującym 2 zaopatrzony w geofony 11 lokalizuje zjawiska sejsmiczne w obrębie całej kopalni oraz precyzyjnie przed frontem kontrolowanej ściany wydobywczej. Z kolei na podstawie wyników uzyskanych z pasywnej tomografii prędkościowej, z danych sejsmoakustycznych oraz na podstawie wyznaczonych miejsc koncentracji naprężeń N za pomocą aktywnej tomografii osłabieniowo-tłumieniowej przy uwzględnieniu skorelowanych z tymi parametrami lokalnych zmian stężenia metanu, wyznacza się miejsca w caliźnie węglowej C monitorowanej ściany wydobywczej, w których realizuje się procedury minimalizujące zagrożenie metanowe, najkorzystniej poprzez odmetanowujące wiercenia profilaktyczne.

P r z y k ł a d II

Układ według wynalazku zawiera współpracujące i skorelowane ze sobą czasowo sejsmiczny system rejestrujący 1, sejsmoakustyczny system rejestrujący 2, system metanometryczny 3 oraz układ kontroli położenia i pracy kombajnu ścianowego 4 w ścianie wydobywczej. W układzie według wynalazku (fig. 1) do układu analitycznego 5 podłączony jest sejsmiczny system rejestrujący 1, systemem metanometryczny 3, układ wykonawczy 6 oraz panel sygnałów ostrzegawczych 7. Przy czym, połączenia wyszczególnionych powyżej systemów i układów na powierzchni kopalni D realizowane są kablami typu Ethernet. Usytuowany na powierzchni kopalni D sejsmiczny system rejestrujący 1, do którego podłączone są cztery sejsmometry 8, cztery niskoczęstotliwościowe geofony 9 i dwa czujniki naprężeń 10, połączony jest z sejsmoakustycznym systemem rejestrującym 2 oraz z układem kontroli położenia i pracy kombajnu ścianowego 4. Z kolei do sejsmoakustycznego systemu rejestrującego 2 podłączone są cztery geofony 11. Natomiast do układu kontroli położenia i pracy kombajnu ścianowego 4 podłączony jest czujnik położenia kombajnu ścianowego 12 usytuowany na kombajnie ścianowym 13. Do systemu metanometrycznego 3 podłączone są metanomierze ścianowe 14, które usytuowane są wzdłuż wyrobiska ścianowego, korzystnie co 15 m, mobilny metanomierz kombajnowy 15 zabudowany na kombajnie ścianowym 13 w pobliżu organu urabiającego oraz dwa usytuowane na wlocie i na wylocie wyrobiska ścianowego B stacjonarne czujniki prędkości powietrza 16 i mobilny kombajnowy czujnik prędkości powietrza 17 zabudowany na kombajnie ścianowym 13. Do układu

PL 228 634 B1 wykonawczego 6 wchodzącego w skład systemu metanometrycznego 3 podłączone są wykonawcze elementy wyłączające 18 poszczególne urządzenia z napędami elektrycznymi zainstalowane w podziemnej części kopalni E w rejonie monitorowanej ściany wydobywczej.

Claims (9)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wykrywania i minimalizacji zagrożenia metanowego w rejonie ściany wydobywczej polegający na pomiarze i analizie zawartości metanu oraz parametrów określających stopień zagrożenia tąpaniami w ścianie wydobywczej, w którym po przekroczeniu krytycznych wartości pomiarowych uruchamiana jest sygnalizacja alarmowa i automatycznie wyłączany jest dopływ energii elektrycznej w zagrożonym rejonie, znamienny tym, że na wybiegu ściany wydobywczej dokonuje się okresowo lokalizacji rejonów, w których występują koncentracje naprężeń (N) metodą pasywnej tomografii prędkościowej z wykorzystaniem sejsmometrów (8) i niskoczęstotliwościowych geofonów (9), jednocześnie dane te porównuje się z bieżącymi pomiarami sejsmoakustycznymi lokalizującymi miejsca zgrupowania trzasków (M) towarzyszących pękaniu górotworu na wybiegu wyrobiska ścianowego z pomiarami zawartości metanu i pomiarami przepływu powietrza w tym wyrobisku, przy czym miejsca koncentracji naprężeń (N) przed frontem ściany wydobywczej lokalizuje się dodatkowo poprzez wykonywanie aktywnej tomografii osłabieniowo-tłumieniowej z uwzględnieniem pozycji usytuowania kombajnu ścianowego (13) w wyrobisku ścianowym (B), następnie dokonuje się korelacji wyżej wymienionych parametrów w aspekcie czasowym i przestrzennym, a po stwierdzeniu że współczynnik korelacji przekracza założoną wartość krytyczną realizuje się procedury profilaktyczne minimalizujące zagrożenie metanowe.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że miejsca koncentracji naprężeń (N) wyznaczane za pomocą tomografii osłabieniowo-tłumieniowej poprzez analizę sygnałów rejestrowanych przez sejsmiczny system rejestrujący (1) z niskoczęstotliwościowych geofonów (9), korelowane są bezpośrednio z położeniem kombajnu ścianowego (13) w ścianie wydobywczej poprzez pomiar w czasie rzeczywistym energii drgań generowanych przez jego głowicę urabiającą w cyklu urabiania (X) i określanej niskoczęstotliwościowymi geofonami (9) w chodnikach przyścianowych (A), po czym po zakończeniu każdego cyklu urabiania (Xi) porównuje się te wyniki z danymi zarejestrowanymi w poprzednim cyklu urabiania (Xi-1) i identyfikuje miejsca o zwiększonej koncentracji naprężeń (N), przy czym dla umożliwienia wyskalowania izolinii zmian naprężeń sygnały z czujników naprężeń (10) przesyła się do sejsmicznego systemu rejestrującego (1).
3. 3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że równocześnie dokonuje się punktowego pomiaru przepływu powietrza na wlocie i na wylocie wyrobiska ścianowego (B) wraz z mobilnym pomiarem przepływu powietrza bezpośrednio w miejscu aktualnego usytuowania kombajnu ścianowego (13) w tym wyrobisku.
4. 4. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że w procesie korelacji względnych zmian zarejestrowanych zależności, zwłaszcza przyrostów parametrów związanych z pomiarem stężenia metanu, naprężeń, przepływu powietrza, aktywności sejsmoakustycznej analizuje się amplitudę zmian (AK) współczynnika korelacji (K) zmian tych parametrów w ujęciu czasowym i przestrzennym oraz szybkość tych zmian (AK/At).
5. 5. Sposób według dowolnego spośród zastrz. od 1 do 4, znamienny tym, że na podstawie wyników uzyskanych z przeprowadzenia pasywnej tomografii prędkościowej, na podstawie wyników z obserwacji sejsmoakustycznych oraz na podstawie wyznaczonych miejsc koncentracji naprężeń (N) za pomocą aktywnej tomografii osłabieniowo-tłumieniowej przy uwzględnieniu skorelowanych z tymi parametrami lokalnych zmian stężenia metanu, wyznacza się miejsca w wyrobisku ścianowym (B), w których realizuje się procedury minimalizujące zagrożenie metanowe, najkorzystniej poprzez odmetanowujące wiercenia profilaktyczne.
6. 6. Sposób według dowolnego spośród zastrz. od 1 do 5, znamienny tym, że po stwierdzeniu korelacji czasowej analizowanych parametrów, zwłaszcza po przekroczeniu krytycznych progowych względnych przyrostów naprężeń i zawartości metanu obniża się progi sygnalizacji ostrzegawczej i/lub automatycznego wyłączenia urządzeń elektrycznych w rejonie kontrolowanej ściany wydobywczej.

   PL 228 634 B1
7. 7. Układ do wykrywania i minimalizacji zagrożenia metanowego w rejonie ściany wydobywczej zawierający system metanometryczny wyposażony w metanomierze usytuowane w wyrobisku ścianowym oraz na kombajnie węglowym, układ sygnalizujący o zagrożeniu oraz układ wyłączający urządzenia zasilane energią elektryczną w monitorowanym rejonie, znamienny tym, że do układu analitycznego (5) podłączony jest sejsmiczny system rejestrujący (1), systemu i metanometryczny (3), układ wykonawczy (6) oraz panel sygnałów ostrzegawczych (7), przy czym do sejsmicznego systemu rejestrującego (1) z co najmniej czterema sejsmometrami (8), z co najmniej czterema niskoczęstotliwościowymi geofonami (9) i z co najmniej dwoma czujnikami naprężeń (10) podłączony jest sejsmoakustyczny system rejestrujący (2) z co najmniej czterema geofonami (11) oraz układ kontroli położenia i pracy kombajnu ścianowego (4) z czujnikiem położenia kombajnu ścianowego (12).
8. 8. Układ według zastrz. 7, znamienny tym, że do systemu metanometrycznego (3) połączone są metanomierze ścianowe (14), mobilny metanomierz kombajnowy (15) oraz dwa usytuowane na wlocie i na wylocie wyrobiska ścianowego (B) stacjonarne czujniki prędkości powietrza (16) i mobilny kombajnowy czujnik prędkości powietrza (17).
9. 9. Układ według zastrz. 7 albo 8, znamienny tym, że połączenia pomiędzy układem analitycznym (5), sejsmicznym system rejestrującym (1), systemem metanometrycznym (3), układem wykonawczym (6) oraz panelem sygnałów ostrzegawczych (7) i pomiędzy sejsmicznym systemem rejestrującym (1), sejsmoakustycznym systemem rejestrującym (2), układem kontroli położenia i pracy kombajnu ścianowego (4) realizowane są kablami typu Ethernet.