Przejdź do treści

Cyfrowy Rejestrator Emisji Metanu CREM

Prawidłowa, szybka i powtarzalna ocena zawartości metanu w węglu jest kluczowym czynnikiem wpływającym na poziom bezpieczeństwa robót górniczych. Dodatkowa wiedza o tempie emisji metanu z węgla pozwala znacznie poszerzyć opis układu węgiel-metan. Cyfrowy Rejestrator Emisji Metanu CREM pozwala na określanie desorbowalnej zawartości metanu (dzm) w złożu oraz efektywnego współczynnika dyfuzji De. Idea budowy urządzenia reprezentuje zupełnie nowe podejście do prowadzonej obserwacji emisji gazu z próbki. W miejsce krótkich pomiarów, rejestrowany i analizowany jest praktycznie pełny proces uwalniania metanu z węgla. Możliwość taką daje zastosowanie znacznie niższej klasy ziarnowej próbki zwiercin niż obecnie wykorzystywana w ocenie metanonośności i intensywności desorpcji.

Cyfrowy Rejestrator Emisji Metanu zakłada pośredni pomiar ilości metanu emitowanego z próbki węgla, poprzez rejestrację zmian ciśnienia w komorze o znanej objętości. Konstrukcja analizatora znamienna jest następującymi cechami: przyrząd posiada dwie komory (2, 3), pomiędzy którymi mierzone jest ciśnienie różnicowe. Wykorzystany jest różnicowy przetwornik ciśnienia o bardzo wysokiej czułości (4). Zastosowane są dwa miniaturowe elektrozawory (5) łączące pneumatycznie komory przyrządu z otoczeniem. Przyrząd podczas pomiaru wykonuje cyklicznie następujące sekwencje, których początek stanowi hermetyczne zamknięcie pojemnika (1) z węglem nasyconym metanem w komorze pomiarowej (2): • początek cyklu: oba mikroelektrozawory otwarte, zerowe ciśnienie różnicowe między komorami, • zamknięcie obu mikroelektrozaworów: w wyniku emisji gazu z próbki węgla (1), ciśnienie różnicowe w komorze z próbką (2), względem komory odniesienia (3) narasta, • rejestracja wskazań przetwornika ciśnienia (4) do momentu osiągnięcia wartości ciśnienia różnicowego bliskiego zakresowi pomiarowemu manometru różnicowego, • koniec cyklu pomiarowego: ponowne chwilowe otwarcie elektrozaworów i powrót do początku cyklu. Urządzenie ze względu na swoją konstrukcję ma praktycznie nieograniczony górny zakres pomiarowy. Typowa ilość cykli pracy urządzenia (ilość otwarć elektrozaworów) podczas jednego pomiaru waha się w granicach 100-200. Pozwala to wyeliminować konieczność interpretacji zmian ciśnienia różnicowego w obrębie pojedynczego cyklu pomiarowego. Wystarczająca jest czasowa analiza otwarć elektrozaworów, traktowanych jako „wolumetryczne kwanty” metanu.

Co zyskujemy?

  • CREM określa desorbowalną zawartość metanu (dzm) w węglu — jest najważniejszą częścią metanonośności. Wartość ta wskazuje, jaka ilość metanu może zostać uwolniona do wyrobiska z węgla. Niska wartość dzm, przy jednocześnie wysokiej metanonośności alarmuje o dużym zagrożeniu zjawiskami gazogeodynamicznymi (wysokie ciśnienie złożowe). Biorąc pod uwagę niską zmienność pojemności sorpcyjnej węgli GZW (przy P = 1 bar CH4), dzm stanowi dobre przybliżenie metanonośności. Pomiar wykonany za pomocą opracowanego urządzenia jest prosty i szybki. Wynik otrzymujemy po dobie, a pomiar mogą rutynowo wykonywać przeszkolone służby kopalniane.
  • CREM umożliwia także określenie wartości efektywnego współczynnika dyfuzji De. Do tej pory możliwe to było tylko w warunkach laboratoryjnych na specjalistycznej aparaturze. Wysokie wartości De wskazują na osobliwości struktury węgla wynikające np. z bliskości stref przyuskokowych.
  • CREM dokonuje automatycznej korekty „strat gazu” – metanu, którego emisja następuje pomiędzy momentem rozpoczęcia wiercenia fragmentu otworu badawczego a początkiem rejestracji emisji metanu przez przyrząd.
  • CREM wykorzystuje model procesu dyfuzji do ekstrapolacji mierzonych danych, co pozwala na skrócenie czasu prowadzenia pomiaru. CREM jest w pełni automatyczny, wszelkie pomiary oraz korekty wykonywane są przez mikroprocesor.
  • CREM posiada ogromną funkcjonalność, a jednocześnie niewielkie rozmiary: 16 x 7,5 x 7,5 cm.

Zgłoszenie patentowe: 398973, 2012-04-25, SKOCZYLAS NORBERT, IMG-PAN, Sposób rejestracji przebiegu emisji gazu desorbującego i analizator emisji gazu desorbującego

Prace wykonane w ramach Projektu LIDER/31/103/L-3/11/NCBR/2012

Norbert Skoczylas, Mateusz Kudasik, Mirosław Wierzbicki, Tomasz Murzyn, Barbara Dutka, Katarzyna Socha, Paweł Jamróz, Janusz Kruczkowski, Tadeusz Bacia, Jarosław Aksamit, Tadeusz Bielski

Przejdź do treści
Przegląd prywatności

Ta strona korzysta z ciasteczek, aby zapewnić Ci najlepszą możliwą obsługę. Informacje o ciasteczkach są przechowywane w przeglądarce i wykonują funkcje takie jak rozpoznawanie Cię po powrocie na naszą stronę internetową i pomaganie naszemu zespołowi w zrozumieniu, które sekcje witryny są dla Ciebie najbardziej interesujące i przydatne.