Prace Instytutu

Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN, Tom 7, nr 1-2

1. O dokładności wyznaczania pola powierzchni przekroju poprzecznego profilometrem biegunowym
   Wacław Trutwin (PDF do pobrania)
2. Górniczy Profilometr Laserowy GPL-1
   Andrzej Krach, Wacław Trutwin (PDF do pobrania)
3. Profilometria optyczna
   Marek Gawor (PDF do pobrania)
4. Zintegrowana sonda do wielopunktowych, współczasowych pomiarów pól temperatury i prędkości przepływu gazu
   Paweł Ligęza, Elżbieta Poleszczyk (PDF do pobrania)
5. Badania właściwości metrologicznych zintegrowanych głowic do wielopunktowych pomiarów pól prędkości i temperatury przepływu gazu
   Paweł Ligęza, Elżbieta Poleszczyk (PDF do pobrania)
6. Przenośny system akwizycji danych pomiarowych na bazie modułu NI USB-6009
   Paweł Jamróz, Paweł Ligęza (PDF do pobrania)
7. Zastosowanie algorytmów genetycznych w optymalizacji zmodyfikowanej metody wyznaczania składowych wektora prędkości
   Paweł Ligęza, Katarzyna Socha (PDF do pobrania)
8. Zastosowanie algorytmu z wykładniczym zapominaniem do korekcji dynamicznej metodą „w ciemno”
   Paweł Jamróz, Andrzej Skalski (PDF do pobrania)
9. Anemometr z sinusoidalną modulacją współczynnika nagrzania i jego praca w adaptacyjnym systemie komputerowym
   Jan Kiełbasa (PDF do pobrania)
10. Badania asymetrii rozkładu napięć na dzielonym włóknie termoanemometru w zależności od prędkości przepływu
    Jan Kiełbasa, Elżbieta Poleszczyk (PDF do pobrania)
11. Implementacja i badania parametrów metrologicznych różnicowego anemometru z falą cieplną w adaptacyjnym komputerowym systemie termoanemometrycznym
    Marek Gawor, Andrzej Rachalski (PDF do pobrania)
12. Walidacja modelu matematycznego przewietrzania kopalni stosowanego w programie VenMet z wykorzystaniem bazy danych pomiarowych wybranego rejonu wentylacyjnego KWK
    Wacław Dziurzyński, Andrzej Krach, Jerzy Krawczyk, Teresa Pałka (PDF do pobrania)
13. Badania wpływu zaburzeń profilu prędkości powietrza na pomiary anemometrami stacjonarnymi różnych typów
    Janusz Kruczkowski, Wiesław Chmiel (PDF do pobrania)
14. Stanowisko do badań zmiennych rozpływów w węźle
    Władysław Cierniak, Katarzyna Mnich, Jerzy Gorgoń (PDF do pobrania)
15. Modelowanie trójwymiarowego przepływu powietrza wokół zwałowiska odpadów pogórniczych
    Przemysław Skotniczny (PDF do pobrania)

Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN, Tom 7, nr 3-4

1. Błędy w pomiarach odkształceń wykonywanych w komorze ciśnienia czujnikiem indukcyjnym
   Janusz Nurkowski (PDF do pobrania)
2. Opracowanie i konstrukcja nowych przetworników strunowych do pomiarów przemieszczeń gruntu, odkształceń obiektów budowlanych i betonu
   Adam Kanciruk, Leszek Stanisławski (PDF do pobrania)
3. Różne sposoby kształtowania się ciśnienia efektywnego w skale znajdującej się na granicy wytrzymałości
   Andrzej Nowakowski (PDF do pobrania)
4. Badania kinetyki uwalniania metanu z próbek węglowych pochodzących z wybranych miejsc w pokładzie 409/3 w kopalni „Zofiówka”
   Juliusz Topolnicki, Mirosław Wierzbicki, Norbert Skoczylas, Jacek Sobczyk (PDF do pobrania)
5. Badania in situ szczelinowości i chropowatości ścian skalnych przy wykorzystaniu analizy obrazu i profilometrii laserowej
   Mariusz Młynarczuk, Teresa Ratajczak, Jarosław Aksamit (PDF do pobrania)
6. Numeryczna symulacja rozpływu płynu w węźle
   Jerzy Cygan (PDF do pobrania)
7. Modelowanie konwergencji w modularnej strukturze wielopoziomowej kopalni soli
   Grzegorz Kortas, Agnieszka Maj (PDF do pobrania)
8. Numeryczne modelowanie wpływu eksploatacji na powierzchnię ze szczególnym uwzględnieniem uwarstwienia górotworu
   Krzysztof Tajduś, Jan Walaszczyk (PDF do pobrania)
9. Modelowanie numeryczne w prognozowaniu i zapobieganiu szkodom górniczym w budynkach
   Lucyna Florkowska, Jan Walaszczyk (PDF do pobrania)
10. Wykorzystanie badań modelowych na ośrodku sypkim pionowo niejednorodnym do analizy kształtowania się przemieszczeń w brzeżnej części niecki osiadania
    Jan Walaszczyk, Jan Leśniak, Jerzy Cygan (PDF do pobrania)
11. Modelowanie matematyczne roztwarzania substancji aktywnych zawartych w podziemnym składowisku odpadów z uwzględnieniem dyfuzji i kinetyki reakcji chemicznych
    Mariusz R. Sławomirski (PDF do pobrania)
12. Ocena zagrożeń naturalnych w kopalni a decyzje w warunkach ryzyka
    Tadeusz Cyrul (PDF do pobrania)

Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN, Tom 6, nr 1-2

1. Kształtowanie się ciśnienia efektywnego w klasycznym, trójosiowym stanie naprężenia na podstawie wyników pękania i deformacji wybranych skał
   Jerzy Gustkiewicz, Andrzej Nowakowski, Janusz Nurkowski, Leszek Stanisławski, Zbigniew Lizak (PDF do pobrania)
2. Wybrane dyskretne elementy półprzewodnikowe jako czujniki temperatury cieczy pod wysokim ciśnieniem
   Janusz Nurkowski (PDF do pobrania)
3. Telemetryczny miernik strunowy TNS-1
   Adam Kanciruk (PDF do pobrania)
4. Numeryczne modelowanie współpracy budynku z podłożem w ujęciu przestrzennego i płaskiego opisu zagadnienia
   Lucyna Florkowska, Jan Walaszczyk (PDF do pobrania)
5. Wykorzystanie badań modelowych na ośrodku sypkim pionowo niejednorodnym do analizy kształtowania się przemieszczeń w brzeżnej części niecki osiadania
   Jerzy Cygan, Jan Leśniak, Jan Walaszczyk (PDF do pobrania)
6. Możliwość zastosowania wybranych wersji modelu Druckera-Pragera do opisu właściwości plastycznych soli kamiennej
   Jacek Sobczyk (PDF do pobrania)
7. Testy aparatury do pomiaru kinetyki uwalniania CO₂ z próbek węgla kamiennego
   Juliusz Topolnicki, Mirosław Wierzbicki, Norbert Skoczylas (PDF do pobrania)
8. Opis powierzchni przełamów wybranych skał metodami morfologii matematycznej
   Mariusz Młynarczuk, Tadeusz Ratajczak, Jarosław Aksamit (PDF do pobrania)
9. Zastosowanie metod analizy obrazów do detekcji sieci szczelin śródkrystalicznych obserwowanych na mikroskopowych obrazach struktur skalnych
   Bogusław Obara, Mariusz Młynarczuk (PDF do pobrania)
10. Identyfikacja zagrożeń jako źródeł ryzyka w działalności górniczej
    Tadeusz Cyrul (PDF do pobrania)

Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN, Tom 6, nr 3-4

1. Weryfikacja modelu matematycznego wydzielania metanu w rejonie ściany z uwzględnieniem zmian ciśnienia atmosferycznego
   Wacław Dziurzyński, Andrzej Krach, Jerzy Krawczyk, Teresa Pałka (PDF do pobrania)
2. Badanie własności metrologicznych układu pomiarowego do wyznaczania gęstości powietrza
   Janusz Kruczkowski (PDF do pobrania)
3. Walidacja metod pomiarowych w procesie akredytacji laboratorium wzorcującego
   Andrzej Krach, Wiesław Chmiel (PDF do pobrania)
4. Laboratoryjne badanie rozpływu cieczy w rozgałęzieniu z krętym dopływem
   Władysław Cierniak, Katarzyna Mnich (PDF do pobrania)
5. Metoda pomiaru przepływu krwi w organizmie człowieka
   Katarzyna Mnich (PDF do pobrania)
6. Teoretyczne, aparaturowe i programowe ograniczenia pracy anemometru z falą cieplną
   Jan Kiełbasa (PDF do pobrania)
7. Struktura oprogramowania i możliwości metrologiczne sterowanego komputerowo wielokanałowego termoanemometrycznego systemu pomiarowego
   Marek Gawor, Katarzyna Socha (PDF do pobrania)
8. Eksperymentalna weryfikacja wielokanałowego termoanemometrycznego systemu pomiarowego jako anemometru z falą cieplną
   Jan Kiełbasa, Paweł Ligęza, Elżbieta Poleszczyk, Andrzej Rachalski (PDF do pobrania)
9. Konstrukcja specjalizowanych czujników termoanemometrycznych do systemu pomiarowego
   Józef Rysz (PDF do pobrania)
10. Koncepcja sondy do wielopunktowych pomiarów pól prędkości przepływu i jej badania modelowe
    Paweł Ligęza, Elżbieta Poleszczyk (PDF do pobrania)
11. Charakterystyki metrologiczne cienkowarstwowych sensorów platynowych w zastosowaniu do wielopunktowych pomiarów pola prędkości przepływu
    Paweł Ligęza, Elżbieta Poleszczyk (PDF do pobrania)
12. Modelowanie numeryczne transportu substancji aktywnych z uwzględnieniem sorpcji i reakcji chemicznych w oparciu o równania różniczkowe adwekcji i kinetyki procesów
    Mariusz R. Sławomirski (PDF do pobrania)
13. Zastosowanie profilometrii do określania pola przekroju poprzecznego wyrobisk kopalnianych
    Wacław Trutwin (PDF do pobrania)
14. Zasada działania profilometru laserowego służącego do pomiaru pola przekroju poprzecznego wyrobisk kopalnianych
    Andrzej Krach, Wacław Trutwin (PDF do pobrania)
15. Adaptacja aparatury w wykonaniu normalnym do pracy w warunkach zagrożeń wybuchem
    Andrzej Michalunio (PDF do pobrania)
16. Oprogramowanie sterujące Laboratoryjnym Profilometrem Laserowym
    Mariusz Młynarczuk (PDF do pobrania)

Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN, Tom 5, nr 1

1. Podstawowe zagadnienia zarządzania ryzykiem projektu górniczego
   Tadeusz Cyrul
2. Badania niestacjonarnego rozkładu prędkości przepływu powietrza w kanale wentylatora głównego przewietrzania
   Władysław Cierniak, Wacław Dziurzyński, Andrzej Krach, Jerzy Krawczyk
3. Prezentacja stanowisk pomiarowych do badania współpracy i charakterystyk wentylatorów
   Władysław Cierniak, Jerzy Krawczyk
4. Badanie charakterystyk pojedynczego wentylatora na stanowisku laboratoryjnym
   Jerzy Krawczyk
5. Nowe kierunki rozwoju pakietu VENTGRAPH
   Teresa Pałka
6. Przyrządy pomiarowe i programy komputerowe do wyznaczania wybranych parametrów fizycznych atmosfery kopalni głębinowej
   Janusz Kruczkowski
7. Pompa sterowana przez komputer jako zadajnik strumienia cieczy
   Władysław Cierniak
8. Komputerowe sterowanie prędkością ruchu tłoka pompy
   Andrzej Krach
9. Wiry stacjonarne w przepływach krwi w układzie naczyniowym
   Mariusz R. Sławomirski
10. Rozrzedzeniowa fala uderzeniowa
    Marek Gawor
11. Baza danych wskaźników wyrzutowych i oprogramowanie do analizy i oceny stanu zagrożenia wyrzutami metanu i skał
    Marek Gawor
12. Anemometr ze stałą mocą zasilania grzanego włókna
    Jan Kiełbasa
13. O formalnej postaci modelu matematycznego czujnika termoanemometrycznego
    Paweł Ligęza
14. Moduł termoanemometru stałotemperaturowego i termometru stałoprądowego do zastosowań w laboratoryjnych systemach pomiarowych
    Paweł Ligęza
15. Baza pomiarowa, wzorcowanie i obszar aplikacyjny trójwłóknowej sondy termoanemometrycznej
    Elżbieta Poleszczyk
16. Charakterystyki kątowe termoanemometru z grzanym włóknem w zakresie małych prędkości
    Andrzej Rachalski
17. Wybrane elementy niepewności w pomiarach wektora prędkości przepływu gazu cz.I
    Andrzej Rachalski
18. Ilościowy opis długości spękań wymuszonych termicznie
    Mariusz Młynarczuk
19. Pomiar wpływu podwyższonej temperatury na zmianę barwy biotytu w granitach ze Strzelina
    Mariusz Młynarczuk, Tadeusz Ratajczak
20. Algorytm automatycznej analizy spękań struktur skalnych na przykładzie granitu ze Strzelina
    Bogusław Obara
21. Rozkład naprężeń rezydualnych w brykiecie węglowym – wyniki eksperymentalne i analityczne
    Mirosław Wierzbicki

Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN, Tom 5, nr 2

1. Wyznaczanie współczynnika oporu wyrobiska z zastosowaniem współczesnych przyrządów pomiarowych
   Jerzy Krawczyk, Janusz Kruczkowski
2. Badania porównawcze małych prędkości powietrza w tunelu aerodynamicznym w systemie potwierdzania metrologicznego
   Wiesław Chmiel, Andrzej Krach
3. Niepewność pomiaru ciśnień barometrycznych i ich różnic w kopalnianej sieci wentylacyjnej
   Andrzej Krach
4. Wyrażanie niepewności pomiaru na przykładzie pomiaru ciśnienia mikroanemometrem hydrostatycznym
   Andrzej Krach
5. Wentylator łopatkowy
   Jerzy Gorgoń, Andrzej Krach
6. Badanie przepływów cieczy w rozgałęzieniu
   Katarzyna Mnich, Władysław Cierniak
7. Wielootworowa zwężka do pomiaru małych strumieni
   Władysław Cierniak, Katarzyna Mnich
8. Eksperymentalna weryfikacja jednowłóknowego indykatora zwrotu prędkości przepływu
   Jan Kiełbasa
9. Sterowany komputerowo termoanemometryczny system pomiarowy pracujący w oparciu o koncepcję sterowanego układu stałotemperaturowego
   Paweł Ligęza
10. Oprogramowanie termoanemometrycznego systemu pomiaru pól prędkości przepływu gazu
    Marek Gawor
11. Algorytm wyznaczania wektora prędkości przepływu w pomiarach termoanemometrycznych
    Andrzej Rachalski
12. Badania eksperymentalne trójwymiarowego pola prędkości generowanego przez wentylator ssący na wlocie cylindrycznego kanału
    Katarzyna Ciombor, Marek Gawor, Paweł Ligęza, Jan Palacz, Elżbieta Poleszczyk, Andrzej Rachalski, Józef Rysz
13. Sonda do pomiaru prędkości przepływu i temperatury silnie zapylonego gorącego powietrza w warunkach wybuchu pyłu węglowego
    Józef Rysz, Paweł Ligęza
14. Sposoby wizualizacji słuchowych potencjałów wywołanych
    Katarzyna Ciombor
15. Możliwości wykorzystania przetworników strunowych do pomiarów dynamicznych
    Adam Kanciruk
16. Metoda określania dynamicznych własności filtracyjnych ośrodka porowatego na podstawie pomiarów prowadzonych w warunkach filtracji niestacjonarnej
    Juliusz Topolnicki
17. Pomiary temperaturowej zależności współczynników opisujących filtrację niestacjonarną gazów poprzez brykiet węglowy
    Juliusz Topolnicki, Mirosław Wierzbicki, Norbert Skoczylas

Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN, Tom 5, nr 3-4

1. Wybrane aspekty ryzyka i niepewności w projektach inżynierskich
   Tadeusz Cyrul
2. Wpływ zmiennych w czasie deformacji górniczych na stan podłoża naziemnej konstrukcji budowlanej
   Jan Walaszczyk, Lucyna Florkowska
3. Komputerowa symulacja wpływu niszczenia warstw skalnych na przebieg procesu deformacji powierzchni
   Jan Walaszczyk, Jerzy Cygan
4. Wykorzystanie badań modelowych na ośrodku sypkim pionowo niejednorodnym do analizy kształtowania się przemieszczeń w brzeżnej części niecki osiadania w złożonych warunkach eksploatacji
   Jan Leśniak, Wiesława Pielok, Jan Walaszczyk
5. Zmiany niektórych właściwości mechanicznych piaskowca pod wpływem sorbujących i niesorbujących płynów porowych pod ciśnieniem
   Jerzy Gustkiewicz, Andrzej Nowakowski, Zbigniew Lizak
6. Porównanie wyników pomiaru odkształceń różnymi metodami podczas testu jednoosiowego ściskania
   Janusz Nurkowski, Andrzej Nowakowski
7. Segmentacja obrazów ziarn struktur skalnych, wykorzystująca metodę badania lokalnej jednorodności obrazu i transformację systemu koloru RGB do CIELab
   Bogusław Obara
8. Automatyczna segmentacja szczelin śródkrystalicznych w dolomicie z Rędzin – algorytm i jego zastosowanie
   Mariusz Młynarczuk, Bogusław Obara
9. Zastosowanie metod stereologii i analizy obrazu do ilościowego opisu spękań wymuszonych w skałach
   Mariusz Młynarczuk, Tadeusz Ratajczak, Jarosław Aksamit
10. Określenie współczynników potęgowego prawa pełzania soli kamiennej na podstawie testów laboratoryjnych
    Jacek Sobczyk, Grzegorz Kortas
11. Modelowanie matematyczne przepływów w ośrodkach porowatych substancji aktywnych podlegających sorpcji i reakcjom chemicznym o kinetyce pierwszego i wyższych rzędów
    Mariusz R. Sławomirski
12. Prognozowanie liczby wypadków w kopalniach węgla kamiennego w oparciu o przyjęty model matematyczny
    Wacław Trutwin

Istnieje możliwość wydania recenzowanej monografii naukowej w Wydawnictwie Instytutu Mechaniki Górotworu Polskiej Akademii Nauk (Poziom I – 80 punktów).

Kontakt:

lic. Jan Palacz
Tel.: +48 12 637 62 00 wew. 32
palacz@imgpan.pl

Informacje dla autorów:

• kompletny materiał do druku powinien zawierać: tytuł pracy, recenzję wydawniczą, tekst zasadniczy oraz tabele i rysunki z podpisami,
• prace są dostarczane w formie elektronicznej (zaleca się użycie edytora tekstu Microsoft Word) i w papierowej,
• podstawowe założenia przygotowanych tekstów:
  • format papieru: A4,
  • czcionka tekstu podstawowego: Times New Roman,
  • marginesy, akapity, odstępy: dowolne,
  • rysunki w formatach: cdr, jpg, tif, bmp lub eps, o maksymalnej szerokości 134 mm,
  • rysunki biało-czarne w tekście, kolorowe jako osobna wkładka,
  • czcionka przy opisach na rysunkach: Arial CE o wielkości 8-10 pkt,
  • wzory matematyczne przygotowane w programie Math Type (lub Microsoft Equation) i umieszczone w tekście zasadniczym.
• złożony według wzoru wydawnictwa tekst pracy zostanie przekazany autorowi do autoryzacji i korekty,
• redakcja zapewnia wysoką jakość edycji wydawanych prac oraz krótki cykl wydawniczy.

Przeciwdziałanie zjawiskom ghostwritingu, guest authorshipu oraz naruszeniom zasad etyki naukowej i praw autorskich

W celu przeciwdziałania nieetycznym zjawiskom ghostwritingu (niewymieniony współautor publikacji), guest authorshipu (współautor wniósł znikomy wkład do publikacji) oraz naruszeniom zasad etyki naukowej i praw autorskich redakcja przedstawia następujące zasady:

• główny autor publikacji (autor zgłaszający publikację) jest odpowiedzialny za rzetelne ustalenie i ujawnienie afiliacji wszystkich współautorów oraz ich wkładu w powstanie pracy, roli i procentowego udziału wszystkich współautorów oraz posiadania praw autorskich do materiałów zawartych w publikacji,
• zgłaszając pracę do publikacji główny autor publikacji w porozumieniu ze wszystkimi współautorami powinien przedstawić informację o źródłach finansowania publikacji, wkładzie w powstanie publikacji poszczególnych instytucji, przy których autorzy są afiliowani oraz osób, uczelni, instytutów i innych podmiotów (takich jak towarzystwa naukowe, stowarzyszenia i inne),
• główny autor publikacji oraz współautorzy są odpowiedzialni za przestrzeganie w swojej publikacji zasad etyki naukowej i dobrych obyczajów, a także za nienaruszanie praw autorskich osób trzecich,
• dobrym obyczajem zalecanym przez redakcję jest zamieszczenie w publikacji podziękowań dla wszystkich osób i instytucji, które przyczyniły się do powstania pracy,
• zgłoszenie artykułu do publikacji jest równoznaczne z zagwarantowaniem przez autorów spełnienia wszystkich powyższych wymagań dotyczących zasad etyki naukowej i przestrzegania prawa.

Redakcja informuje, że wyżej wymienione zjawiska ghostwritingu, guest authorshipu i naruszania praw autorskich są nieetyczne i stanowią przejaw nierzetelności naukowej, a wszelkie wykryte przypadki będą ujawniane, dokumentowane oraz zgłaszane do odpowiednich instytucji i organizacji.

Deklaracja wersji pierwotnej:

Informuje się, że w odniesieniu do wszystkich publikacji, wydanych w formie papierowej oraz online, wersją pierwotną i główną jest wersja papierowa.

Tytuł:

Zasady pomiarów przepływów powietrza w wyrobiskach kopalnianych. Wybrane sposoby kontroli i kalibracji przyrządów pomiarowych

Autor:

Praca zbiorowa pod redakcją Wacława Dziurzyńskiego: Wacław Dziurzyński, Stanisław Wasilewski, Jerzy Krawczyk, Teresa Pałka, Andrzej Krach, Marek Gawor, Janusz Kruczkowski, Przemysław Skotniczny, Paweł Jamróz, Jakub Janus, Piotr Ostrogórski, Tadeusz Bacia

Statystyka:

• ilość stron: 112,
• ilość rysunków: 53 (w tym 42 kolorowych),
• ilość tabel: 10,
• ilość pozycji w spisie literatury: 25.

Streszczenie:

Niniejsza monografia zawiera wyniki badań projektu strategicznego pt. Poprawa bezpieczeństwa pracy w kopalniach, finansowanego przez NCBiR, opracowane w postaci produktów gotowych do wprowadzenia do praktyki górniczej. Celem głównym projektu badawczego nr 9 było opracowanie efektywnej metodyki pomiaru prędkości przepływu powietrza i wyznaczania strumienia objętości powietrza w wyrobiskach górniczych w oparciu o przyrządy pomiarowe i czujniki systemów telemetrycznych. W ramach zadania 3 pod tytułem: Opracowanie zasad pomiarów i badań parametrów powietrza kopalnianego, Etapu 12: Określenie zasad użytkowania, sposobu kontroli i metod kalibracji dla przyrządów pomiarowych i czujników systemów telemetrycznych, podjęto się ujednolicenia zasad prawidłowego wykorzystywania oraz kontrolowania przyrządów pomiarowych wykorzystywanych w podziemnych zakładach wydobywczych. Właściwa ocena strumienia objętości powietrza ma istotne znaczenie i często decyduje o stanie bezpieczeństwa załóg górniczych zatrudnionych pod ziemią. Obecnie kopalnie szeroko stosują anemometry stacjonarne do pomiarów prędkości powietrza z rejestracją wyników w systemach gazometrii automatycznej, stąd istotna jest ocena możliwości wykorzystania tych pomiarów do kontroli prędkości powietrza oraz szacowania strumienia objętości powietrza w wyrobiskach kopalni. Realizacja wymienionych projektów wymagała przeprowadzenia licznych badań eksperymentalnych oraz modelowych m.in. w celu wyznaczenia współczynnika korekcji pomiędzy automatycznym pomiarem prędkości powietrza a uśrednioną wartością prędkości mierzoną anemometrem ręcznym oraz sformułowania dla praktyki górniczej metodyki wyznaczania takiego współczynnika.

W rozdziale 1 przedstawiono metodykę wykonywania pomiaru ręcznego prędkości średniej w wyrobisku wraz z analizą niepewności. W ramach projektu badawczego wykonano szereg eksperymentów pomiarowych w rzeczywistych warunkach kopalń dokonując pomiarów in-situ profili prędkości w miejscach zabudowy anemometrów stacjonarnych z wykorzystaniem wielopunktowego systemu pomiaru profilu prędkości. Prowadzono eksperymenty porównawcze wyznaczania średniej prędkości w przekroju wyrobiska traktując pomiary średniej prędkości systemem wielopunktowym jako referencyjne w stosunku do pomiaru średniej prędkości metodą trawersu ciągłego. Wskazano czynniki mające wpływ na wynik pomiaru średniej prędkości powietrza. Sformułowano zalecenia do metodyki wykonywania pomiarów prędkości średniej z wykorzystaniem metody trawersu ciągłego pozwalające na minimalizację wpływu zewnętrznych czynników na wyniki pomiaru oraz zwiększenie dokładności tych pomiarów, a także ujednolicenie zasad ich przeprowadzania. Przedstawiono również zaktualizowany budżet niepewności dla pomiarów ręcznych prędkości średniej w wyrobisku kopalnianym związany z metodyką i przyrządami pomiarowymi wykorzystywanymi w tego typu pomiarach.

W rozdziale 2 sformułowano wytyczne rozmieszczenia anemometrów stacjonarnych w wyrobiskach kopalnianych oraz w przekroju poprzecznym wyrobiska. Na podstawie pomiarów prędkości powietrza prowadzonych w chodnikach o regularnym przebiegu i braku przeszkód oraz w pobliżu zmian kształtu i pola przekroju poprzecznego, a także w chodnikach z taśmociągiem, wentylacją lutniową itp., określono kształt i zakres zmienności profili prędkości w miejscach pomiarów. Wiele miejsc pomiarów znajdowało się w zasięgu wpływu zmian kierunku przepływu, najczęściej skrzyżowań, głównie prostopadłych chodników, lecz również zakrętów i zmian nachylenia. Na podstawie symulacji 3D przepływu powietrza w wyrobisku oszacowano zasięg wpływu zaburzeń i przeanalizowano właściwości tych zaburzeń w aspekcie ich wpływu na możliwość i dokładność pomiarów prędkości przepływu. W strefach zaburzonego przepływu występują zmienne pola prędkości, niekorzystnie wpływające na dokładność pomiarów. W większości przypadków zasięg ten wynosi od dwóch średnic hydraulicznych przed i pięciu średnic hydraulicznych za źródłem zaburzenia. Przez źródła zaburzeń należy rozumieć: skrzyżowania, zakręty, widoczne zmiany nachylenia wyrobiska, tamy regulacyjne, zainstalowane lub składowane urządzenia o rozmiarze porównywalnym z wymiarem przekroju, a szczególności odrzwia tam bezpieczeństwa. Znajomość rozkładu wektora prędkości strugi powietrza w pobliżu ociosów wyrobiska górniczego ma również istotne znaczenie w aspekcie poprawnego wyznaczania prędkości średniej w wyrobisku. Jak wiadomo, wartość prędkości średniej jest niezbędna (wraz z poprawnie określoną wartością pola przekroju poprzecznego wyrobiska) do wyznaczenia strumienia objętościowego przepływającego wyrobiskiem powietrza.

Rozdział 3 zawiera metodykę wyznaczania oraz zasady uaktualniania współczynnika korekcji pomiędzy automatycznym pomiarem prędkości powietrza anemometrem stacjonarnym a uśrednioną wartością prędkości mierzoną anemometrem ręcznym, która była jednym z głównych celów badawczych projektu. W bieżącej kontroli wentylacji kopalni rejestracje prędkości powietrza i określanie na jej podstawie strumienia objętości powietrza w wyrobiskach są istotne, o ile są one wiarygodne i właściwie reprezentują parametry powietrza i jego zmiany. Monitoring parametrów powietrza w kopalnianych systemach dyspozytorskiego nadzoru z wykorzystaniem stacjonarnych czujników jest ważnym elementem kontroli wentylacji kopalni. Jest to tym bardziej istotne, że obecnie systemy gazometrii są wykorzystywane nie tylko do rejestracji i sygnalizacji zmian prędkości powietrza czy szacowania strumienia objętości mieszaniny powietrzno-gazowej, ale również do automatycznego wyłączania energii elektrycznej w rejonach ścian wydobywczych po przekroczeniu wartości określonych w projektach technicznych. W tej sytuacji wydaje się uzasadnione oraz niezbędne opracowanie jednoznacznych procedur wykorzystania pomiarów prędkości powietrza anemometrami stacjonarnymi systemu gazometrii automatycznej dla celów kontroli przepływu powietrza i oceny jego zmian, w tym także szacowania zmian strumienia objętości powietrza w wyrobiskach kopalni.

Kontynuując rozważania dotyczące pomiarów wentylacyjnych i sposobów podniesienia ich wiarygodności oraz dokładności, w rozdziale 4 sformułowano zasady nadzoru nas przyrządami pomiarowymi stosowanymi w kopalniach. W celu uzyskania jak najwyższej dokładności oraz powtarzalności pomiarów przyrządy pomiarowe muszą być użytkowane w odpowiedni sposób, określony procedurami pomiarowymi. Na podstawie przeglądu przyrządów i zasad stosowanych w praktyce górniczej, w pomiarach wentylacyjnych, zebranych w ankiecie przeprowadzonej w kopalniach, sformułowano elementarne zasady nadzoru i kontroli nad przyrządami pomiarowymi, w tym m.in. metody walidacji i kalibracji urządzeń pomiarowych w warunkach laboratoryjnych i w warunkach ruchowych, w tym także sposobu dokumentowania prowadzonych kontroli i kalibracji. Badania prędkości powietrza prowadzone w projekcie badawczym miały na celu m.in. podniesienie znaczenia pomiarów automatycznych w kontroli wentylacji i ocenę stanu przewietrzania.

Autorzy niniejszej monografii wyrażają przekonanie, że wprowadzenie do praktyki górniczej, opracowanych w ramach projektu strategicznego produktów porządkujących metodykę wykonywania pomiarów i nadzoru nad przyrządami, podniesie znaczenie pomiarów prędkości powietrza w systemach gazometrii oraz pozwoli na poprawę bezpieczeństwa w kopalniach.

Tytuł:

Modelowanie wpływu przestojów frontu eksploatacyjnego na deformację powierzchni

Autor:

Jerzy Cygan

Statystyka:

• ilość stron: 90,
• ilość rysunków: 52 (w tym 0 kolorowych),
• ilość tabel: 2,
• ilość pozycji w spisie literatury: 59.

Streszczenie:

Badania deformacji górotworu pod wpływem eksploatacji górniczej prowadzone są w świecie od dawna. W IMG PAN badania zaowocowały wieloma cennymi pracami profesorów: Budryka, Litwiniszyna, Knothego, Smolarskiego oraz innych. Prace te analizują zagadnienie od strony teoretycznej, jak również w oparciu o pomiary i badania modelowe.

Wpływ przestojów frontu eksploatacji górniczej stanowi bardzo ważną dziedzinę mieszczącą się w obrębie problematyki zależności zmian deformacji górotworu od czasu. Zwiększone zainteresowanie wpływem przestojów frontu eksploatacji rozpoczęło się na początku lat 90 XX wieku. Ma to związek z intensyfikacją wydobycia węgla kamiennego i połączonym z tym dużym wzrostem stosowanych prędkości postępu frontu ścianowego.

Bazując na aktualnym stanie wiedzy, można stwierdzić, że opis zjawiska wpływu przestojów frontu eksploatacji jest ciągle niewystarczający. Niniejsza praca stanowi próbę poszerzenia opisu tego zagadnienia. Zagadnienie to jest ważne i interesujące zarówno z punktu widzenia poznawczego, jak i użytkowego (minimalizacja kosztów wydobycia i ochrona powierzchni).

Opis rozważanego w niniejszej pracy problemu dzieli się na następujące części:

• omówienie zjawiska wpływów eksploatacji górniczej na powierzchnię oraz metod ich wyznaczania,
• przedstawiciele aktualnego stanu wiedzy w dziedzinie wpływu przestojów frontu eksploatacyjnego na powierzchnię i górotwór (rozdział 4),
• analiza wpływu przestojów na przebieg wskaźników deformacji górotworu w oparciu o wyniki pomiarów geodezyjnych i tensometrycznych w rejonach górniczych (rozdział 5),
• modelowanie matematyczne przestojów w oparciu o model geometryczno-całkowy oraz weryfikacja modelu na podstawie danych pomiarowych (rozdział 6),
• modelowanie skutków zjawisk dynamicznych zachodzących w wyniku przestojów frontu eksploatacji w oparciu o numeryczną metodę różnic skończonych (rozdział 7).

W rozdziałach 1-3 przedstawiono metody pomiaru, analizy i modelowania wpływów eksploatacji górniczej na powierzchnię. Przytoczone tu zostały podstawowe definicje wskaźników deformacji terenu pod wpływem eksploatacji. Omówiono sposoby wyznaczania wskaźników deformacji górotworu oraz ich znaczenie. Zaprezentowano klasyfikację metod modelowania i prognozowania wpływów eksploatacji. Informacje tam zawarte stanowią podstawę do rozważań w następnych rozdziałach.

W rozdziale 4 omówiony został zarys rozwoju badań wpływu przestojów frontu eksploatacji na przebieg procesu deformacji. Przytoczone zostały w nim ważniejsze prace z tego zakresu oraz stan zaawansowania badań. Wskazano również ograniczenia możliwości weryfikacji modeli spowodowane brakiem odpowiednich danych pomiarowych.

W rozdziale 5 zaprezentowane zostały wybrane wyniki pomiarów deformacji powierzchni. Pomiary prowadzono w ramach projektu badawczego realizowanego w IMG PAN (w realizacji projektu autor uczestniczył). Zarejestrowane wartości obniżeń powierzchni były mierzone metodami geodezyjnymi, natomiast pomiary odkształceń poziomych były wykonywane tensometrycznie.

Zarówno pomiary geodezyjne (wykonywane w odstępie 1 doby), jak i tensometryczne (wykonywane co 3 godziny) pokazały, że w efekcie zatrzymań frontu eksploatacyjnego w końcu tygodnia i uruchomień frontu na początku następnego tygodnia, następuje bardzo szybka reakcja górotworu. Przejawia się ona dużymi zmianami przyrostów odkształceń i przyrostów obniżeń. Stwierdzony czas reakcji górotworu na zatrzymania frontu był bardzo krótki i wynosił około jedną dobę. Pokazują to wykresy przyrostów obniżeń punktów powierzchni i przyrostów odkształceń poziomych w zależności od czasu. Uzyskany wynik jest odmienny od uznawanych do niedawna poglądów badaczy na ten temat.

W rozdziale 6 przedstawiono modelowanie wpływu przestojów frontu eksploatacji. Do matematycznego opisu wpływu przestojów zastosowany został model geometryczno-całkowy górotworu Knothego z funkcją rozproszenia wpływów w postaci funkcji rozkładu normalnego.

W celu opisania przemieszczeń w czasie zastosowano funkcję czasu, która jest szczególnym rozwiązaniem równania różniczkowego według teorii Knothego oraz jej zmodyfikowaną postać zaproponowaną przez Kowalskiego.

Aby uwzględnić wpływ przestojów frontu eksploatacji, funkcja czasu została odpowiednio zmodyfikowana. Wprowadzono cykliczne momenty zatrzymania i uruchomienia frontu. Zastosowane przekształcenia umożliwiły uzyskanie zależności wskaźników deformacji powierzchni od czasu przy założeniu oddziaływania przestojów frontu eksploatacji na przebieg procesu przemieszczeń górotworu.

Wyniki modelowania obniżeń i odkształceń oraz ich pochodnych po czasie, zamieszczono na wykresach. Pokazują one silne oddziaływanie przestojów frontu na zmiany obserwowanych wskaźników deformacji. Porównanie wyników modelowania z wynikami uzyskanymi w drodze pomiarów pokazuje zgodność zakresów wartości oraz kształtu krzywych.

Rozdział 7 zawiera wskazanie innej drogi poszukiwań w wyjaśnianiu wpływu przestojów frontu na przebieg procesu deformacji górotworu i uszkodzeń obiektów na powierzchni. Zaprezentowany w nim model dynamiczny opisuje skutki procesu pękania warstw piaskowca.

Przestoje frontu eksploatacji są również przyczyną pękania twardych i kruchych warstw skalnych znajdujących się nad wybieranym pokładem węgla. Potwierdzają to obserwacje, w których stwierdza się duży przyrost liczby silnych wstrząsów w górotworze, w wyniku zatrzymania oraz uruchomienia frontu eksploatacji.

Wyniki modelowania dla modelu dynamicznego pokazują bardzo duże zmiany prędkości oraz przyspieszeń przemieszczeń i odkształceń, jako skutek wstrząsów w górotworze.

Zaprezentowane modele geometryczno-całkowy i dynamiczny uzupełniają się wzajemnie i pozwalają na uzyskanie pełniejszego obrazu analizowanego zjawiska.

Zastosowane w pracy modele matematyczne w istotny sposób rozszerzają możliwości (głównie jakościowego) opisu zjawiska wpływu przestojów frontu na przebieg deformacji powierzchni. Złożoność zjawiska powoduje, że w dalszym ciągu jego opis nie jest w pełni satysfakcjonujący. Poprawę efektów modelowania może dać połączenie modeli całkowych z innymi np. budowanymi w oparciu o metody numeryczne i uwzględniające postępujący w trakcie eksploatacji proces niszczenia struktury górotworu.

Dalszy rozwój badań zjawiska wpływu przestoju frontu na przebieg deformacji powierzchni wymaga większej liczby przypadków eksploatacji z odpowiednio zaprojektowanymi pomiarami.

Biblioteka IMG PAN gromadzi książki, czasopisma i prace naukowe pracowników, głównie związane z tematyką działalności Instytutu. Istnieje możliwość wypożyczeń międzybibliotecznych na okres 1 miesiąca.

Kontakt z Biblioteką IMG PAN:

mgr Katarzyna Długosz
Tel.: +48 12 637 62 00 wew. 35
dlugosz@imgpan.pl

Wymienione na stronie internetowej czasopisma i monografie można zakupić w Bibliotece IMG PAN (po wcześniejszym kontakcie).

Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN (Transactions of the Strata Mechanics Research Institute) publikują wyniki teoretycznych i eksperymentalnych badań dotyczących mechaniki płynów, mechaniki skał, budownictwa na terenach górniczych, stereologii, wentylacji, metrologii, analizy obrazów.

Prace IMG PAN są indeksowane w bazach danych: Index Copernicus, BazTech, PBN/POL-Index.

Indeks: ISSN 1643-1030 (1509-2593 do 2001 r.).

Informacje dla autorów:

• kompletny materiał do druku powinien zawierać: tytuł pracy, recenzję wydawniczą, tekst zasadniczy oraz tabele i rysunki z podpisami,
• prace są dostarczane w formie elektronicznej (zaleca się użycie edytora tekstu Microsoft Word) i w papierowej,
• podstawowe założenia przygotowanych tekstów:
  • format papieru: A4,
  • czcionka tekstu podstawowego: Times New Roman,
  • marginesy, akapity, odstępy: dowolne,
  • rysunki w formatach: cdr, jpg, tif, bmp lub eps, o maksymalnej szerokości 134 mm,
  • rysunki biało-czarne w tekście, kolorowe jako osobna wkładka,
  • czcionka przy opisach na rysunkach: Arial CE o wielkości 8-10 pkt,
  • wzory matematyczne przygotowane w programie Math Type (lub Microsoft Equation) i umieszczone w tekście zasadniczym.
• złożony według wzoru wydawnictwa tekst pracy zostanie przekazany autorowi do autoryzacji i korekty,
• redakcja zapewnia wysoką jakość edycji wydawanych prac oraz krótki cykl wydawniczy.

Przeciwdziałanie zjawiskom ghostwritingu, guest authorshipu oraz naruszeniom zasad etyki naukowej i praw autorskich

W celu przeciwdziałania nieetycznym zjawiskom ghostwritingu (niewymieniony współautor publikacji), guest authorshipu (współautor wniósł znikomy wkład do publikacji) oraz naruszeniom zasad etyki naukowej i praw autorskich redakcja przedstawia następujące zasady:

• główny autor publikacji (autor zgłaszający publikację) jest odpowiedzialny za rzetelne ustalenie i ujawnienie afiliacji wszystkich współautorów oraz ich wkładu w powstanie pracy, roli i procentowego udziału wszystkich współautorów oraz posiadania praw autorskich do materiałów zawartych w publikacji,
• zgłaszając pracę do publikacji główny autor publikacji w porozumieniu ze wszystkimi współautorami powinien przedstawić informację o źródłach finansowania publikacji, wkładzie w powstanie publikacji poszczególnych instytucji, przy których autorzy są afiliowani oraz osób, uczelni, instytutów i innych podmiotów (takich jak towarzystwa naukowe, stowarzyszenia i inne),
• główny autor publikacji oraz współautorzy są odpowiedzialni za przestrzeganie w swojej publikacji zasad etyki naukowej i dobrych obyczajów, a także za nienaruszanie praw autorskich osób trzecich,
• dobrym obyczajem zalecanym przez redakcję jest zamieszczenie w publikacji podziękowań dla wszystkich osób i instytucji, które przyczyniły się do powstania pracy,
• zgłoszenie artykułu do publikacji jest równoznaczne z zagwarantowaniem przez autorów spełnienia wszystkich powyższych wymagań dotyczących zasad etyki naukowej i przestrzegania prawa.

Redakcja informuje, że wyżej wymienione zjawiska ghostwritingu, guest authorshipu i naruszania praw autorskich są nieetyczne i stanowią przejaw nierzetelności naukowej, a wszelkie wykryte przypadki będą ujawniane, dokumentowane oraz zgłaszane do odpowiednich instytucji i organizacji.

Deklaracja wersji pierwotnej:

Informuje się, że w odniesieniu do wszystkich publikacji, wydanych w formie papierowej oraz online, wersją pierwotną i główną jest wersja papierowa.

Tytuł:

Rozwój strugi powietrza w dyfuzorze prostokątnym

Autor:

Przemysław Skotniczny

Statystyka:

• ilość stron: 132,
• ilość rysunków: 94 (w tym 27 kolorowych),
• ilość tabel: 13,
• ilość pozycji w spisie literatury: 130.

Streszczenie:

Przemieszczaniu płynu lepkiego w przewodzie zamkniętym towarzyszy szereg zjawisk przepływowych. Zjawiska te, takie jak: powstawanie i rozwój warstwy przyściennej, występowanie stref recyrkulacji rozwój turbulencji, od wielu lat są w centrum uwagi różnych ośrodków naukowych w kraju i za granicą. Poznanie i opisanie tych zjawisk stanowi klucz do optymalnego projektowania urządzeń przepływowych.

Szczególnym typem przewodu zamkniętego jest dyfuzor. Jest to element przepływowy, który najczęściej stosowany jest jako połączenie dwóch przewodów o różnych polach przekroju. Zasada działania dyfuzora polega na konwersji energii kinetycznej przepływającej strugi na energię potencjalną związaną z ciśnieniem statycznym, czyli na zmniejszeniu w kierunku przepływu prędkości przepływającej strugi. Podstawowym problemem związanym z przepływem płynu lepkiego w dyfuzorze jest możliwość występowania zjawiska separacji warstwy przyściennej tworzącej się wzdłuż jego ścian, a co za tym idzie obniżenie sprawności urządzenia. Najczęściej stosowanymi w rozwiązaniach technicznych, a więc najlepiej opisanymi w aspekcie przepływowym, są dyfuzory stożkowe o przekroju kołowym.

Przedstawiona praca koncentruje się na opisie zjawiska przepływu powietrza w dyfuzorach prostokątnych. Omawiane dyfuzory charakteryzują się specyficzną geometrią — wysokość przekroju poprzecznego jest stała i dużo mniejsza od jego szerokości na całej długości badanych dyfuzorów.

Autor podejmuje próbę opisu zjawisk przepływowych w oparciu o dane uzyskane z termoanemometrycznej metody wyznaczania składowych wektora prędkości strugi powietrza przepływającej przez dyfuzor.

W początkowych rozdziałach, pierwszym i drugim, przedstawiono cel pracy oraz budowę stanowiska pomiarowego. Przed przystąpieniem do zasadniczych badań przepływu powietrza w dyfuzorach prostokątnych poświęcono dużo uwagi zaprojektowaniu i eksperymentalnemu zweryfikowaniu konstrukcji tej części stanowiska pomiarowego, która ma wpływ na parametry przepływowe strugi powietrza wpływającej do dyfuzora.

W tym celu w pracy zbudowano dwa stanowiska pomiarowe. Jedno pomocnicze, na którym wykonano badania wstępne oraz drugie, zaprojektowane na podstawie wytycznych z opracowanych wyników badań wstępnych.

Rozdział trzeci opisuje wykonanie pomiarów przepływu powietrza przez dyfuzor prostokątny. Pomiary wykonano dla pięciu prędkości strugi w przekroju wlotowym U0 = {1, 2, 4, 6, 8} m/s, dla siedmiu całkowitych kątów rozwarcia ścian dyfuzora a = {7, 12, 14, 16, 18, 20, 28}° oraz dla trzech chropowatości powierzchni ścian bocznych o określonych parametrach geometrycznych. Do wyznaczenia składowych wektora prędkości stosowano metodę termoanemometryczną. Dodatkowe informacje, dotyczące zjawisk fizycznych występujących w przepływającej strudze powietrza uzyskano z jej wizualizacji.

Podstawowym problemem było opracowanie ogromnej ilości danych uzyskanych z pomiarów termoanemometrycznych. W wyniku pomiarów zgromadzono około 9 GB danych zawierających zapis chwilowych fluktuacji składowych wektora prędkości. W rozdziale czwartym omówiono specjalnie do tego celu stworzony program komputerowy #R3, który został stworzony przez Autora w celu optymalizacji obróbki danych pomiarowych. Program umożliwiał wyznaczenie intensywności turbulencji, składowych tensora naprężeń turbulentnych (naprężeń Reynoldsa) w kierunkach stycznych i normalnych, potrójnych korelacji składowych fluktuacyjnych, uśrednionych w czasie składowych wektora prędkości, podłużnych profili prędkości oraz wielkości określających warstwę przyścienną — miarę liniowej straty wydatku i pędu.

Rozdział piąty jest poświęcony analizie opracowanych danych pomiarowych. W rozdziale tym opisano warstwę przyścienną tworząca się wzdłuż ścian badanych dyfuzorów prostokątnych, opisano zjawiska związane z utworzoną warstwą przyścienną w zależności od całkowitego kąta rozwarcia ścian dyfuzora i ich chropowatości. Następnie opisano obszar znajdujący się poza warstwą przyścienną — strefę rdzenia potencjalnego. Tu skoncentrowano się na opisie rozwoju i zanikania rdzenia potencjalnego w funkcji odległości od przekroju wlotowego badanych dyfuzorów, jak również w funkcji chropowatości i kąta całkowitego rozwarcia ścian bocznych dyfuzora. Opracowane dane pomiarowe zostały przedstawione w postaci map poszczególnych mierzonych wielkości.

Pracę kończy rozdział szósty, w którym zamieszczono podsumowanie i wnioski sformułowane na podstawie przeprowadzonej w pracy analizy. Najważniejsze z nich to:

• w przebadanych dyfuzorach zaobserwowano trzy rodzaje oderwania warstwy przyściennej: oderwanie przejściowe, oderwanie całkowite jednostronne i oderwanie całkowite dwustronne,
• w przepływającej strudze powietrza przez dyfuzor prostokątny zauważono zmniejszenie w kierunku przepływu wartości jednej ze składowych wektora prędkości,
• zauważono wpływ chropowatości ścian bocznych dyfuzora prostokątnego na parametry przepływowe strugi powietrza oraz oderwanie warstwy przyściennej,
• dla przebadanej geometrii dyfuzorów istnieje optymalna chropowatość ścian, przy której następuje przesunięcie występowania zjawiska oderwania warstwy przyściennej w kierunku wyższych kątów całkowitego rozwarcia ścian dyfuzora.

Tytuł:

Wyrzuty węgla i gazu w aspekcie badań eksperymentalnych zjawisk gazodynamicznych w brykietach węglowych nasyconych gazem

Autor:

Marek Gawor

Statystyka:

• ilość stron: 164,
• ilość rysunków: 86 (w tym 6 kolorowych),
• ilość tabel: 6,
• ilość pozycji w spisie literatury: 121.

Streszczenie:

Najbardziej skomplikowanymi i groźnymi zjawiskami występującymi w kopalniach, ze względu na ich następstwa są wyrzuty skał i gazów. W przypadku tych katastrof mamy do czynienia zarówno z niszczącym działaniem poruszających się mas powyrzutowych, stanowiących zagrożenie dla ludzi, urządzeń górniczych i samego wyrobiska, jak również z niebezpieczeństwem związanym z uwalnianiem się dużych ilości gazu. Wykonanie badań wyrzutu mas skalno-gazowych in situ jest, ze względu na warunki bezpieczeństwa, praktycznie niemożliwe. Dlatego w laboratoriach podejmowane są próby symulacji tego zjawiska (miniwyrzuty).

W pracy przedstawiono badania związane z oddziaływaniem gazu z węglem kamiennym. Szczególnie uwzględniono procesy dynamiczne zachodzące w stanach niestacjonarnych. Badano kinetykę procesu sorpcji gazu na węglu, filtrację gazu w ziarnach węglowych, filtrację gazu w brykietach węglowych oraz zjawiska zachodzące podczas procesu wyrzutu brykietów węglowych nasyconych gazem.

W celu określenia szybkości sorpcji i desorpcji gazu na węglu kamiennym wykorzystano efekty cieplne związane z energią oddziaływania cząsteczki gazu z powierzchnią ciała stałego. Podano szczegółowy opis stanowiska pomiarowego pozwalającego na wyznaczenie stałej czasowej sorpcji. Wartość stałej czasowej sorpcji wyznaczono, dopasowując rozwiązania równania bilansu ciepła termometru z naniesioną warstwą węgla podczas sorpcji. Eksperymenty wykazały, że stała czasowa sorpcji jest nie większa niż 50 s.

Kolejnym rozważanym w pracy problemem, była szybkość wydzielania się gazu z ziaren węglowych. Przedstawiono opis stanowiska pomiarowego oraz wyniki eksperymentów, które pozwoliły na wyznaczenie współczynnika filtracji. Filtrację gazu w ziarnach węglowych opisano nieliniowym równaniem parabolicznym. Model teoretyczny weryfikowano z eksperymentem. Proces wydzielania się gazu z ziaren węglowych zachodzi stosunkowo szybko. Już po upływie 10 s z ziaren o wielkości od 25 do 32 m wydziela się 20% zasorbowanego gazu. Spostrzeżenie to może mieć istotne znaczenie praktyczne przy ocenie zawartości gazu w węglu np. przy stosowaniu desorbometrycznej metody oceny ilości gazu wykorzystywanej jako wskaźnik zagrożenia wyrzutami. Wykazano, że większa pojemność sorpcyjna węgla nie świadczy o jego skłonnościach wyrzutowych. Istotna jest szybkość wydzielania się gazu. Porównanie szybkości wydzielania się gazu z węgli pochodzących z pokładów wyrzutowych i niewyrzutowych prowadzi do wniosku, że z węgli niewyrzutowych gaz uwalnia się szybciej.

Badano również szybkość filtracji gazów w brykietach węglowych. Przedstawiono model teoretyczny oparty na założeniu, że w węglu istnieją trzy systemy porów. W systemie mikroporów następuje wydzielanie się gazu zasorbowanego — ilość wydzielonego gazu jest proporcjonalna do ciśnienia panującego w makroporach. W systemie makroporów następuje filtracja gazu, której kinetykę określa współczynnik filtracji D₂. Wydzielony gaz z makroporów transportowany jest na zewnątrz brykietu poprzez system porów międzyziarnowych. Szybkość filtracji gazu w tym systemie porów określona jest przez współczynnik filtracji D₁. Przedstawiono opis stanowiska eksperymentalnego do pomiaru ciśnienia gazu podczas niestacjonarnej filtracji gazu. Przeprowadzono weryfikację modelu teoretycznego i wyników eksperymentu. Zaproponowany model filtracji gazu może posłużyć do oceny stanu naprężeń brykietu (górotworu) podczas zmiany ciśnienia gazu.

Kolejnym celem pracy było poznanie zjawiska miniwyrzutu, to znaczy wyrzutu brykietu węglowego nasyconego gazem. W celu oceny dynamiki procesu destrukcji brykietów zbudowano specjalne stanowisko pomiarowe. Stanowisko umożliwiało: formowanie brykietów, pomiar ciśnienia na pobocznicy brykietu, odkształcenia i temperatury brykietu w jego środku oraz wykonywanie zdjęć destrukcji brykietu. Specjalne oprogramowanie umożliwiało akwizycję napięć z czujników pomiarowych oraz sterowanie parametrami pracy szybkiej kamery.

Dynamikę procesu wyrzutu można określić poprzez badanie prędkości jego destrukcji. Najbardziej rozpowszechnioną metodą pomiaru szybkości destrukcji brykietu jest pomiar spadku ciśnienia gazu na pobocznicy brykietu. Zakłada się, że gwałtowny spadek ciśnienia następuje w momencie pęknięcia brykietu i utworzenia płatka. Pomiaru prędkości destrukcji można też dokonać za pomocą specjalnie skonstruowanych tensometrów rezystancyjnych albo poprzez pomiar temperatury brykietu. Przejście fali kruszenia poprzez tensometr powoduje jego rozerwanie.

Najwięcej informacji dotyczących sposobu powstawania płatków, formowania szczelin, prędkości destrukcji, ruchu płatków po oderwaniu od brykietu, dostarczają zdjęcia rozpadu brykietu. Synchronizacja systemu rejestracji, moment wykonania zdjęć i pomiar napięć z przetworników, umożliwiła korelację zjawisk mechanicznych — powstawanie płatków i termodynamicznych — zmiany ciśnienia gazu, odkształcenia brykietu i jego temperatury.

Analiza wykonanych zdjęć prowadzi do wniosku, że proces kruszenia brykietu przebiega ze zmienną prędkością. W początkowym stadium procesu prędkość destrukcji jest stała i należy od rodzaju gazu nasycającego brykiet. Prędkość ta jest dwukrotnie większa w przypadku, gdy gazem nasycającym jest hel, niż dwutlenek węgla. W końcowej fazie proces ulega opóźnieniu. Przedstawione dane dotyczące prędkości destrukcji brykietu i prędkości ruchu płatków świadczą o dużej dynamice procesu. Różnice w kinetyce procesu destrukcji brykietu w fazie początkowej i końcowej możliwe są do wychwycenia jedynie poprzez analizę wykonanych zdjęć. Odrywające się od brykietu płatki poruszają się ruchem przyspieszonym. Największa prędkość płatków, dochodząca do 20 m/s, występuje na czole brykietu.

Metody wiarygodnej prognozy pojawienia się wyrzutu w danym miejscu i określonym czasie powinny być oparte nie tylko na bezpośrednim doświadczeniu nabytym w długoletniej praktyce górniczej, ale również na wynikach badań laboratoryjnych umożliwiających lepsze zrozumienie natury i mechanizmu zjawiska wyrzutu. Podczas przenoszenia wyników badań laboratoryjnych na warunki kopalniane należy uwzględnić: różną skalę zjawisk, różnice badanych materiałów skalnych, różnice w warunkach brzegowych i początkowych.