Evaluation du risque d'émission de gaz à la surface du sol par les anciennes mines de charbon et mesures préventives

In France legal procedure for concession abandonment requires from the owner studies which aims are identification and assessment of all risks caused by underground mine working to the surface infrastructures and to the population. In addition definition of mitigation techniques must be included in such studies. Among all the hazards due to old mines gas emission is probably the less "visible". A long time after mining has ceased firedamp can flow out from the remaining coal and accumulate in the underground reservoir along with other gases such as carbon dioxide. This gas can then flow out from the old workings towards the surface through shafts, adits or the overlaying strata due to water table raising after pumping stoppage, natural ventilation, atmospheric pressure changes. The main hazards associated with such a flow of gas and its potential accumulation in confined volumes in building are explosion, asphyxiation and intoxication. The paper describes the risk assessment methodology used in France and based on geological considerations and the specific mining context as well as prevention techniques implemented.En France, les procédures réglementaires d'abandon des concessions minières, de charbon en particulier, nécessitent, de la part de l'exploitant, la réalisation d'une analyse des risques consécutifs à l'existence de vieux travaux souterrains et la mise en place de mesures compensatoires destinées à réduire ces risques. Parmi ceux-ci, le risque de remontée de gaz en surface est peut-être le moins facile à apprécier. Le gaz de mine, constitué du grisou originellement contenu dans le charbon, c'est-à-dire de méthane mais aussi d'autres gaz comme le dioxyde de carbone, s'accumule dans le réservoir souterrain constitué par les vides laissés par l'exploitation. Il peut migrer vers la surface du sol sous l'effet de plusieurs mécanismes : remontée du niveau d'eau, variations de la pression barométrique, etc., et s'accumuler au sein de volumes confinés dans les constructions, présentant ainsi des risques importants pour les personnes et les biens (explosions, asphyxie...). Cette communication décrit en détail la méthode générale utilisée en France pour analyser ce risque, à partir du contexte géologique et des caractéristiques propres à l'exploitation du bassin concerné. Elle présente également les moyens de prévention mis en place pour gérer ce risque

Evaluation of gas emission from closed mines surface to atmosphere

International audienceThe closed mines are likely to release into atmosphere polluting or/and dangerous gases. The detection and hazard evaluation of those emissions are a complex problem. In order to quantify and qualify these gas emissions and check gas migrations special measuring methods are required. The research done at INERIS resulted in a reliable and appropriate methodology using a flux chamber. This methodology is intended for detecting, quantifying and qualifying gas discharges, but can also be applied to verify the effective-ness of the preventive means used for reducing emissions (sealing operations, gas drainage, etc.).The method has already been applied in an operational manner for diagnosis and appraisal on a number of sites (old mines, landfills, etc.). Although originally designed for measuring methane flows, it is fully useable in or transpos-able to any similar situation of gas flows emitted by the ground, subject possibly to some specific modifications

Ecoulement des gaz dans la zone de foudroyage des tailles rabattantes

National audienceL'exploitation par longues tailles rabattantes foudroyees pose le probleme particulier de la dilution du grisou au carrefour de la taille avec la voie de retour. En effet, de nombreuses campagnes de mesure dans les chantiers des Houilleres du Bassin de Lorraine ont montre que 50 et 70 % du grisou entrant dans le reseau de Ventilation le fait dans cette zone, ceci malgre des debits d'air importants (30 a 40 m3/s) et un fort taux de captage (pouvant dans certains cas atteindre 70%

Development and validation of a method for measuring biogas emissions using a dynamic chamber

International audienceSince 1990, INERIS carried out research on the measurement of surface biogas flow, designing a dynamic flux chamber. Preliminary bench tests revealed the necessity of defining the corrective factors required to ascertain the actual flow rate from the measured value. Measurements performed on an actual MSW landfill confirmed the performance of the method defined in the laboratory, as well as the extremely high spatial heterogeneity of methane emission on this landfill

Evolution des méthodes de prévision du dégagement grisouteux

National audienc

Optimisation de l'inertisation de l'arrière-taille à l'azote

National audienceAu cours des dernières années un certain nombre d'auto-échauffements et de feux d'arrière-tailles se sont déclarés dans les chantiers des HBL et HBCM. Ces événements ont eu pour conséquence l'arrêt, parfois définitif, des tailles concernées entraînant des pertes de production sensibles et parfois d'équipements. Dans certains cas, les feux ont provoqué l'inflammation du grisou dans l'arrière-taille, heureusement sans conséquences graves sur le plan humain. Malgré une longue et intense expérience pratique, l'utilisation des moyens de lutte contre ces phénomènes reste relativement empirique quant au choix de la variante la plus adaptée et la plus efficace dans une configuration d'exploitation donnée

Modelling of gas flows in the goaf of retreating faces

In retreating faces, dilution of firedamp flowing out of the goaf area at the junction of face and retum roadway is problematic. Despite important flowrates and high CH4 drainage efficiencies, it has been observed that 2/3 of firedamp evacuated by the air stream concentrate in this particular place. So äs to progress in preventing such difficulties, it is necessary to better understand the repartition of gas fluxes in the goaf. This has obviously a benefit on firedamp drainage efficiency, but also on the choice of nitrogen injection points and flowrates in case of spontaneous combustion in the goaf. The use of a CFD code, PHOENICS, has allowed Simulation of circulation of three gases : air, CH4, and N2. Influence of the face dip on the repartition of CH4 patterns in the goaf area has been qualitatively demonstrated

Risk assessment of gas emission at the surface of French abandoned coal mines and prevention techniques

En France, les procédures réglementaires d'abandon des concessions minières, de charbon en particulier, nécessitent, de la part de l'exploitant, la réalisation d'une analyse des risques consécutifs à l'existence de vieux travaux souterrains et la mise en place de mesures compensatoires destinées à réduire ces risques. Parmi ceux-ci, le risque de remontée de gaz en surface est peut-être le moins facile à apprécier. Le gaz de mine, constitué du grisou originellement contenu dans le charbon, c'est-à-dire de méthane mais aussi d'autres gaz comme le dioxyde de carbone, s'accumule dans le réservoir souterrain constitué par les vides laissés par l'exploitation. Il peut migrer vers la surface du sol sous l'effet de plusieurs mécanismes - remontée du niveau d'eau, variations de la pression barométrique, etc. - et s'accumuler au sein de volumes confinés dans les constructions, présentant ainsi des risques importants pour les personnes et les biens (explosions, asphyxie...). Cette communication décrit en détail la méthode générale utilisée en France pour analyser ce risque, à partir du contexte géologique et des caractéristiques propres à l'exploitation du bassin concerné. Elle présente également les moyens de prévention mis en place pour gérer ce risque

Modeling of gas circulation in the goaf of retreat faces/

International audienceFrench coal mines are deep, gassy and prone to spontaneous combustion. The main technique used for mining at Houilleres du Bassin de Lorraine (HBL) consists in retreat faces, mainly as a consequence of strata pressure at a current depth of 1000-1200 m

Application of numerical gas flows modelling to optimisation of nitrogen injections in the goaf

International audienceIn Lorraine Collieries (France), the risk of spontaneous combustion in the goaf of longwall coalfaces is relatively high. Nitrogen injections into the goaf are used to control this risk. However, this practice remains relatively empirical in terms of choice of injection locations and flowrates. Carrying out experiments in the goaf is both difficult and expensive. Thus, the CFD modelling of gas flows (air, methane and nitrogen) is an investigation method well adapted to the situation. For 5 years, a research project has been carried out at INERIS with financial funding from Charbonnages de France and European Coal and Steel Community. So a numerical model has been developed and calibrated using a large quantity of field data and then used for various simulations. The results of these simulations indicate that numerical modelling using CFD codes, such as PHOENICS, is a very efficient tool for improving our knowledge of flows in the goaf and for perfecting the various processes and techniques used to control firedamp and spontaneous combustion. For the particular conditions of the modelled faces, optimal nitrogen injection parameters values can now be determined, allowing increased production, diminution of costs and simultaneously safety improvement. This research is still in progress, in order to make the model more realistic. But computer modelling has already become a powerful and practical tool enabling better understanding of the complex phenomena occurring in goaf of coalfaces , thus being a valuable aid for the mining engineer