Pracownie

Tematyka naukowo-badawcza Pracowni

Pracownia Odkształceń Skał zajmuje się zagadnieniami mechaniki skał i gruntów w szczególności oceny wpływu podziemnych prac górniczych na górotwór oraz powierzchnię terenu. Prowadzone aktualnie prace badawcze skupiają się w dużej mierze na tematyce ochrony powierzchni na terenach pogórniczych (post-mining). Zagadnienia te dotyczą ujawniania się deformacji nieciągłych w postaci zapadlisk i szczelin, występowania obniżeń resztowych po zakończeniu eksploatacji górniczej oraz wypiętrzeń powierzchni terenu w trakcie zatapiania podziemnych wyrobisk w procesie likwidacji kopalń. Drugim wiodącym aspektem badań jest rozwijanie metod i modeli obliczeniowych wykorzystujących metody analityczne, metody numeryczne oparte na metodzie elementów skończonych, jak również o unikalne programy oparte na autorskich rozwiązaniach opisujących zachowanie się górotworu w rejonie: kawern solnych, eksploatacji ropy, gazu oraz złóż stałych. Weryfikację przyjętych założeń i walidację modeli wykonuje się na podstawie chmur punktów pozyskanych za pomocą nowoczesnych bezzałogowych statków powietrznych wyposażonych w skaner laserowy (UAV LiDAR) oraz wykonując pomiary satelitarne.

Główne obszary badawcze Pracowni

1. Post-mining – deformacje powierzchni terenu na terenach pogórniczych:
   • Metody prognozowania występowania zapadlisk dla likwidowanych kopalń
     w trakcie zatapiania podziemnych wyrobisk górniczych.
   • Metody prognozowania deformacji nieciągłych na terach pogórniczych.
   • Prognozowanie obniżeń rezydualnych (resztowych) po zakończonej eksploatacji górniczej.
   • Określenie czasu ujawniania się wpływów na powierzchni po zakończonej podziemnej eksploatacji górniczej – określenie stabilności gruntu na potrzeby ponownego zagospodarowania terenów pogórniczych.
   • Metody prognozowania wypiętrzeń powierzchni terenu dla likwidowanych kopalń poprzez zatapianie podziemnych wyrobisk górniczych.
2. Deformacje powierzchni terenu w rejonach podziemnych magazynów gazu (PMG):
   • Deformacje górotworu związane z budową i użytkowaniem kawern solnych na potrzeby magazynowania gazu ziemnego.

Kierownik Pracowni

dr inż. Andrzej  Nowakowski
email: andrzej.nowakowski@imgpan.pl 
tel: 12 637-62-00 (56, 61)

Tematyka naukowo-badawcza Pracowni

Pracownia Wentylacji Kopalń prowadzi szeroki zakres prac naukowo-badawczych oraz badawczo-rozwojowych w dziedzinie przewietrzania kopalń, w tym niestacjonarnego przepływu powietrza i gazów w złożonych sieciach wyrobisk, kanałów, rurociągów oraz innych systemów wentylacyjnych w warunkach zaburzeń przepływu. Pracownia opracowuje również metody pomiaru przepływu gazu z wykorzystaniem termoanemometrii o anemometrii, korzystając z nowoczesnych przyrządów do pomiaru prędkości przepływu, temperatury i ciśnienia, które zostały zaprojektowane i wykonane głównie w IMG PAN. Prowadzone są również zaawansowane badania numeryczne wspomagające modelowanie przepływów gazów w środowisku kopalnianym i złożonych systemach wentylacyjnych.

Główne obszary badawcze Pracowni

1. Przewietrzanie i przepływ gazów:
   • Prognozowanie niestacjonarnego przepływu powietrza i gazów w złożonych sieciach wyrobisk.
   • Badania w zakresie pomiaru przepływu gazu z zastosowaniem termoanemometrii i anemometrii.
   • Weryfikacja opracowywanych teorii analizowanych zjawisk i procesów fizycznych poprzez prace eksperymentalne.

2. Badania metrologiczne i produkcja przyrządów pomiarowych:
   • Prowadzenie Laboratorium Wzorcującego Wentylacyjne Przyrządy Pomiarowe, posiadające akredytację nr AP 118, wydaną przez Polskie Centrum Akredytacji.
   • Prowadzenie Laboratorium Systemów Pomiarowych, wraz z produkcją ręcznych anemometrów μAS 4 oraz stacjonarnych anemometrów MPP.

3. Bezpieczeństwo pracy w górnictwie:
   • Badania w obszarze bezpieczeństwa pracy w górnictwie, które umożliwiły uzyskanie uprawnień rzeczoznawcy do spraw ruchu zakładu górniczego od Prezesa Wyższego Urzędu Górniczego.
   • Udział ekspertów pracowni w komisjach problemowych oraz w formułowaniu wytycznych dla unowocześniania przepisów górniczych i opinii w sprawach wynikających z katastrof górniczych.

4. Zjawiska fizyko-chemiczne w płonących zwałowiskach:
   • Wygaszenie zagrzania zwałowisk.
   • Odbieranie ciepła ze zwałowisk.
   • Likwidacja zwałowisk.
5. Procesy w rejonie ściany wydobywczej:
   • Badania uwzględniające pracę kompleksu wydobywczego i prowadzenie odmetanowania.

6. Badania modelowe, konstruktorskie i eksperymentalne:
   • Pomiary i rejestracja parametrów atmosfery kopalnianej w ścianie podczas pracy kompleksu wydobywczego.
   • Pomiary termoanemometryczne trójwymiarowych rozkładów prędkości w strefie przyociosowej wyrobiska górniczego.
   • Projektowanie oraz wykonywanie badań eksperymentalnych (w skali laboratoryjnej i przemysłowej) opisujących zjawiska turbulentne w przepływie płynu w złożonych strukturach geometrycznych.
   • Określenie własności dynamicznych różnego typu czujników pomiarowych parametrów fizycznych atmosfery kopalnianej.
   • Rozwój programów komputerowych z graficzną wizualizacją wyników symulacji numerycznych zjawisk wymiennych — pakietu VentGraph.
   • Wykorzystanie komercyjnych kodów CFD do wyznaczania ważnych wielkości charakteryzujących ruch powietrza oraz mieszaniny powietrzno-metanowej w złożonej sieci wyrobisk górniczych.

Kierownik Pracowni

prof. dr hab. inż. Wacław  Dziurzyński
email: wdziurzyn@gmail.com 
tel: 12 637-62-00 (82)

Tematyka naukowo-badawcza Pracowni

Pracownia Mikromerytyki specjalizuje się w badaniach układu ośrodek porowaty – płyn. Badania te odpowiadają na potrzeby inżynierii środowiska i energetyki, górnictwa i inżynierii geologicznej.

Główne obszary badawcze Pracowni

1. Zjawiska zachodzące w przestrzeni porowej ośrodków porowatych (sorpcja/desorpcja, dyfuzja, kinetyka dyfuzji, filtracja):
   • Analiza strukturalno-teksturalna powierzchni i przestrzeni porowej ośrodków porowatych z uwzględnieniem ich makro-, mezo- i mikroporowatości.
   • Identyfikacja parametrów strukturalnych ośrodków porowatych takich jak: porowatość otwarta, porowatość całkowita, gęstość, powierzchnia właściwa zgodnie z modelami BET, Langmuir i BJH, objętość i dystrybucja porów zgodnie z modelami KH, DFT, NLDFT i BJH.
   • Określenie efektywności sorpcyjnej względem gazów i par, w tym: pojemność sorpcyjna, izoterma sorpcji, izosteryczne ciepło adsorpcji.
   • Wyznaczanie parametrów filtracyjnych ośrodków porowatych względem gazów i cieczy, w tym: przepuszczalność i dyfuzja.

2. Metrologia górnicza, ze szczególnym uwzględnieniem obecności gazów w pokładach węgla kamiennego i innych skał:
   • Budowa dedykowanej aparatury górniczej do pomiarów zawartości gazu w węglu.

3. Zjawiska gazogeodynamiczne:
   • Rozpoznanie procesów związanych ze zjawiskami gazogeodynamicznymi i wyrzutami gazów oraz skał, zwłaszcza metanu i węgla.
   • Analiza składu elementarnego gazów zawartych w przestrzeni porowej ośrodków porowatych.
   • Ocena stanu zagrożenia zjawiskami gazogeodynamicznymi w podziemnych kopalniach.

4. Podziemne magazyny energii:
   • Pozyskiwanie węglowodorów ze skał zbiornikowych.
   • Ocena potencjału magazynowania energii.
   • Sekwestracja gazów cieplarnianych.
5. Modelowanie komputerowe oraz analiza stereologiczna:
   • Wykorzystanie metod modelowania komputerowego i sztucznej inteligencji do prognozowania i symulacji procesów fizycznych oraz analizy danych pomiarowych.
   • Wykorzystanie analizy obrazu i morfologii matematycznej do pomiarów struktur skalnych, odwzorowania i analizy 3D morfologii.
   • Ilościowy opis geometrycznej struktury skał i innych materiałów.
   • Badanie powierzchni przełamów skał, kompozytów i innych materiałów.

Kierownik Pracowni

dr hab. inż. Anna Pajdak, prof. IMG PAN
email: pajdak@imgpan.pl 
tel: 12 637-62-00 (31)

Tematyka naukowo-badawcza Pracowni

Pracownia specjalizuje się w rozwijaniu metod pomiaru parametrów środowiskowych (takich jak: temperatura, wilgotność oraz prędkość przepływu gazu) oraz ich czasowej i przestrzennej analizy. Badania koncentrują się na doskonaleniu istniejących oraz opracowywaniu nowych technik pomiarowych.

Główne obszary badawcze Pracowni

1. Przewietrzanie i przepływ gazów:
   • Opracowywanie oryginalnych metod pomiaru prędkości przepływu, w tym technik bezwzględnego pomiaru prędkości przepływu gazu (metoda fal cieplnych, optyczne metody pomiarowe).

2. Technologia termoanemometrii:
   • Rozwój termoanemometrii, w tym projektowanie nowoczesnych układów stałotemperaturowych i czujników typu hot-wire.

3. Zastosowania przemysłowe:
   • Adaptacja narzędzi pomiarowych do zastosowań przemysłowych, takich jak górnictwo, składowanie odpadów, technologie chemiczne i medyczne, oraz systemy wentylacji i klimatyzacji.

4. Nowoczesne rozwiązania pomiarowe:
   • Wykorzystanie sztucznej inteligencji i modelowania numerycznego (CFD) w analizie danych oraz rozwój zaawansowanych systemów pomiarowych.

Badania te mają istotne znaczenie zarówno dla laboratoriów badawczych, jak i praktycznych zastosowań przemysłowych, wspierając postęp technologii pomiarowych w różnych dziedzinach nauki i techniki.

Kierownik Pracowni

prof. dr hab. inż. Paweł Ligęza
email: ligeza@imgpan.pl
tel: 12 637-62-00 (25)