Influence of barometric pressure changes on ventilation conditions in deep mines

Barometric air pressure and its changes have a critical impact on ventilation conditions in the underground workings of deep mines. Changes in pressure are particularly important because they are responsible for the transient states of ventilation conditions, therefore, assessing the scale of pressure change is essential. Unfortunately, previously for many years in the Polish mining industry barometric pressure was recorded only on tapes of mechanical barographs by the ventilation department on the surface and therefore such dependencies of methane concentration due to barometric pressure changes have not been properly documented. Today, after the implementation in mines of instruments enabling the monitoring of absolute pressure in the workings of mines (Wasilewski, 2009) the conditions have been created to study the influence of pressure changes on changes of air parameters in the mine workings. Barometric pressure changes were observed and recorded over a course of approximately two years using monitoring system that utilized high accuracy pressure sensors on the surface and in selected workings of an underground mine. This paper presents a statistical analysis of the data that we generated from assessing pressure changes on the surface and at selected underground points in the mine. In the article, which presents the results of the first part of the study, some examples of when significant changes in pressure prior to the tragic events, which were not accompanied by changes in the methane concentration in mine workings, will also be shown. Interestingly, we found that the relationship between methane ignitions and explosions in longwall gob mined via the cave-in method is associated with changes in the barometric pressure. Several instances of methane ignitions and explosions in the gob of cave-in longwalls in recent years were compared with background barometric pressure changes. Research carried out in within the strategic project “Improving work safety in the mines” allowed to record air parameters changes inside the gob of longwalls and show the influence of pressure changes on changes in methane and oxygen concentration in the gob, which will be shown in the second part of the article to be published in the near future.

Ciśnienie barometryczne powietrza i jego zmiany maja. istotny wpływ na warunki przewietrzania w wyrobiskach podziemnych kopalń głębinowych. Zmiany ciśnienia są szczególnie istotne, ponieważ powodują stany nieustalone warunków przewietrzania, stąd każda próba oceny skali tych zjawisk jest interesująca. Niestety wcześniej przez wiele lat w polskim górnictwie ciśnienie barometryczne było rejestrowane, jedynie na taśmach barografów mechanicznych, w dziale wentylacji na powierzchni stąd takie zależności zmian stężenia metanu w wyniku zmian ciśnienia barometrycznego nie zostały właściwie udokumentowane. Obecnie po wprowadzeniu do kopalń urządzeń umożliwiających monitorowanie ciśnienia bezwzględnego w wyrobiskach kopalń (Wasilewski, 2009) powstają warunki do badania wpływu zmian ciśnienia na zmiany parametrów powietrza w wyrobiska kopalni. Jest to tym bardziej interesujące, że jak pokazały obserwacje nie można wykluczyć związku zapaleń i wybuchów metanu w zrobach ścian zawałowych, ze zmianami ciśnienia barometrycznego. Trwające ponad dwa lata obserwacje zmian ciśnienia barometrycznego wraz z rejestracją ciśnienia (z dużą dokładnością) prowadzono w kopalnianym systemie monitorowania parametrów powietrza, za pomocą czujników ciśnienia umieszczonych na zrębie szybu oraz w wybranych wyrobiskach na dole kopalni. W artykule przedstawiono ważniejsze wyniki analizy statystycznej oraz dokonano próby oceny zmian ciśnienia na powierzchni i w wybranych punktach kopalni pod ziemią. W artykule, który prezentuje wyniki pierwszej część badań, zostaną również pokazane przykłady kiedy znaczne zmiany ciśnienia przed tragicznymi zdarzeniami, którym nie towarzyszyły zmiany stężenia metanu w wyrobiskach kopalni. Na tle zmian ciśnienia barometrycznego pokazano momenty wystąpienia zdarzeń zapalenia i wybuchów metanu w zrobach ścian zawałowych w ostatnich latach. Badania prowadzone w projekcie strategicznym pt. „Poprawa bezpieczeństwa pracy w kopalniach” pozwoliły zarejestrować zmiany parametrów powietrza wewnątrz zrobów ścian i pokazać wpływ zmian ciśnienia na zmiany stężania metanu i tlenu w zrobach, co zostanie pokazane w drugiej części artykułu, który jest przygotowywany i będzie opublikowany w najbliższym czasie.