PL235596B1 - Sposób oceny zagrożenia i przewidywania wyrzutów gazów i skał w przestrzeni geologicznej - Google Patents

Sposób oceny zagrożenia i przewidywania wyrzutów gazów i skał w przestrzeni geologicznej Download PDF

Info

Publication number
PL235596B1
PL235596B1 PL420718A PL42071817A PL235596B1 PL 235596 B1 PL235596 B1 PL 235596B1 PL 420718 A PL420718 A PL 420718A PL 42071817 A PL42071817 A PL 42071817A PL 235596 B1 PL235596 B1 PL 235596B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
isotope
gas
measured
content
gases
Prior art date
Application number
PL420718A
Other languages
English (en)
Other versions
PL420718A1 (pl
Inventor
Mariusz Jędrysek
Mariusz Orion Jędrysek
Original Assignee
Univ Wroclawski
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Univ Wroclawski filed Critical Univ Wroclawski
Priority to PL420718A priority Critical patent/PL235596B1/pl
Publication of PL420718A1 publication Critical patent/PL420718A1/pl
Publication of PL235596B1 publication Critical patent/PL235596B1/pl

Links

Landscapes

  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)
  • Emergency Alarm Devices (AREA)

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób oceny zagrożenia i przewidywania wyrzutów gazów i skał w przestrzeni geologicznej, przeznaczony do stosowania w kopalniach podziemnych i wyrobiskach w kontekście śledzenia zmian charakterystyki geochemiczno- izotopowej składników atmosfery kopalnianej i ostrzegania załóg górniczych przed wyrzutami gazów i skał.
Sposób i urządzenie do automatycznego wykrywania wyrzutu metanu i skał znane są z polskiego zgłoszenia patentowego nr P.388788. Sposób polega na tym, że ocenia się wzrost stężenia metanu, ciśnienia powietrza i sygnał akustyczny i na podstawie korelacji zmian tych trzech parametrów ocenia się prawdopodobieństwo wystąpienia wyrzutu metanu i skał. Urządzenie składa się z komory pomiarowej, mikroprocesorowego układu pomiarowego, układu zasilania oraz wyświetlacza, przyłączonych do układu kontrolno-transmisyjnego, połączonego linią teletechniczną z centralą na powierzchni, przy czym komora pomiarowa wyposażona jest w czujnik stężenia metanu i ciśnienia barometrycznego oraz mikrofon.
Sposób wykrywania wyrzutu węgla i wybuchu gazu znany z chińskiego zgłoszenia patentowego nr CN105181017, stosowany jest w górnictwie podziemnym z wykorzystaniem urządzeń pomiarowych takich jak czujniki stężeń gazów, ciśnienia atmosferycznego, temperatury, wilgotności i innych. Wielofunkcyjne urządzenie do pomiaru gazu w odwiercie znane rozwiązanie z chińskiego zgłoszenia patentowego nr CN105221181, dotyczy pomiarów stężeń metanu, tlenu, tlenku węgla oraz ditlenku węgla. Układ i sposób przewidywania ryzyka wyrzutu węgla i gazu w kopalni w czasie rzeczywistym znane z chińskiego opisu patentowego nr CN101787897, dotyczą pomiarów naprężeń podłoża. Sposób alarmowania przed wyrzutem węgla i wybuchem gazu w przodku węglowym znany z chińskiego zgłoszenia patentowego nr CN104405443, dotyczy pomiarów kierunku i siły wiatru.
Istota sposobu według wynalazku polega na tym, że dla danej przestrzeni geologicznej mierzy się skład geochemiczno-izotopowy mieszaniny gazów i ewentualnie analizuje się zawartość izotopomerów w mieszaninie gazów, a na podstawie zmierzonych wartości ustala się wartości graniczne dla poszczególnych gazów w mieszaninie, następnie kontroluje się skład geochemiczno-izotopowy mieszaniny gazów, w tym celu mieszaninę gazów kopalnianych zasysa się co najmniej jednym króćcem usytuowanym w pobliżu przodka i/lub wyrobiska i kieruje przewodami gazowymi do analizatora gazów, w którym mieszaninę gazów poddaje się analizie geochemiczno-izotopowej, w wyniku czego mierzy się stosunek zawartości izotopu cięższego do zawartości izotopu lżejszego badanego pierwiastka w uwalnianych gazach w przestrzeni geologicznej, a zmierzone wartości porównuje się z wartościami granicznymi ustalonymi dla tej przestrzeni geologicznej, w przypadku przekroczenia wartości zmierzonych w stosunku do wartości granicznych uruchamia się sygnał alarmowy.
Korzystnie, mierzy się stosunek zawartości izotopu cięższego do zawartości izotopu lżejszego danego pierwiastka w mieszaninie gazów kopalnianych zawierających gaz wybrany z grupy ditlenek węgla, metan, etan, propan, butan, pentan, heksan, azot, wodór, hel, tlenki siarki, siarkowodór, tlenki azotu, amoniak i para wodna.
Korzystnie, mierzy się stosunek zawartości izotopu 13C do zawartości izotopu 12C w mieszaninie gazów kopalnianych.
Korzystnie, mierzy się stosunek zawartości izotopu 2H do zawartości izotopu 1H w mieszaninie gazów kopalnianych.
Korzystnie, mierzy się stosunek zawartości izotopu 3H do zawartości izotopu 1H w mieszaninie gazów kopalnianych.
Korzystnie, mierzy się stosunek zawartości izotopu 18O do zawartości izotopu 16O w mieszaninie gazów kopalnianych.
Korzystnie, mierzy się stosunek zawartości izotopu 15N do zawartości izotopu 14N w mieszaninie gazów kopalnianych.
Korzystnie, mierzy się stosunek zawartości izotopu 34S do zawartości izotopu 32S w mieszaninie gazów kopalnianych.
Korzystnie, w mieszaninie gazów kopalnianych mierzy się stężenia gazów wybranych z grupy ditlenek węgla, metan, etan, propan, butan, pentan, heksan, azot, wodór, hel, tlenki siarki, siarkowodór, tlenki azotu, amoniak, argon i para wodna, po czym poddaje się analizie geochemiczno-izotopowej.
Korzystnie, mieszaniny gazów kopalnianych poddaje się ciągłej analizie geochemiczno-izotopowej.
PL 235 596 B1
Korzystnie, mieszaniny gazów kopalnianych próbkuje się, po czym poddaje się analizie geochemiczno-izotopowej.
Korzystnie, mierzy się prędkość zmian stosunku zawartości izotopu cięższego do zawartości izotopu lżejszego danego pierwiastka w mieszaninie gazów kopalnianych.
Korzystnie, mieszaninę gazów kopalnianych odpyla się w filtrze odpylającym osadzonym w przewodzie gazowym i/lub osusza w osuszaczu osadzonym w przewodzie gazowym, po czym odpyloną i/lub osuszoną mieszaninę gazów kopalnianych kieruje do analizatora gazów.
Sposób oceny zagrożenia i przewidywania wyrzutów gazów i skał w przestrzeni geologicznej według wynalazku umożliwia prowadzenie ciągłej oceny systemu ostrzegania przed wyrzutami gazów i skał, a przez to wyznaczenie ryzyka prowadzenia robót eksploatacyjnych w kontekście zagrożenia dla załóg górniczych oraz sprzętu. Nawet niewielka nieszczelność i migracja gazów o innej charakterystyce izotopowej wzdłuż stref spękań i powstających nieciągłości powoduje mierzalny efekt izotopowy i/lub zmiany stężeń gazów. Odchylenie wartości składu izotopowego gazów w atmosferze kopalnianej np. metanu i ditlenku węgla, na tle zmiany stężeń tych gazów w atmosferze kopalnianej skutkuje alarmem dla załóg górniczych. Alarm, o którym mowa, jest bezpośrednio związany z pojawieniem się zmian implikujących wzrost zagrożenia wyrzutami gazów i skał w bezpośrednim otoczeniu prowadzenia pomiarów w kopalni. Kluczowe parametry geochemiczno-izotopowe wykazują skokowe lub narastające zmiany w mierzonych wartościach składu izotopowego i/lub stężeń gazów w atmosferze kopalnianej. Ewentualne zmiany wynikają z mieszania gazów o znanej charakterystyce izotopowej (tło atmosfery kopalnianej) z gazami o innej charakterystyce izotopowej uwalnianych np. z pułapek gazowych w górotworze. Uwalnianie gazów z poszczególnych partii górotworu i ich sączenie powoduje znaczące efekty izotopowe przy nawet nieistotnej zmianie stężenia gazów. Oznacza to, że z dużym prawdopodobieństwem można ostrzegać załogi prowadzące prace podziemne (drążenie, wydobycie) o zbliżaniu się do strefy skał górotworu o wyjątkowo dużym nasyceniu gazami co niechybnie może doprowadzić do katastrofalnego w skutkach wyrzutu gazów, a co za tym idzie i skał, a czasem także wybuchu gazów i pyłów. Takie ostrzeżenie liczone jest w sekundach, minutach lub godzinach co daje czas na opuszczenie stanowisk pracy przez załogi górnicze i inne osoby znajdujące się w monitorowanej przestrzeni geologicznej. Dalsze obserwacje zmian parametrów geochemiczno-izotopowych są podstawą do podjęcia decyzji o powrocie ludzi w strefę potencjalnego zagrożenia, a także o wznowieniu prac drążeniowych, geologicznych i górniczych.
Przedmiot wynalazku objaśniony jest w przykładzie wykonania.
P r z y k ł a d 1
Sposób oceny zagrożenia i przewidywania wyrzutów gazów i skał w przestrzeni geologicznej polega na tym, że dla danej przestrzeni geologicznej mierzy się skład geochemiczno-izotopowy mieszaniny gazów, a na podstawie zmierzonych wartości ustala się wartości graniczne dla poszczególnych gazów w mieszaninie, następnie kontroluje się skład geochemiczno-izotopowy mieszaniny gazów. W tym celu mieszaninę gazów kopalnianych zasysa się co najmniej jednym króćcem usytuowanym w pobliżu przodka i/lub wyrobiska i kieruje przewodami gazowymi do analizatora gazów, w którym mieszaninę gazów poddaje się analizie geochemiczno-izotopowej, w wyniku czego mierzy się stosunek zawartości izotopu 13C i 18O do zawartości izotopu 12C i 16O w ditlenku węgla w uwalnianych gazach w przestrzeni geologicznej. Zmierzone wartości porównuje się z wartościami granicznymi ustalonymi dla tej przestrzeni geologicznej, w przypadku przekroczenia wartości zmierzonych w stosunku do wartości granicznych uruchamia się sygnał alarmowy. Ponadto mieszaniny gazów kopalnianych poddaje się ciągłej analizie geochemiczno-izotopowej oraz mierzy się prędkość zmian stosunku zawartości izotopu cięższego do zawartości izotopu lżejszego danego pierwiastka w mieszaninie gazów kopalnianych.
P r z y k ł a d 2
Sposób oceny zagrożenia i przewidywania wyrzutów gazów i skał w przestrzeni geologicznej przebiega jak w przykładzie pierwszym z tą różnicą, że w mieszaninie gazów kopalnianych mierzy się stężenie ditlenku węgla, po czym poddaje się analizie geochemiczno-izotopowej, przy czym analizie geochemiczno-izotopowej w analizatorze gazów, poddaje się mieszaninę gazów kopalnianych, którą wcześniej odpyla się w filtrze odpylającym osadzonym w przewodzie gazowym.
P r z y k ł a d 3
Sposób oceny zagrożenia i przewidywania wyrzutów gazów i skał w przestrzeni geologicznej przebiega jak w przykładzie pierwszym albo drugim z tą różnicą, że mieszaniny gazów kopalnianych próbkuje się, po czym poddaje się analizie geochemiczno-izotopowej. Ponadto mieszaninę gazów ko
PL 235 596 B1 palnianych osusza się w osuszaczu osadzonym w przewodzie gazowym, po czym osuszoną mieszaninę gazów kopalnianych kieruje się do analizatora gazów. Ponadto analizuje się zawartość izotopomerów w mieszaninie gazów.
P r z y k ł a d 4
Sposób oceny zagrożenia i przewidywania wyrzutów gazów i skał w przestrzeni geologicznej przebiega jak w przykładzie pierwszym albo drugim z tą różnicą, że mieszaninę gazów kopalnianych odpyla się w filtrze odpylającym osadzonym w przewodzie gazowym i osusza w osuszaczu osadzonym w przewodzie gazowym, po czym odpyloną i osuszoną mieszaninę gazów kopalnianych kieruje do analizatora gazów.
Sposób oceny zagrożenia i przewidywania wyrzutów gazów i skał w przestrzeni geologicznej przedstawione są na przykładzie pomiaru stosunku zawartości izotopu 13C i 18O do zawartości izotopu 12C i 16O w ditlenku węgla, analogicznie przebiega sposób mierzenia stosunku zawartości izotopu cięższego do zawartości izotopu lżejszego danego pierwiastka w mieszaninie gazów kopalnianych dla każdego gazu wybranego z grupy: metan, etan, propan, butan, pentan, heksan, azot, wodór, hel, tlenki siarki, siarkowodór, tlenki azotu, amoniak i para wodna. Najczęściej w mieszaninie gazów kopalnianych mierzy się stosunek zawartości izotopu 13C do zawartości izotopu 12C, zawartości izotopu 2H do zawartości izotopu 1H, zawartości izotopu 3H do zawartości izotopu 1H, zawartości izotopu 18O do zawartości izotopu 16O, zawartości izotopu 15N do zawartości izotopu 14N oraz zawartości izotopu 34S do zawartości izotopu 32S. Podobnie do pomiaru stężenia ditlenku węgla w mieszaninie gazów kopalnianych, mierzy się stężenia gazów wybranych z grupy: metan, etan, propan, butan, pentan, heksan, azot, wodór, hel, tlenki siarki, siarkowodór, tlenki azotu, amoniak, argon i para wodna.

Claims (13)

  1. Zastrzeżenia patentowe
    1. Sposób oceny zagrożenia i przewidywania wyrzutów gazów i skał w przestrzeni geologicznej, znamienny tym, że dla danej przestrzeni geologicznej mierzy się skład geochemiczno-izotopowy mieszaniny gazów i ewentualnie analizuje się zawartość izotopomerów w mieszaninie gazów, a na podstawie zmierzonych wartości ustala się wartości graniczne dla poszczególnych gazów w mieszaninie, następnie kontroluje się skład geochemiczno-izotopowy mieszaniny gazów, w tym celu mieszaninę gazów kopalnianych zasysa się co najmniej jednym króćcem usytuowanym w pobliżu przodka i/lub wyrobiska i kieruje przewodami gazowymi do analizatora gazów, w którym mieszaninę gazów poddaje się analizie geochemiczno-izotopowej, w wyniku czego mierzy się stosunek zawartości izotopu cięższego do zawartości izotopu lżejszego badanego pierwiastka w uwalnianych gazach w przestrzeni geologicznej, a zmierzone wartości porównuje się z wartościami granicznymi ustalonymi dla tej przestrzeni geologicznej, w przypadku przekroczenia wartości zmierzonych w stosunku do wartości granicznych uruchamia się sygnał alarmowy.
  2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że mierzy się stosunek zawartości izotopu cięższego do zawartości izotopu lżejszego danego pierwiastka w mieszaninie gazów kopalnianych zawierających gaz wybrany z grupy ditlenek węgla, metan, etan, propan, butan, pentan, heksan, azot, wodór, hel, tlenki siarki, siarkowodór, tlenki azotu, amoniak, para wodna i innych w zależności od geochemii gazów w obserwowanej przestrzeni geologicznej.
  3. 3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że mierzy się stosunek zawartości izotopu 13C do zawartości izotopu 12C w mieszaninie gazów kopalnianych.
  4. 4. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że mierzy się stosunek zawartości izotopu 2H do zawartości izotopu 1H w mieszaninie gazów kopalnianych.
  5. 5. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że mierzy się stosunek zawartości izotopu 3H do zawartości izotopu 1H w mieszaninie gazów kopalnianych.
  6. 6. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że mierzy się stosunek zawartości izotopu 18O do zawartości izotopu 16O w mieszaninie gazów kopalnianych.
  7. 7. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że mierzy się stosunek zawartości izotopu 15N do zawartości izotopu 14N w mieszaninie gazów kopalnianych.
  8. 8. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że mierzy się stosunek zawartości izotopu 34S do zawartości izotopu 32S w mieszaninie gazów kopalnianych.
    PL 235 596 B1
  9. 9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w mieszaninie gazów kopalnianych mierzy się stężenia gazów wybranych z grupy ditlenek węgla, metan, etan, propan, butan, pentan, heksan, azot, wodór, hel, tlenki siarki, siarkowodór, tlenki azotu, amoniak, argon i para wodna, po czym poddaje się analizie geochemiczno-izotopowej.
  10. 10. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że mieszaniny gazów kopalnianych poddaje się ciągłej analizie geochemiczno-izotopowej.
  11. 11. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że mieszaniny gazów kopalnianych próbkuje się, po czym poddaje się analizie geochemiczno-izotopowej.
  12. 12. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że mierzy się prędkość zmian stosunku zawartości izotopu cięższego do zawartości izotopu lżejszego danego pierwiastka w mieszaninie gazów kopalnianych.
  13. 13. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że mieszaninę gazów kopalnianych odpyla się w filtrze odpylającym osadzonym w przewodzie gazowym i/lub osusza w osuszaczu osadzonym w przewodzie gazowym, po czym odpyloną i/lub osuszoną mieszaninę gazów kopalnianych kieruje do analizatora gazów.
PL420718A 2017-03-02 2017-03-02 Sposób oceny zagrożenia i przewidywania wyrzutów gazów i skał w przestrzeni geologicznej PL235596B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL420718A PL235596B1 (pl) 2017-03-02 2017-03-02 Sposób oceny zagrożenia i przewidywania wyrzutów gazów i skał w przestrzeni geologicznej

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL420718A PL235596B1 (pl) 2017-03-02 2017-03-02 Sposób oceny zagrożenia i przewidywania wyrzutów gazów i skał w przestrzeni geologicznej

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL420718A1 PL420718A1 (pl) 2018-09-10
PL235596B1 true PL235596B1 (pl) 2020-09-07

Family

ID=63445874

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL420718A PL235596B1 (pl) 2017-03-02 2017-03-02 Sposób oceny zagrożenia i przewidywania wyrzutów gazów i skał w przestrzeni geologicznej

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL235596B1 (pl)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109915210B (zh) * 2019-03-16 2020-09-11 管炜 一种煤矿自燃监测报警降温装置及使用方法
CN111485946A (zh) * 2020-04-17 2020-08-04 贵州工程应用技术学院 一种采煤工作面瓦斯突出危险性动态分析方法

Also Published As

Publication number Publication date
PL420718A1 (pl) 2018-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Yuan et al. CO and CO2 emissions from spontaneous heating of coal under different ventilation rates
Krevor et al. Rapid detection and characterization of surface CO2 leakage through the real-time measurement of δ13 C signatures in CO2 flux from the ground
PL228634B1 (pl) Sposób i układ do wykrywania i minimalizacji zagrożenia metanowego w rejonie ściany wydobywczej
Wasilewski Influence of barometric pressure changes on ventilation conditions in deep mines
Lebecki et al. Continuous dust monitoring in headings in underground coal mines
PL235596B1 (pl) Sposób oceny zagrożenia i przewidywania wyrzutów gazów i skał w przestrzeni geologicznej
Susanto et al. Field test study on leakage monitoring at a geological CO2 storage site using hydrogen as a tracer
RU2528807C1 (ru) Способ прогноза риска взрывов метана и пыли в шахтах
Portola et al. Detection and location of places of spontaneous combustion of coal in mines due to gas anomalies on the earth’s surface
Baris et al. Atmospheric monitoring systems in underground coal mines revisited: A study on sensor accuracy and location
Kobylkin et al. Studies of methane inflow from longwall floor into the mine atmosphere
Hartami et al. An Analysis of Blasthole Condition towards Toxic Fumes Generation from Blasting Activities in Surface Mine
Timofeeva et al. Assessing the unaccounted environmental pressure caused by endogenous fires on the rock dumps of Kuzbass Overburden Rocks
RU2700142C1 (ru) Способ прогноза взрывоопасности выработанного пространства очистного забоя
RU2844293C1 (ru) Способ обнаружения очагов подземных пожаров
Mohalik et al. Critical appraisal to assess the extent of fire in old abandoned Coal Mine Areas-Indian Context
Jones et al. Continuous monitoring of natural CO2 emissions near Rome–lessons for low-level CO2 leakage detection
Protasov et al. Study of the parameters of spontaneous fire seats in coal pit rock dumps
Gromyka et al. Review of applicability of using indicator gas coefficients for determining the temperature of the place of spontaneous combustion of coal
Griffin Utilization and implementation of atmospheric monitoring systems in United States underground coal mines and application of risk assessment
RU2130556C1 (ru) Способ прогноза выбросоопасности горных пород
Trenczek et al. Research and analysis of monitoring records to determine the causes of the disaster in underground mining
Kumar et al. Study of detection techniques for heating of coal in underground coal mines
Murphy et al. Attenuation and duration of seismic signals generated from controlled methane and coal dust explosions in an underground mine
SU1684524A1 (ru) Способ локации очагов подземных пожаров