Source apportionment of methane emissions from the Upper Silesian Coal Basin using isotopic signatures

Anthropogenic emissions are the primary source of the increase in atmospheric methane (CH4) levels. However, estimates of anthropogenic CH4 emissions still show large uncertainties at global and regional scales. Differences in CH4 isotopic source signatures δ13C and δ2H can help to constrain different source contributions (e.g., fossil, waste, agriculture). The Upper Silesian Coal Basin (USCB) represents one of the largest European CH4 emission regions, with more than 500 Gg CH4 yr−1 released from more than 50 coal mine ventilation shafts, landfills, and wastewater treatment plants. During the CoMet (Carbon Dioxide and Methane Mission) campaign in June 2018 methane observations were conducted from a variety of platforms including aircraft and cars to quantify these emissions. Besides the continuous sampling of atmospheric methane concentration, numerous air samples were taken from inside and around the ventilation shafts (1–2 km distance) and aboard the High Altitude and Long Range Research Aircraft (HALO) and DLR Cessna Caravan aircraft, and they were analyzed in the laboratory for the isotopic composition of CH4. The airborne samples downwind of the USCB contained methane from the entire region and thus enabled determining the mean signature of the USCB accurately. This mean isotopic signature of methane emissions was -50.9±0.7 ‰ for δ13C and -226±9 ‰ for δ2H. This is in the range of previous USCB studies based on samples taken within the mines for δ13C but more depleted in δ2H than reported before. Signatures of methane enhancements sampled upwind of the mines and in the free troposphere clearly showed the influence of biogenic sources. We determined the source signatures of individual coal mine ventilation shafts using ground-based samples. These signatures displayed a considerable range between different mines and also varied for individual shafts from day to day. Different layers of the USCB coal contain thermogenic methane, isotopically similar to natural gas, and methane formed through biogenic carbonate reduction. The signatures vary depending on what layer of coal is mined at the time of sampling. Mean shaft signatures range from −60 ‰ to −42 ‰ for δ13C and from −200 ‰ to −160 ‰ for δ2H. A gradient in the signatures of subregions of the USCB is reflected both in the aircraft data and in the ground samples, with emissions from the southwest being most depleted in δ2H and emissions from the south being most depleted in δ13C, which is probably associated with the structural and lithostratigraphic history of the USCB and generation and migration processes of methane in the coal. The average signature of -49.8±5.7 ‰ in δ13C and -184±32 ‰ in δ2H from the ventilation shafts clearly differs from the USCB regional signature in δ2H. This makes a source attribution using δ2H signatures possible, which would not be possible with only the δ13C isotopic signatures. We assume that the USCB plume mainly contains fossil coal mine methane and biogenic methane from waste treatment, because the USCB is a highly industrialized region with few other possible methane sources. Assuming a biogenic methane signature between and −320 ‰ and −280 ‰ for δ2H, the biogenic methane emissions from the USCB account for 15 %–50 % of total emissions. The uncertainty range shows the need of comprehensive and extensive sampling from all possible source sectors for source apportionment. The share of anthropogenic–biogenic emissions of 0.4 %–14 % from this densely populated industrial region is underestimated in commonly used emission inventories. Generally, this study demonstrates the importance of δ2H-CH4 observations for methane source apportionment in regions with a mix of thermogenic and biogenic sources and, especially in our case, where the δ13C signature of the coal mine gas has a large variability.</p

State of salinity in the Odra river behind the "Olza" interceptor-sewer in connection with its flow and atmospheric conditions

W artykule skupiono się na określeniu zależności zasolenia rzeki Odry od jej przepływu i warunków atmosferycznych. Silne zasolenie rzeki jest wynikiem wprowadzania do niej wód kopalnianych odprowadzanych z obszaru południowo-zachodniej części GZW za pośrednictwem kolektora "Olza". W artykule podzielono przepływy na pięć kategorii i przypisano im możliwe do uzyskania klasy czystości ze względu na jony chlorkowe. Na podstawie wyznaczonych za pomocą programu komputerowego "Dyspozytor" marginesów przepływu i na podstawie przynależności rzeki do danej klasy czystości określono, jaki wpływ na stan zasolenia wywiera proces retencjonowania i dozowania wody kopalnianej z kolektora. Ustalono również, w jakich warunkach można dotrzymać najwyższych, a w jakich najniższych norm czystości w rzece ze względu na jony chlorkowe.This article treats about the state of salinity in Odra river in connection with its flow and atmospheric conditions. Very high chlorides concentration in the river is a consequence of dropping into its water highly contaminated mine waters form the south - western part of Upper Silesian Coal Basin. Mine waters are transported through the interceptor sewer called "Olza". The author divides the river flows on the five categories and classifies them due to the exact water classes. Taking into consideration flow margins calculated by using the computer program called "Dyspozytor" and river absorptiveness due to the specific water class, it was possible to estimate the influence of dosing and retaining on the state of river waters salinity. It was also possible to state in which conditions there is a chance to keep the highest water class and in which there is no such a chance

The influence of "Olza" retaining-dose system modernization on the Odra, Olza and Lesnica Rivers' water quality

W artykule przedstawiono zagadnienia związane z wpływem przeprowadzonej modernizacji sytemu retencyjno-dozującego (kolektora) "Olza" na jakość wód rzeki Odry, Olzy i Leśnicy. Silnie zanieczyszczone jonami chlorkowymi, siarczanowymi wody kopalniane odprowadzane z kopalń południowo-zachodniej części Górnośląskiego Zagłębia Węglowego (GZW), za pośrednictwem kolektora, wywierają niekorzystny wpływ na ekosystem rzeczny. Szczególnie groźne są silne wahania stężeń jonów chlorkowych, które zaburzają równowagę biologiczną eko-systemu, narażając na wyginięcie różne gatunki roślin i zwierząt. Uruchomienie bezpośredniego odprowadzania wód kopalnianych do rzeki Odry za pomocą systemu zrzutowego zainstalowanego w dnie rzeki zapewniło odpowiednie wymieszanie wód kopalnianych z jej wodami na krótkim 100-metrowym odcinku. System wyposażony jest w 51 dysz rozmieszczonych między prawym i lewym brzegiem rzeki. Takie rozwiązanie pozwoliło uniknąć silnych wahań stężeń, przede wszystkim jonów chlorkowych, i uchroniło florę i faunę rzeki Odry przed wyniszczeniem. Uruchomienie zmodernizowanego odcinka kolektora wyeliminowało również konieczność odprowadzania wód kopalnianych do Odry za pośrednictwem rzek Leśnicy i Olzy. Przyczyniło się to do znaczącej poprawy jakości wód tych rzek i powolnego odbudowania się ich ekosystemu.This article treats about the influence of dropping system "Olza" modernization on the Odra, Lesnica and Olza rivers ecosystem. Both, Leśnica and Olza were the most jeopardize ones, taking into consideration the fact that the mine waters were directly thrown to their waters. Strongly contaminated, mostly with chlorides and sulphates, mine waters, transported through the interceptor-sewer, managed to destroy the whole rivers ecosystem. Huge chloride fluctuations were the cause of biological balance dysfunction. Most of animals and plants species were destroyed. The brake through came after the new dropping system was activated. The new system was placed in the bottom of Odra river and was equipped with 51 nozzles settled down between two river banks. The new system allowed to eliminate the contamination of the Leśnica and Olza rivers and prevented their flora and fauna from total distraction. It also allowed to mix the mine and the river waters just after the drop. It led to the elimination of huge chloride fluctuation in the Odra river and had a huge impact on its quality improvement

Sedimentation of barium sulphate in settler as a method of limitation of solid residues in Jankowice outflow pipe-line

Zjawisko wytrącania się w rurociągach kolektora "Olza" osadów stałych siarczanu baru stanowi poważne zagrożenie dla ich stanu technicznego. Wprowadzanie odpowiednich metod ograniczenia ilości tych osadów pozwala rozwiązać ten problem. Należy pamiętać jednak, że nie każda metoda neutralizacji znajdzie swoje zastosowanie w wybranych kopalniach. Z punktu widzenia kopalni Jankowice najskuteczniejsza wydaje się być metoda sedymentacji osadów w zbiornikach przykopalnianych. Poznanie mechanizmu przebiegu sedymentacji, przy pomocy metody symulacji numerycznej, pozwoliło w przybliżony sposób określić jego efektywność. Jej wartość przy średnicy cząstek 7ź10-6 m wynosi 99%. Problemem jest jednak fakt, niema możności dokładnego określenia średnicy cząsteczek siarczanu baru. Przebieg procesu sedymentacji w osadniku ściśle zależy od jego geometrii i rozmieszczenia otworów wlotowych i wylotowych, a to ma wpływ na czas przebywania cząstek w osadniku. W przypadku osadnika kopalni Jankowice pomiary stężeń jonów baru i siarczanowych na wlocie i wylocie potwierdziły, że proces sedymentacji przebiega praktycznie ze 100% efektywnością. Połączenie chemicznej analizy procesu sedymentacji z analizą jego przebiegu metodą symulacji numerycznej, a także systematyczną kontrolą stężeń jonów na wlocie i wylocie z osadnika stwarza możliwości zastosowania tej metody w innych kopalniach, jak również wykorzystania jej przy projektowaniu nowych zbiorników, tak aby zapewnić najlepsze parametry procesu.The article treats about the process of barium sulphate deposits flow through the Jankowice's settling tank. "Jankowice" coal mine transports its mine waters through the "Olza" retaining-dose system. The waters' chemical character strongly depends on the hydrological lay of land of the south-western part of Upper Silesia. The different chemical character of transported waters is a main reason for precipitation of solid sediments in the interceptor-sewer's pipe-lines. This leads to their overgrowingwith sediment, increasing of water pumping energy and, in the end, necessity of overhaul repairs. Therefore, it is very important to get to know the chemical character of mine waters through the years. Authors described changes of the barium and sulphates ions' concentrations in the water transported to the river from "Jankowice" and "Chwalowice" coal mines in the period of VI 2003-V 2006. From 1993 "Jankowice" mine, through the medium of one big settling tank, drains off its waters with increased concentration of barium ions, and also waters of increased concentration of sulphate ions coming from "Chwalowice" coal mine. The process of precipitation of barium sulphate is almost immediate and it is a source of huge technical problems for the interceptor sewer. It is also very important to analyze the process of chemical sedimentation of barium sulphate by usage of chemical equations. This allows to estimate the amount of sulphates ions needed to precipitate barium ions. Due to the strong contaminations of "Jankowice" and "Chwalowice" waters special water cleansing methods were introduced. They were focused on removing barium and suphate ions and most of them were highly effective. Unfortunately the amount of sulphates ions used in certain methods was insufficientto remove whole barium ions. Therefore, there was another method used. The process of precipitation of barium sulphate is being proceed at the source, that is in the settling tank. In order to prevent penetrating the remaining barium sulphate into the pipe-lines it is necessary to get to know the process of its sedimentation and its efficiency. Numerical simulation of the solid particles flow (barium sulphate) proceeded in this article throughout Fluent 6.1, is the way of describing the sedimentation process. Usage of the two-phase model flow throughout the calculations of the velocity field and trajectory of barium sulphate particles, allows to pinpoint the sedimentation efficiency and the particles' descending time (timeof particles being in the settler). The calculated sedimentation efficiency for the particles of 7ź10-6 m diameter for the "Jankwice" settler was 99%, which means that the whole barium ions were precipitated. Unfortunately difficulties with clear specification of the barium sulphate particles' diameter reflect on the appraisingtheir free descending velocity and in the end on the sedimentation efficiency. Thesedimentation efficiency and descending time depend also on the settler geometry, inlet and outlet placing (water inflow and outflow), and flowing watervolume flux. Thus, the same sedimentation process proceeded in geometrically different settler would give different sedimentation efficiency. Numerical calculations of the different mass flux suspension flow through the settlers of different geometry allow to demonstrate the process of sedimentation. This knowledge might be useful during the settlers' modernization. Not only does it concern the optimization of the settlers' shape and arranging inlet and exit cavities but also designing new objects

Influence of technological changes in “Olza” sewer interceptor on the chemical composition of Odra river and its inflows

Protection of Odra river quality against harmful mine waters is a huge challenge for science. This article treats about the influence of technological changes in the dropping system “Olza” on the chemical composition of the Odrariver waters and its inflows. The content of this article is of high importance for the environment of rivers located in the area of south -western part of Upper Silesian Coal Basin. High quality of waters is very important not only for their flora and fauna but also for people who use those waters for their daily purposes. There are eight coal mines located on the area of south-western part of Upper Silesian Coal Basin. Exploitation of hard coal deposits forces coal mines to drain their mine waters off directly to the closest rivers. The main watercourse of this area is Odra river along with its inflows river Olza and Lesnica (this one is Szotkowka’s inflow). Seeing off strongly contaminated mine waters directly to the Odra and to the rivers mentioned above caused the strong perturbations in the rivers flow. What is more it had a bad influence on their flora and fauna. Lesnica and Olza rivers were the most jeopardize ones, taking into consideration the fact that the mine waters transported from the south-west part of Upper Silesian Coal Basin were directly thrown to their waters. Strongly contaminated, mostly with chlorides and sulphates, mine waters, managed to destroy the whole rivers ecosystem. Huge chloride fluctuations were the cause of biological balance dysfunction. Most animals and plants species were destroyed. In the Olza river there was almost ten times excess of the second class degree in chlorides. In Odra river those excess were lower (only four times) just because the water managed to thin down. Taking into consideration those facts mine waters couldn’t be transported directly to the rivers. In term of 17 years, mine waters were transported through the interceptor sewer called “Olza”. System was based on the net of pipelines connecting cretin mines and their settlers with the drain line placed at the Lesnica’s river bank. The whole system belongs to the JSW Group. The brake through came after the new dropping system was activated. The system was old and needed some changes and modernizations. The old steel pipelines were replaced with new ones, made with PE and the two settlers, which belong to Moszczenica Coal Mine, were put in to the system. The new system was placed in the bottom of Odra river and was equipped with 51 nozzles settled down between two river banks. The modernization allowed to eliminate the contamination of the Lesnica and Olza rivers and prevented their flora and fauna from total distraction. It also allowed to mix the mine and the river waters just after the drop. It led to the elimination of huge chloride fluctuation in the Odra river and had a huge impact on its quality improvement. It also allowed to lower down the sulphate concentrations and what is the most important to control the magnitude of water which is transported directly to the river

Efektywność odmetanowania górotworu przy systemie przewietrzania U od granic

Methane drainage is used in Polish coal mines in order to reduce mine methane emission as well as to keep methane concentration in mine workings at safe levels. The article describes the method of methane drainage used in longwall D-2 in seam 410. In Poland, coal seams are frequently mined under difficult geological conditions in the roof and in the presence of very high methane hazard. In such situations, mines usually use a system with roof caving and a U ventilation system, which means that methane is drawn off from a tail entry behind the longwall front. In this system, boreholes are drilled from a tailgate and methane is drawn off from behind longwall face. The article shows the influence of a specific ventilation system on the drainage efficiency at longwall D-2 in seam 410. At this longwall, measurements of methane emission and the efficiency of methane capture were conducted. They consisted in gauging methane concentration, air velocity, absolute air pressure and the amount of methane captured by the drainage system. Experimental data were used to estimate the variations in absolute methane-bearing capacity and ventilation methane, and – most importantly – to gauge the efficiency of methane drainage.Metan występujący w pokładach węgla kamiennego stanowi poważne zagrożenie dla bezpieczeństwa w podziemnych zakładach górniczych. Ograniczenie wypływu metanu do przestrzeni wyrobisk górniczych, w celu niedopuszczenia do przekroczenia dopuszczalnych przepisami górniczymi stężeń metanu w powietrzu przepływającym przez wyrobiska, narzuca stosowanie środków zapobiegających powstaniu zagrożenia w postaci odmetanowania górotworu. Umożliwia ono ograniczenie wypływu metanu do przestrzeni roboczej oraz odsunięcie najwyższych stężeń metanu w głąb przestrzeni zrobowej (Roszkowski i Szlązak, 1999; Szlązak i Korzec, 2010; Szlązak i Kubaczka, 2012; Skotniczy, 2013). Skuteczne odmetanowanie węgla w podziemnych wyrobiskach górniczych nie tylko poprawia bezpieczeństwo, ale również zwiększa wydobycie z wyrobisk eksploatacyjnych (Szlązak i Korzec, 2010; Szlązak i Kubaczka, 2012; Berger i in., 2010). W Polsce, roku 2012, eksploatacja prowadzona była w 31 kopalniach, z czego w 21 stwierdzono i rejestrowano wydzielanie metanu, a 15 z nich prowadziło eksploatację w warunkach IV najwyższej kategorii zagrożenia metanowego (Główny Instytut Górnictwa, 2013). W trzech kopalniach prowadzono eksploatację pokładów metanowych jednak nie rejestrowano wydzielania metanu. Obniżanie zagrożenia metanowego poprzez odmetanowanie pokładów przyczynia się do poprawy bezpieczeństwa załóg górniczych oraz ciągłości pracy maszyn zmniejszając liczbę postojów maszyn w wyniku wyłączeń energii elektrycznej po przekroczeniu wartości krytycznych stężenia metanu. Efektywne systemy odmetanowania to także możliwość pozyskiwania metanu, jako naturalnego źródła energii, ale również ograniczanie ujemnych skutków na środowisko naturalne wynikających z odprowadzania metanu do atmosfery. W artykule opisano metodę odmetanowania górotworu przy wykorzystaniu sytemu przewietrzania U. Jako przykład przedstawiono ścianę D-2 w pokładzie 410. Eksploatacja ściany D-2 prowadzona była w rozpoznanej partii złoża na głębokości od 888 m do 1047 m, w pokładzie 410 o miąższości od 1,2-2,2 m. Mapę pokładu 410 wraz z lokalizacją ściany D-2 przedstawiono na rysunku 1. Maksymalna zmierzona metanonośność pokładu 410 wynosiła 9,508 m3CH4/Mg csw. Prognoza metanowości bezwzględnej ściany D-2 w pokładzie 410 przewidywała maksymalne wydzielanie się metanu w ilości 36,78 m3/min. przy postępie 7,25 m/d (wydobycie 3000 Mg/dobę). Udział poszczególnych warstw w wydzielaniu metanu przedstawia się następująco: z pokładu wybieranego – 25%, z warstw podbieranych – 42%, z warstw nadbieranych – 33%. Ściana D-2 w pokładzie 410 przewietrzana była systemem U z doświeżaniem za pomocą wentylatora i lutniociągu. Powietrze do ściany D-2 w pokładzie 410 w ilości ok. 1500 m3/min doprowadzone było chodnikiem nadścianowym D-2. Dodatkowo w rejon skrzyżowania wylotu ze ściany D-2 z chodnikiem podścianowym D-2, za pomocą lutniociągu doprowadzone było około 500 m3/min. W przypadku odmetanowywania pokładów sąsiednich niezbędne jest określenie strefy desorpcji wywołanej eksploatacją ściany. Otwory drenażowe powinny być zlokalizowane tak, aby znajdowały się w strefie odprężonej, natomiast nie przecinały strefy zawału bezpośredniego. W polskich warunkach geologicznych dobre wyniki daje wyznaczanie kątów nachylenia otworów drenażowych zgodne z pracą (Flügge, 1971), a przedstawionych na Rys. 2. Rozmieszczenie otworów drenażowych w rejonie badanej ściany przedstawiono na rysunku 4 ich parametry techniczne zaś w tabeli 1. Parametry techniczne planowanych otworów drenażowych z chodnika nadścianowego i podścianowego D-2 przedstawiono w tabelach 2 i 3. Celem artykułu było pokazanie jaki wpływ na efektywność odmetanowania ściany D-2 w pokładzie 410 miał dobór systemu przewietrzania U. W ścianie D-2 w pokładzie 410 przeprowadzono badania wydzielania metanu i jego ujęcia systemem odmetanowania. Badania polegały na pomiarach stężenia metanu, prędkości powietrza, ciśnienia barometrycznego i ilości ujmowanego metanu systemem odmetanowania. Pomiary prowadzono w oparciu o czujniki metanometryczne i prędkości powietrza umieszczone w ścianie D-2 w pokładzie 410. Rozmieszczenie czujników przedstawiono na rysunku 6. Niezależnie od tego dokumentowano postęp i wielkość dobowego wydobycia ze ściany. Czujniki, na podstawie których określano stężenia metanu kontrolowane były okresowo poprzez porównanie ich wskazań z mieszankami wzorcowymi, natomiast czujniki prędkości powietrza sprawdzano poprzez porównywanie ich wskazań z pomiarami chwilowymi wykonywanymi w miejscu ich zabudowy anemometrami ręcznymi. Badania prowadzono w okresie od 01.04.2013 roku do końca października (28.10.) 2013 roku. W omawianym czasie, na podstawie pomiarów, dokonano bilansu dziennego ilości wydzielającego się metanu w rejonie eksploatacji. Jednocześnie obliczono dzienną wielkość wydobycia, postępu i wybiegu ściany. Dodatkowo w zadanym okresie czasu określono przebiegi zmian stężenia metanu na czujnikach metanometrycznych, prędkości i ciśnienia barometrycznego na wylocie z rejonu. Numery czujników, na podstawie których dokonywano obliczeń oraz ich lokalizację przedstawiono w tabeli 4. Uzyskane dane oraz ilość metanu ujęta odmetanowaniem posłużyły do określenia przebiegu zmienności metanowości wentylacyjnej, bezwzględnej, a także określenia efektywności odmetanowania (Rys. 7-10). W celu przeprowadzenia oceny statystycznej wyników sporządzono wykresy ramkowe wyznaczonych na podstawie pomiarów wielkości na wybiegu eksploatowanych ścian (Rys. 11-13). Dodatkowo dla ściany wykreślono zależność wydobycia od wybiegu (Rys. 14). Analiza statystyczna obejmowała również określenie przebiegu zmienności ilości metanu ujętego odmetanowaniem i jego efektywności od wydobycia (Rys. 15, 16) i od metanowości bezwzględnej (Rys. 17 i 18), a także efektywności odmetanowania od metanowości wentylacyjnej (Rys. 19), stężenia metanu od odmetanowania (Rys. 20) i ilości metanu ujętej odmetanowaniem od ciśnienia barometrycznego powietrza (Rys. 21). Przeprowadzone obserwacje w rejonie ściany D-2 prowadzonej systemem U od granic pozwalają na następujące stwierdzenia: W trakcie biegu ściany zmianie ulega wydatek ujmowanego metanu oraz efektywność odmetanowania. Na etapie rozruchu ściany zarówno metanowość bezwzględna, jak również ilość metanu ujmowanego przez odmetanowanie uzyskiwały niższe wartości. Po okresie rozruchu ściany parametry te wzrastały i utrzymywały się na względnie stałym poziomie w czasie eksploatacji ściany. Wzrosła również efektywność odmetanowania. W czasie prowadzenia ściany stwierdzono wzrost ujęcia metanu systemem odmetanowania wraz z narastaniem metanowości bezwzględnej w rejonie. Zmiany wydobycia nie wpływały jednak na zmiany wydatku ujmowanego metanu. Analiza zmiany ilości ujmowanego metanu na tle zmian ciśnienie powietrza mierzonego w wyrobiskach nie wykazała zmian ilości metanu ujmowanego przez system odmetanowania. Ilość metanu ujęta systemem odmetanowania w całym badanym okresie utrzymywała się na stałym poziomie. Ten system odmetanowania nie jest czuły na zmiany ciśnienia powietrza. Otwory drenażowe nie posiadają bezpośredniego połączenia ze strefą oddziaływania otworów

Effectiveness of methane drainage from the rock mass with the parallel ventilation heading during longwall mining

Odmetanowanie w polskich kopalniach węgla kamiennego jest prowadzone w celu zmniejszenia wydzielania metanu do wyrobisk górniczych, co pozwala na utrzymanie dopuszczalnego stężenia w przepływającym powietrzu przez wyrobiska górnicze. W ten sposób zapewniane jest bezpieczeństwo pracującej załodze. W artykule przedstawiono sposób odmetanowania w ścianie 2 w pokładzie 506, który jest eksploatowany w warunkach wysokiego zagrożenia metanowego. W przypadku analizowanego wyrobiska ścianowego, wydzielający się metan z frontu ściany jest odprowadzany równoległym chodnikiem wentylacyjnym. W artykule przedstawiono wpływ systemu przewietrzania wyrobiska ścianowego na efektywność odmetanowania w ścianie 2 w pokładzie 506. W celu oceny wielkości zagrożenia metanowego wykonano pomiary stężenia metanu, prędkości powietrza, ciśnienia absolutnego powietrza oraz stężenia i ilości metanu ujmowanego przez system odmetanowania. Wyniki uzyskane z badań zostały wykorzystane do określenia zmian metanowości bezwzględnej, wentylacyjnej oraz ilości ujmowanego metanu wraz z efektywności odmetanowania.Methane drainage is used in Polish coal mines in order to reduce mine methane emission as well as to keep methane concentration in mine workings at safe levels. This paper describes the method of methane drainage used in longwall 2 in seam no. 506. In Poland, coal seams are frequently mined under difficult conditions of very high methane hazard. In such situations, methane is drained by means of parallel ventilation headings. This paper shows the influence of a specific ventilation system on the drainage efficiency at longwall 2 in seam no. 506. In this longwall, measurements of methane emission and the efficiency of the drained methane were taken. They consisted in gauging methane concentration, air velocity, absolute air pressure and the amount of methane removed by a drainage system. Experimental data was used to estimate the variations in absolute and ventilation methane-bearing capacity as well as to gauge the efficiency of methane drainage

Air-cooling in headings using compression refrigerator that acts directly

Artykuł dotyczy zagadnienia chłodzenia powietrza w wyrobiskach ślepych przewietrzanych ssącą wentylacją lutniową. Analizowano pracę górniczych chłodziarek sprężarkowych dwóch różnych typów, przy dwóch różnych natężeniach przepływu powietrza przez parownik i pięciu wartościach temperatury powietrza w wyrobisku przed schłodzeniem. Wykorzystując opracowany model matematyczny chłodziarki sprężarkowej, w którym przyjęto skupiony charakter wszystkich jej elementów, wykonano obliczenia parametrów powietrza ochłodzonego i mocy chłodniczej parowników w dwudziestu wariantach pracy. Wyniki obliczeń zestawiono w tabeli i przedstawiono na wykresach w funkcji temperatury powietrza przed chłodziarką. Moc parowników pokazano z podziałem na jej część jawną, związaną z obniżeniem temperatury powietrza i część utajoną związaną z kondensacją zawartej w powietrzu pary wodnej.Problem of air-cooling in blind headings with duct, exhausting systems of ventilation is considered. Performance of two types of compression refrigerators were tested. Calculations were made for different volume flows of air through evaporator and for different air temperatures in heading. Parameters of cooled air and cooling power of evaporators were calculated using mathematical model of compression refrigerator developed in [1]. The results of calculations are presented in the form of plots and tables. Cooling power of evaporators and its division on sensible and latent part was shown on diagrams

Effectiveness of air conditioning systems in coal mines

Zapewnienie stabilnych w czasie parametrów mikroklimatu drogą wentylacji wyrobisk jest trudne do uzyskania. W najbliższej przyszłości należy się liczyć z dalszym pogarszaniem się warunków klimatycznych w polskich kopalniach w wyniku zwiększenia koncentracji wydobycia oraz schodzenia z eksploatacją na głębsze poziomy. Celem niniejszego artykułu jest przedstawienie stosowanych metod zwalczania zagrożenia klimatycznego w górnictwie polskim oraz wskazanie na skuteczność pracy urządzeń. W wyrobiskach podziemnych, którymi przepływa powietrze występują naturalne i technologiczne źródła dopływu strumienia ciepła. Wysoka temperatura i równie wysoka wilgotność powietrza prowadzą do pogorszenia warunków klimatycznych. Coraz większego znaczenia nabierają zatem problemy związane z projektowaniem przewietrzania i klimatyzacji wyrobisk w kopalniach podziemnych.It is difficult to ensure stable parameters of microclimate by means of ventilation and air-conditioning in underground excavations. In the nearest future a further deterioration in ther-mal hazard in Polish coal mines can be expected as a result of mining at deeper and deeper levels. The aim of this article is to present used methods of climatic conditions control and to indicate errors in design. There are natural and technological heat flux sources in mine airways. High air temperature and humidity lead to worse climatic conditions. It results in slowing down some functions of a human organism, such as perception, concentration and attention. This unfavorable effect of air temperature and humidity on human body is known as thermal hazard. Problems connected with design of ventilation and cooling systems in underground mines are becoming more and more important

Method of proceeding while designing the exploitation of coal seams in conditions of methane hazard

W artykule przedstawiono stan zagrożenia metanowego w polskich kopalniach węgla kamiennego. Omówiono systemy przewietrzania ścian eksploatacyjnych. Zwrócono uwagę na konieczność stosowania odmetanowania, które powinno być dostosowane do systemu przewietrzania ściany. Przedstawiono efektywności odmetanowania w zależności od stosowanej metody odmetanowania oraz systemu przewietrzania ścian. Na tej podstawie sformułowano zasady dotyczące projektowania odmetanowania oraz podano wytyczne do praktycznego stosowania, które powinny przyczyniać się do skutecznego odmetanowywania górotworu w kopalniach węgla kamiennego. Zaproponowano dobór systemów przewietrzania i odmetanowania ścian w zależności od prognozowanej metanowości bezwzględnej.The state of methane hazard in Polish coal mines is presented in the paper. Ventilation systems of longwall panels are discussed. The necessity of methane drainage usage has been emphasised, which should be adapted to the panel ventilation system. The effectiveness of the methane drainage relating to using the both, methane drainage method and the panel ventilation system, has been described. On this basis, the principles of methane drainage planning are formulated, as well as practical guidance is given. It should contribute to effective methane drainage in hard coal mines. It was proposed to choose the ventilation and methane drainage systems for longwall panel depending on the predicted methane emission