AKADEMIA GÓRNICZO HUTNICZA IM. STANISŁAWA STASZICA W KRAKOWIE

TEMAT: Wydzielanie metanu do wyrobiska ścianowego w pokładzie 411

Szymon Szydłowski
Wydział Górnictwa i Geoinżynierii

Grupa 4

Kraków, 22.01.2014 r.

Zadanie nr

1. Wprowadzenie

1.1 Określenie wydzielania metanu do wyrobiska ścianowego w pokładzie 411 prowadzonego od granic z zawałem stropu i likwidacją chodnika nadścianowego w zrobach w pokładzie węgla dla danych jak poniżej:

Lp.	Pokład	Miąższość Pokładu	Odległość	Metanonośność pokładu
-	-	m	m	m^3/Mgcsw
1	409/1	1,5	0	5,7
2	409/2	1,3	15	5,4
3	410	2,0	20	5,8
eks	411	1,9	29	4,8
5	412	2,3	40	8,4
6	413/1	1,9	66	7,2
7	413/2	1,4	76	8,1
8	414/1wg	1,4	83	7,2
9	414/1wd	2,4	88	6,7
10	414/2	2,1	100	5,8
11	415	1,1	120	3,2
12	416	1,3	140	9,1

Oraz określenie możliwości prowadzenia wydobycia z tej ściany na poziomie W=3700 Mg/db.

Dla końcowej wartości metanowości ściany uwzględniono dopływ metanu z drążonego chodnika dla kolejnej ściany (prognoza metanowości wyrobiska chodnikowego).

1.2. Określenie wydzielania metanu do wyrobiska chodnikowego drążonego w świeżym prądzie powietrza dopływającym do ściany.

1.3. Dodatkowe dane:

• Długość ściany, L= 260 m,

• Kąt nachylenia pokładu, α= 7,0°,

• Chodniki przyścianowe wykonane w obudowie ŁP8/V29A

• Intensywność wydzielania z odsłoniętej powierzchni calizny węglowej q_p= 0,00017, m³/min•m²

• Wybieg ściany, L_w= 800m,

• postęp kombajnu chodnikowego, v_p= 4,7m/db,

• Długość drążonego chodnika = długość chodnika podścianowego + długość ściany

• ciężar właściwy węgla, γ= 1,33 Mg/m³

1.4 Zasady wykonania obliczeń

1.4.1. Obliczenia metanowości ściany

a) metoda KD "Barbara" W_m= 700 Mg/db

Całkowite wydzielanie metanu do wyrobiska określa się wzorem:

q = q₁ + q₂ + q₃ + q₄

gdzie:

q1 - wydzielanie metanu z urobionego węgla, m3/min,

q2 - wydzielanie metanu z czoła ściany, m3/min,

q3 - wydzielanie metanu z chodników przyścianowych, m3/min,

q4 - wydzielanie metanu z pokładów nad i podebranych, m3/min,

q₁ – wydzielanie się metanu z urobionego węgla

$q_{1} = \frac{A \bullet 0,8 \bullet W_{o}}{1440}\text{\ \ \ }{\lbrack m}^{3}/\min\rbrack$

$q_{1} = \frac{700 \bullet 0,8 \bullet 4,8}{1440} = 1,867\ \ {\lbrack m}^{3}/\min\rbrack$

q₂ – wydzielanie się metanu z czoła ściany

q₂ =  m_w • L • q_p [m³/min]

q₂ = 1, 9 • 260 • 0, 00017 = 0, 084 [m³/min]

q₄ – wydzielanie się metanu z pokładów nadebranych i podebranych (tabela 1a)

$$q_{4} = \frac{A \bullet \Sigma m_{i} \bullet \eta_{i} \bullet W_{o}}{m_{w} \bullet \gamma \bullet 1,44 \bullet 10^{5}}\text{\ \ \ }{\lbrack m}^{3}/\min\rbrack$$

gdzie:

A – wydobycie modułowe równe 700 [Mg/db]

m_i – miąższość pokładu [m]

η_i- stopień odgazowania pokładu [%]

W₀ – metanonośność pokładu [m³/Mg_csw]

m_w – miąższość eksploatowanego pokładu [m]

L – długość ściany [m]

q_p – intensywność wydzielania z odsłoniętej powierzchni calizny węglowej [m³/min∙m²]

γ - ciężar właściwy węgla [Mg/m³]

Wielkość stopnia odmetanowania pokładów nadebranych i podebranych określamy z zależności:

1. Dla pokładów podebranych

$$\eta = 64,709 \bullet \exp\left( - 0,03957 \bullet \frac{e}{m_{w}} \right)\%$$

1. Dla pokładów nadebranych

$$\eta = 54,1 \bullet exp\left( - 0,03721 \bullet \frac{e}{m_{w}} \right)\%$$

gdzie:

$\frac{e}{m_{w}}$ - umowna odległość między pokładami odprężonym a wyeksploatowanym,

e- odległość rzeczywista rozpatrywanego pokładu od pokładu eksploatowanego [m]

Tabela 1a. Prognoza wydzielania metanu do ściany w pokładzie 411 z pokładów nadległych i podległych wg metody KD "" dla wydobycia modułowego W_m= 700 Mg/db

Lp	Pokład	Miąższość pokładu, m	Odległość od pokładu eksploatowanego	Metanonośność, m^3CH4/Mgc.s.w.	Stopień odgazowania pokładu ηi, %	Ilość wydzielanego metanu do eksploatowanej ściany, q, m^3CH4/min
1	409/1	1,5	29,0	5,7	35,37	0,582
2	409/2	1,3	14,0	5,4	48,34	0,653
3	410	2	9,0	5,8	53,65	1,197
eks	411	1,9	0,0	4,8		1,951
5	412	2,3	11,0	8,4	43,62	1,621
6	413/1	1,9	37,0	7,2	26,21	0,690
7	413/2	1,4	47,0	8,1	21,55	0,470
8	414/1wg	1,4	54,0	7,2	18,79	0,364
9	414/1wd	2,4	59,0	6,7	17,04	0,527
10	414/2	2,1	71,0	5,8	13,47	0,316
11	415	1,1	91,0	3,2	9,10	0,062
12	416	1,3	111,0	9,1	6,15	0,140
Suma q	8,572
Metanowość chodnika (świeży prąd powietrza)	0,318
Razem qc	8,890

b) metoda „Wytycznych … Ministerstwa Górnictwa” W_m= 500 Mg/db

q = q₁ + q₂

q₁ – wydzielanie się metanu z urobionego węgla [m³/Mg_csw]

$q_{1} = \frac{A \bullet 0,8 \bullet W_{o}}{1440}\text{\ \ \ }{\lbrack m}^{3}/\min\rbrack$

$q_{1} = \frac{500 \bullet 0,8 \bullet 4,8}{1440}\ = 1,333\ {\lbrack m}^{3}/\min\rbrack$

q₂ – wydzielanie się metanu z pokładów nadebranych i podebranych (tabela 1b)

$$q_{2} = \frac{s \bullet A \bullet \Sigma m_{i} \bullet \eta_{i} \bullet {(W}_{\text{oi}} - 2,5)}{m_{w} \bullet \gamma \bullet 1,44 \bullet 10^{5}}\text{\ \ \ }{\lbrack m}^{3}/\min\rbrack$$

gdzie:

s – współczynnik ściśliwości podsadzki s = 1

Tabela 1b. Prognoza wydzielania metanu do ściany w pokładzie 411 z pokładów nadległych i podległych wg metody „Wytycznych … Ministerstwa Górnictwa” dla wydobycia modułowego W_m= 500 Mg/db

Lp.	Pokład	Miąższość pokładu, m	Odległość od pokładu eksploatowanego	Metanonośność, m^3CH4/Mgc.s.w.	Stopień odgazowania pokładu ηi, %	Ilość wydzielanego metanu do eksploatowanej ściany, q, m^3CH4/min
1	409/1	1,5	29,0	5,7	78	0,514
2	409/2	1,3	14,0	5,4	96	0,497
3	410	2	9,0	5,8	99	0,898
eks	411	1,9	0,0	4,8	100	1,333
5	412	2,3	11,0	8,4	73	1,361
6	413/1	1,9	37,0	7,2	18	0,221
7	413/2	1,4	47,0	8,1	8	0,086
8	414/1wg	1,4	54,0	7,2	4	0,036
9	414/1wd	2,4	59,0	6,7	1	0,014
10	414/2	2,1	71,0	5,8	0	0
11	415	1,1	91,0	3,2	0	0
12	416	1,3	111,0	9,1	0	0
Suma q	4,961
Metanowość chodnika (świeży prąd powietrza)	0,318
Razem qc	5,279

Wielkość wydzielania się metanu wg wzoru:

[m³/min]

gdzie :

a= 0,0277 • q₅₀₀

b= 0,3800  •  q₅₀₀

q₅₀₀ - metanowość dla wydobycia modułowego metody „Wytycznych…” lub q₇₀₀ – dla metody KD „”

W – wydobycie, Mg/db

1. dla metody KD "Barbara"

Tabela 2a. Prognoza wydzielania metanu do ściany w pokładzie 411 w zależności od wydobycia
wg metody KD ""

Wydobycie Mg/db	Metanowość prognozowana q, m^3CH4/min	Metanowość całkowita qc, m^3CH4/min	Metanowość względna qw, m^3CH4/Mg	Wymagana ilość powietrza m^3/min
700	8,572	8,890	18,287	896,1
1000	10,766	11,084	15,960	1117,2
1500	12,453	12,771	12,260	1287,3
2000	13,876	14,194	10,219	1430,7
2500	15,129	15,447	8,897	1557,1
3000	16,262	16,580	7,958	1671,3
3500	17,304	17,622	7,250	1776,3
3700	17,700	18,018	7,012	1816,2
4000	18,274	18,592	6,693	1874,1
4500	19,185	19,503	6,241	1965,9
5000	20,047	20,364	5,865	2052,7

Rys.1a. Prognoza wydzielania metanu do ściany w pokładzie 411 w zależności od wielkości wydobycia wg metody KD ""

1. dla metody „Wytycznych …. Ministerstwa Górnictwa”

Tabela 2b. Prognoza wydzielania metanu do ściany w pokładzie 411wg w zależności od wydobycia
wg metody wg metody „Wytycznych ....MG”

Wydobycie Mg/db	Metanowość prognozowana q, m^3CH4/min	Metanowość całkowita qc, m^3CH4/min	Metanowość względna qw, m^3CH4/Mg	Wymagana ilość powietrza m^3/min
500	4,961	5,279	15,204	532,1
1000	6,231	6,549	9,430	660,1
1500	7,208	7,526	7,224	758,6
2000	8,031	8,349	6,011	841,6
2500	8,756	9,074	5,227	914,7
3000	9,412	9,730	4,670	980,8
3500	10,015	10,333	4,251	1041,6
3700	10,244	10,562	4,111	1064,7
4000	10,577	10,895	3,922	1098,2
4500	11,104	11,422	3,655	1151,3
5000	11,602	11,920	3,433	1201,6

Rys.1b. Prognoza wydzielania metanu do ściany w pokładzie 411 w zależności od wielkości wydobycia wg metody „Wytycznych ....MG”

Wydzielanie metanu wg metod:

metoda KD "" q_c3700=18,018 m³CH₄/min

metoda „Wytycznych ....MG” q_c3700=10,562 m³CH₄/min

1.4.2. Obliczenia metanowości drążonego chodnika q_ch

1. metoda KD "Barbara"

q_ch = q₁^′ + q₂^′ + q₃^′

q₁^′− Wydzielanie metanu z urobionego węgla

$$q_{1}^{'} = \frac{v_{p} \bullet b \bullet m_{w} \bullet \gamma \bullet \left( {0,8W}_{0} \right)}{1440}\ \ \lbrack m^{3}/min\rbrack$$

$$q_{1}^{'} = \frac{4,7 \bullet 4,7 \bullet 1,9 \bullet 1,33 \bullet 0,8 \bullet 4,8}{1440} = 0,1489\ \lbrack m^{3}/min\rbrack$$

gdzie:

b - szerokośc wyrobiska w ŁP8, b= 4,7 [m]

q₂^′−Wydzielanie metanu z obnażonej powierzchni węgla

q₂^′ = b • m_w • q_p  [m³/min]

q₂^′ = 4, 7 • 1, 9 • 0, 00017 = 0, 0015 [m³/min]

q₃^′−Wydzielanie metanu z ociosów wyrobiska

q₃^′ = 2 • m_w • v_p • q_p • T  [m³/min]

T- wielkość uwzględniająca zmniejszanie się wydzielania metanu z odsłoniętej powierzchni węglowej:

T = 30k + n0, 5^t − 1

k- współczynnik przyjęty dla czasu 6 miesięcy, k= 1,7811

Czas drążenia wyrobiska:

$$n = \frac{L + L_{w}}{v_{p}} = \frac{260 + 800}{4,7} = 225,53 \rightarrow 226\ \lbrack dn\rbrack$$

t=7,52->8 [miesięcy]

T₁ = 30 • 1, 7811 + 226 • 0, 5^8 − 1 = 55, 20

q₃^′ = 2 • 1, 9 • 4, 7 • 0, 00017 • 55, 2 = 0, 1676  [m³/min]

q_ch = 0, 1489 + 0, 0015 + 0, 1676 = 0, 318 [m³/min] 

1. metoda filtracyjna

q^′ = q₁^′ + q₂^′

q₁^′− Wydzielanie metanu z urobionego węgla w przodku wyrobiska

$$q_{1}^{'} = \frac{v_{p} \bullet b \bullet m_{w} \bullet \gamma \bullet \left( {0,8W}_{0} \right)}{1440}\ \ \lbrack m^{3}/min\rbrack$$

$$q_{1}^{'} = \frac{4,7 \bullet 4,7 \bullet 1,9 \bullet 1,33 \bullet 0,8 \bullet 4,8}{1440} = 0,1489\ \lbrack m^{3}/min\rbrack$$

q₂^′−Wydzielanie metanu z ociosów wyrobiska

$$q_{2}^{'} = 4 \bullet m_{w} \bullet v_{p} \bullet q_{p} \bullet \sqrt{t}\ \ \lbrack m^{3}/min\rbrack$$

$$q_{2}^{'} = 4 \bullet 1,9 \bullet 4,7 \bullet 0,00017 \bullet \sqrt{226} = 0,091\ \lbrack m^{3}/min\rbrack$$

q^′ = 0, 1489 + 0, 091 = 0, 24  [m³/min]

Przyjmuję q_ch wyliczone metodą KD "Barbara" q_ch=0,318 [m³CH₄/min]

2. Obliczenie maksymalnego wydzielania metanu

2.1. Obliczenie maksymalnego wydzielania metanu, które można opanować środkami wentylacyjnymi

(tzw. metanowość kryterialna):

$$q_{\text{went}} = \ \frac{c_{\max} \bullet s \bullet h \bullet v_{\max} \bullet k \bullet w}{100 \bullet n}$$

gdzie :

c_max -dopuszczalna koncentracja metanu w ścianie, 2%

s - szerokość pola ściany, przyjąć s= 4,35 [m]

h -wysokość ściany= miąższości, m

v_max - dopuszczalna prędkość powietrza w ścianie, m/min

k - współczynnik uwzględniający stosunek prędkości średniej do maksymalnej, k= 0,85

w - współczynnik wykorzystania przekroju pola ściany, w= 0,6

n - współczynnik uwzględniający szczytowe wydzielanie metanu do wyrobiska ścianowego, n= 1,5

16,86

2.2 Stwierdzam, że wydobycie utrzymywane na poziomie 3700 Mg/db nie może być prowadzone bez odmetanowania, ponieważ maksymalne wydzielanie metanu, które można opanować środkami wentylacyjnymi jest mniejsze od zaprognozowanego wydzielania metanu do ściany.

2.3 Określić współczynnik minimalnej efektywności odmetanowania z zależności :

$E_{0} = \ \frac{100\ (q_{p} - q_{\text{went}})}{q_{p}} = \ \frac{100\ (18,018 - 16,86)}{18,018} = 6,42$

gdzie:

- q_p - wydzielanie metanu do wyrobiska ścianowego q_c3700 określone na podstawie prognozy dla wydobycia 3700 Mg/db wg metody KD „”, m³/min

• q_went - wydzielanie metanu do wyrobiska ścianowego możliwe do opanowania środkami wentylacyjnymi, m³/min

2.4 Określenie kątów nachylenia otworów drenażowych wg zależności:

2.4.1. Kąt nachylenia otworów w płaszczyźnie poziomej

Otwory o długości maksymalnie możliwej do uzyskania ze względów technicznych powinny być odchylone w stosunku do osi chodnika nadścianowego o kąt wynoszący maksymalnie 30° w kierunku przodku. Otwory powin­ny być wiercone parami z każdego stanowiska przy odległości pomiędzy stanowiskami wynoszącej od 3 do . Nachylenie otworu drenażowego obliczyć można z wzoru

tgϕ = sinψ • tg(60 − 0.4 • α)

tgϕ = sin30 • tg(60−0.4•7) = 0, 7758

ϕ = 37, 81

gdzie:

α - kąt nachylenia eksploatowanego pokładu,

ψ - kąt odchylenia otworu drenażowego od osi chodnika nadścianowego , ψ= 30°

Drugi z pary otworów drenażowych powinien mieć nachylenie mniejsze o 5 do 10 od obliczonego kąta dla pierwszego otworu.

2.4.2. Kąt nachylenia otworów w płaszczyźnie pionowej

Dla obszaru odgazowania w płaszczyźnie pionowej jak jest to przedstawione na rysunku kąty nachylenia obszaru desorpcji do płaszczyzny pokładu wynoszą:

β = δ_g − α

β = 61,9−7= 54,9

ε = δ_d + α

ε = 58,1 + 7= 65,1

α - kąt nachylenia eksploatowanego pokładu,

Dla warstw spągowych przyjmuje się odpowiednio kąty przeciwległe. Ponieważ wypływ gazów z warstw spągowych jest jednak mniejszy niż wynika to z obliczonego obszary desorpcji, dlatego przyjmuje się tylko połowę wartości kątów desorpcji. Poniżej wyznaczono odpowiednio kąty desorpcji w chodniku podścianowym i wentylacyjnym.

= 27,45

= 32,55

Wysokość obszaru desorpcji jest zależna od długości wyrobiska eksploatacyjnego i wyznacza się z zależności:

= 222,79 [m]

= 74,46 [m]

gdzie L jest długością wyrobiska ścianowego równą 260 metrów.

2.5 Określenie minimalnej długości otworów drenażowych z zależności:

$l = \frac{30}{\text{sinφ}}$

$$l = \frac{30}{\sin{(\beta + \alpha)}} = \ \frac{30}{sin(54,9 + 7)} = 34,01\ \lbrack m\rbrack$$

$$l = \frac{30}{\sin{(\varepsilon - \alpha)}} = \ \frac{30}{sin(65,1 - 7)} = 35,34\ \lbrack m\rbrack$$

Długości otworów drenażowych są dostatecznie duże, ponieważ dosięgają do najwyższego występującego w naszym złożu pokładu.

3. Sposoby zabezpieczenia metanometrycznego ściany o dużej metanowości (wg studiów literaturowych) – rys. 3.

Do wyrobiska ścianowego metan może dopływać z eksploatowanego pokładu w procesie urabiania i odstawy urobku, z pokładów i skał leżących zarówno nad, jak i pod eksploatowanym pokładem, znajdujących się w strefach odprężeń, a także ze zrobów wcześniej wyeksploatowanego złoża. Do sposobów zabezpieczenia metanometrycznego ściany zaliczyć można kontrolę zawartości metanu w powietrzu kopalnianym za pomocą urządzeń metanometrii automatycznej i metanomierzy przenośnych dopuszczonymi do stosowania w zakładach górniczych przy dowolnej zawartości metanu.

Pomiar urządzeniami metanometrii automatycznej
Zgodnie z obowiązującymi przepisami w wyrobiskach znajdujących się w polach metanowych II-IV kategorii stosuje się kontrolę zawartości metanu w powietrzu dodatkowo systemami metanometrii automatycznej, które wyposażone są w metanomierze:

- wyłączające spod napięcia urządzenia elektryczne,

- rejestrujące wyniki pomiarów zawartości,

- wyłączająco-rejestrujące.

Metanomierze wyłączające spod napięcia urządzenia elektryczne
Urządzenia te powinny samoczynnie wyłączać spod napięcia urządzenia elektryczne, gdy zawartość metanu w powietrzu przekroczy dopuszczalną wartość oraz jednocześnie sygnalizować w dyspozytorni metanometrycznej lub w miejscu zabudowy metanomierza zawartość metanu w powietrzu. Zabudowane są w wyrobiskach przewietrzanych lutniociągami przy wentylacji kombinowanej.

Metanomierze rejestrujące
Metanomierze te powinny rejestrować zawartość metanu w wyrobiskach oraz sygnalizować przekroczenie jego zawartości. Zabudowane są na wylocie z rejonów wentylacyjnych, w których prowadzone są roboty wybierkowe, oraz w szybach wentylacyjnych.

Metanomierze wyłączająco-rejestrujące
Wg przepisów metanomierze te powinny być zabudowane w ścianach i w wyrobiskach przewietrzanych za pomocą lutniociągów. Zabezpieczają urządzenia elektryczne zainstalowane w tych wyrobiskach oraz w ich rejonie.W razie przekroczenia zawartości 2% metanu w powietrzu wypływającym ze ściany lub zawartości 1% metanu w powietrzu dopływającym do ściany, metanomierze powinny wyłączać spod napięcia urządzenia elektryczne zabudowane w ścianie oraz w wyrobiskach przyścianowych.

 Czujnik metanomierza kontrolujące zawartość metanu w prądzie powietrza wypływającego ze ściany zabudowuje się pod stropem  w ścianie - w odległości 2 m od wyrobiska przyścianowego, jeżeli na wylocie łączą się prądy powietrza (rys. 2a). Jeżeli na wylocie nie łączą się prądy powietrza (rys. 2b), to czujnik zabudowuje się w wyrobisku przyścianowym w odległości nieprzekraczającej 10 m od wylotu ze ściany.

 

Rys. 2. Usytuowanie czujników metanomierzy w ścianie

a) na wylocie łączą się prądy powietrza b) na wylocie nie łączą się prądy powietrza

Sposobem zabezpieczenia metanometrycznego ściany jest jej odmetanowanie za pomocą otworów drenażowych usytuowanych w chodniku wentylacyjnym, a ich właściwa lokalizacja i kierunki zależą od warunków górniczo-geologicznych wybieranej ściany. Ilość metanu ujmowanego z otworów umieszczonych nad ścianą zależy od odległości danego otworu od czoła ściany (minimalny dopływ metanu do otworu występuje w odległości około 8 m przed czołem ściany podłużnej, największy jest na odcinku od czoła ściany do około 30 m poza nim). Dla skutecznego odmetanowania ścian należy utrzymywać pod depresją otwory drenażowe za czołem ściany. W przypadku wydzielania się metanu z pokładów zalegających pod eksploatowanym pokładem, wierci się także otwory drenażowe do strefy odprężonej pod eksploatowany pokład.

Sposoby przewietrzania ścian:

• Odmetanowanie ściany przewietrzanej systemem U.

Skuteczność odmetanowania 35-40 % JSW.

Zalety: Ograniczona do minimum konieczność utrzymanie wyrobisk przyścianowych. Systemy przewietrzania o minimalnym wpływie na zroby ścianowe, co ma istotne znaczenie w przypadku eksploatacji ścian o dużym zagrożeniu pożarowym. Łatwość regulacji strumienia powietrza.

• Odmetanowanie ściany przewietrzanej systemem Y:

Skuteczność odmetanowania 50-60% JSW

Zalety: Ograniczone zagrożenie metanowe w ścianie. Możliwość dowolnej regulacji strumienia powietrza. Niezależność odmetanowania od innych robót prowadzonych w ścianie. Trzy drogi ucieczkowe ze ściany.

Wady systemu: Uzależnienie efektywności odmetanowania od parametrów wentylacji. Przewietrzanie zrobów ścianowych na bardzo dużej przestrzeni. Konieczność utrzymania chodnika przyścianowego i wykonanie pasa izolacyjno-podporowego wzdłuż zrobów. Dużą pracochłonność wierceń drenażowych w przypadku zmniejszonych gabarytów wyrobiska.

• Odmetanowanie ściany z równoległego chodnika wentylacyjnego:

Skuteczność 60-70 % JSW

Zalety systemu: odsunięcie strefy metanowej w zrobach od przestrzeni roboczej. Doprowadzenie świeżego powietrza do wylotu ściany i rozrzedzenie wypływającego ze zrobów metanu. Możliwość ograniczenia zwiększonego wydzielania metanu do kanału ściany. Zwiększenie szczelności otworów drenażowych obok rury obsadowej.

Wady: wzajemne oddziaływanie chodników na siebie, co jest powodem ich zgniatania i wypiętrzania spągu. Duże straty powietrza na otamowanych przecinkach pomiędzy chodnikami. Możliwość powstania zakłóceń wentylacyjnych. Zwiększone ryzyko powstania pożaru szczelinowego w filarze między chodnikami.

• Odmetanowanie ściany z chodnika wygradzanego:

Skuteczność 60-70 % JSW

Zalety: niewielka ilość robót górniczych. Mała ilość koniecznych do utrzymania wyrobisk. Odsunięcie strefy wysokometanowej w zrobach od przestrzeni roboczej ściany. Możliwość prowadzenia aktywnego odmetanowania przestrzeni zrobowej za linią zawału ściany. Stosowanie pomocniczych urządzeń wentylacyjnych w ograniczonym zakresie.

Wady: zwiększona pracochłonność związana z koniecznością wykonania górnej wnęki kombajnowej. Konieczność pozostawienia filara węglowego w zrobach. Możliwość wzrostu zagrożenia pożarowego w zrobach na skutek pozostawienia filara.

• Odmetanowanie ściany z nadległego chodnika drenażowego:

Skuteczność do 70% JSW

Zalety systemu: bardzo wysoka efektywność odmetanowania. Utrzymanie strefy wysokometanowej w zrobach w dostatecznej odległości od przestrzeni roboczej. Duża elastyczność systemu odmetanowania w odniesieniu do zmian metanowości bezwzględnej. Eliminacja konieczności prowadzenia wierceń drenażowych w czasie eksploatacji. Brak wpływu na stan zagrożenia pożarowego. Wady: duży koszt wynikający z wykonania dodatkowego wyrobiska. Konieczność wykonania wszystkich prac w chodniku drenażowym przed rozpoczęciem eksploatacji ściany.

Niekiedy prowadzi się odmetanowanie bez wiercenia otworów. W miarę eksploatacji pokładu i spowodowanego tym odprężenia górotworu odciąga się metan spoza tamy gazociągiem na powierzchnię. Kosztowne drążenie chodnika w stropie zastępuje się czasem jednym lub kilkoma odwiertami poziomymi o dużej średnicy.

W celu zmniejszenia ilości wydzielającego się metanu w przodku stosuje się również w pewnych przypadkach metodę polegającą na wtryskiwaniu do calizny wody pod ciśnieniem, otworami równoległymi do czoła ściany z chodnika wyprzedzającego.

Metan może przedostawać się niejednokrotnie do wyrobisk górniczych ze zrobów, dlatego w celu stworzenia bezpiecznych warunków pracy często odmetanowuje się zroby.

Zastosowany sposób odmetanowania zależy od sposobu prowadzenia ściany, jednakże zawsze efektywnośc odmetanowania wzrasta, gdy ogranicza się dopływy metanu z kilku źródeł, realizuje się to poprzez:

1. drenaż samego pokładu, w którym prowadzi się eksploatację,

2. drenaż zrobów przyścianowych

3. drenaż pokładów sąsiednich podbudowanych i nadbudowanych przez prowadzoną eksploatację

4. drenaż chodników przyścianowych

4. Podsumowanie i wnioski końcowe.

Dla metody Kopalni Doświadczalnej „Barbara” prognozowane wydzielanie metanu ($Q_{c3700} = \ 18,018\ \lbrack\frac{m^{3}\text{CH}_{4}}{\min}\rbrack$) jest wyższe niż dla metody „Wytycznych Ministerstwa Górnictwa”

($Q_{c3700} = \ 10,562\ \lbrack\frac{m^{3}\text{CH}_{4}}{\min}\rbrack$).

Na podstawie przeprowadzonych przeze mnie obliczeń mogę stwierdzić, że metodą Kopalni Doświadczalnej „Barbara” wyniki prognozy wydzielania metanu do ściany dla danego wydobycia są o około 1,7 razy większe niż w przypadku obliczeń metodą „Wytycznych ....MG”.

Różnice występują również przy prognozie wydzielania metanu do drążonego chodnika. Metodą KD „Barbara” uzyskano $q_{\text{ch}} = 0,318\ \left\lbrack \frac{m^{3}}{\min} \right\rbrack$, a metodą filtracyjną $q_{\text{ch}} = 0,24\ \left\lbrack \frac{m^{3}}{\min} \right\rbrack$. Tak więc, w przypadku obliczeń prognozy wydzielania metanu do drążonego chodnika, metoda Kopalni Doświadczalnej Barbara wykazuje wartość q_ch o około 1,3 razy większe od q_ch wyliczonego metodą filtracyjną .

Jednocześnie można oznajmić, że wydobycie utrzymywane na poziomie 3700 Mg/db nie może być prowadzone bez odmetanowania, ponieważ maksymalne wydzielanie metanu, które można opanować środkami wentylacyjnymi jest mniejsze od zaprognozowanego wydzielania metanu do ściany. Aby zapewnić bezpieczne prowadzenie wydobycia na poziomie 3700 Mg/db, konieczne jest wykonanie odmetanowania.

Bezpieczny poziom wydobycia z uwagi na zagrożenie metanowe bez odmetanowania to 3000 Mg/db wg metody KD „Barbara”. Wg metody „Wytycznych Ministerstwa Górnictwa” wydobycie na poziomie 3700 Mg/db może się odbyć, bez środków odmetanowania.

Uwzględniając zagrożenie metanowe przy wydobyciu 3700 należy doprowadzić do ściany

1816,2 m³/min powietrza wg metody KD „Barbara”, natomiast 1064,7 m³/min powietrza wg metody „Wytycznych ....MG”.

Odmetanowanie w trakcie eksploatacji ściany powinno być wykonywane z odpowiednim wyprzedzeniem . Otwory drenażowe należy wykonywać, gdy nie jest prowadzona eksploatacja lub gdy prace związane z wykonaniem otworów nie będą utrudniały eksploatacji.

Prognozowanie zagrożenia metanowego powinno stanowić podstawę podejmowania kluczowych decyzji związanych z zagrożeniem metanowym, takich jak:

• głównych decyzji inwestycyjnych dotyczących modelu kopalni

• wprowadzenia odmetanowania

• zastosowania specjalnych systemów przewietrzania

• doboru wentylatorów głównych

• ustalenia kolejności eksploatacji

• sposobu kierowania stropem

• zmniejszenia postępu wyrobiska

• zmiany kierunku eksploatacji

Wyżej wymienione decyzje wchodzą w zakres problematyki „aktywnej prognozy metanowości” i łączy je poszukiwanie optymalnego rozwiązania w oparciu o znajomość kształtowania się zagrożenia metanowego w czasie.

Przepisy górnicze regulują kwestię odmetanowania następująco: „W kopalniach metanowych eksploatujących pokłady zaliczone do IV kategorii zagrożenia metanowego należy stosować odmetanowanie górotworu”.