Badania dołowe i utrzymanie powierzchni (KD 1)

Górnictwo

Testy nowych maszyn i urządzeń

Podziemna sieć wyrobisk górniczych, ich różne konfiguracje i wymiary pozwalają na testy różnorodnych urządzeń i maszyn stosowanych w górnictwie. Wyrobiska podziemnego poligonu KD „Barbara” są wykonane zarówno w pokładzie węgla jak i skałach płonnych na głębokościach 30m i 46m. Zabezpieczenie tych wyrobisk stanowią różne rodzaje obudowy w zależności od przeznaczenia danego wyrobiska, co pozwala na testy urządzeń wykorzystywanych w różnych warunkach pracy w górnictwie podziemnym.

Badania i testy nowych technologii dla górnictwa

Poligon podziemny KD „Barbara” od ponad 95 lat jest miejscem testowania nowych technologii i rozwiązań dla górnictwa. Od zapobiegania i hamowania wybuchów metanu i pyłu węglowego poprzez podziemne zgazowanie węgla, odmetanowanie i utylizację metanu z powietrza wentylacyjnego kopalń oraz podziemne składowanie dwutlenku węgla Zakład Badań Dołowych i Utrzymania Powierzchni jest otwarty na współpracę w każdej dziedzinie nowych technologii górniczych. W wyrobiskach dołowych kopalni możliwe jest stwarzanie zmiennych warunków parametrów atmosfery, np. wilgotność i temperatura powietrza.

Szkolenia załóg górniczych/ ratowniczych

Chodniki, szyby, sztolnie z wylotem na powierzchnię, komory i skrzyżowania wraz z infrastrukturą podziemną Zakładu Badań Dołowych i Utrzymania Powierzchni stanowią unikalny poligon do przeprowadzania szkoleń dla załóg górniczych i ratowniczych. Regulowany w szerokim zakresie układ wentylacji kopalni pozwala na odpowiedni do potrzeb rozpływ powietrza w wyrobiskach dla wytworzenia warunków zadymienia i zapylenia. Istnienie m.in. możliwość tworzenia warunków i symulacji pożaru.

Symulacje zagrożeń naturalnych

Podziemny poligon badawczy dysponuje rozbudowaną infrastrukturą do symulacji zagrożeń naturalnie występujących w górnictwie- zagrożenie metanowe, pyłowe, wybuchy pyłu węglowego. Symulacja warunków metanowych jest możliwa dzięki specjalnej instalacji precyzyjnie uwalniającej metan do wyrobisk badawczych, co pozwala na uzyskanie dokładnego stężenia mieszanki powietrze-metan wymaganego dla celu badań. Infrastruktura podziemna jest wyposażona w szereg stacji pomiarowych rejestrujących parametry wybuchu, temperaturę, przepływ powietrza jak również parametry różnych gazów (metan, dwutlenek węgla, tlenek węgla, tlen).

Przemysł zbrojeniowy

Testy nowych typów uzbrojenia

Rozwój przemysłu zbrojeniowego wiąże się ze specyficznymi procedurami zabezpieczenia zarówno obszaru przeprowadzania badań jak i samej wartości intelektualnej dotyczącej nowych typów uzbrojenia. Podziemny poligon badawczy umożliwia spełnienie obydwu tych warunków.

Testy nowych typów pocisków

Zakład Badań Dołowych jest w stanie przeprowadzać badania m.in. pocisków oraz różnych rodzajów broni w bezpiecznych warunkach podziemnych. Testy, które na powierzchni mogłyby stanowić zagrożenie lub potencjalnie ujawnić innowacyjne rozwiązania zbrojeniowe, przeprowadzone w wyrobiskach dołowych pozwalają zapewnić bezpieczeństwo otoczeniu i osobom postronnym jak również dyskrecję badań.

Promocja produktu

Badania i prezentacja produktów

Dobra jakość oferowanego produktu bez odpowiedniej promocji nie zawsze gwarantuje sukces na rynku. Infrastruktura powierzchniowa i podziemna KD „Barbara” pozwala na przeprowadzanie specjalistycznych badań produktu, jak również na jego odpowiednią prezentację. W trakcie badań na terenie poligonu doświadczalnego istnieje możliwość dokumentacji ich przebiegu w formie zdjęć i nagrań. Odpowiednie ich zaprezentowanie na stronach internetowych producenta zdecydowanie zachęci potencjalnych klientów i poprawi wizerunek firmy podkreślając jej kompetencje.

Proponujemy również samo udostępnienie poligonu podziemnego w celach prezentacyjnych produktu; czy to dla wykonania profesjonalnych zdjęć do folderów reklamowych, czy też nagrań promujących produkt. Industrialny styl i niepowtarzalność lokalizacji zapewni zainteresowanie klientów.

Spotkania promocyjne

Wśród proponowanych usług mających na celu odpowiednią prezentację produktu posiadamy również możliwość organizacji spotkania promocyjnego w gronie zainteresowanych partnerów. Podczas tego spotkania będą oni mieli możliwość przekonania się o funkcjonalności produktu w warunkach rzeczywistych wyrobisk górniczych, zadania pytań oraz porównania opinii.

Szkolenia i ćwiczenia

Poligon doświadczalny KD „Barbara” dzięki swoim unikalnym warunkom umożliwia przeprowadzenie szkoleń i ćwiczeń w wyrobiskach dołowych i szybach. Proponowane usługi w tym zakresie to min.:

• udostępnianie podziemnych wyrobisk do przeprowadzania ćwiczeń taktycznych,
• udostępnianie podziemnych wyrobisk do przeprowadzania ćwiczeń wspinaczkowych i alpinistycznych,
• udostępnianie podziemnych wyrobisk do przeprowadzania szkoleń z wykorzystaniem zadymienia i symulowanych zagrożeń.

Na powierzchni kopalni możliwa jest prezentacja przebiegu wybuchu pyłu węglowego w sztolni doświadczalnej. Prezentacja ma na celu nie tylko uświadomienie zagrożenia, ale również zaznajomienie się ze sposobem zabezpieczania się przed tymi niebezpiecznymi zjawiskami.

Udział w projektach międzynarodowych

Główny Instytut Górnictwa corocznie bierze udział licznych projektach międzynarodowych, a poligon doświadczalny KD „Barbara” jest niejednokrotnie wykorzystywany do testów w skali rzeczywistej i półtechnicznej w projektach pilotowych i demonstracyjnych. Doświadczony personel i kadra naukowa gwarantują skuteczną realizację celów projektowych. Podczas prowadzenia projektów KD „Barbara” może świadczyć usługi w ramach:

• udostępnienia infrastruktury podziemnej,
• udostępnienia infrastruktury powierzchniowej,
• udostępnienia obsługi do przeprowadzenia testów,
• odwzorowania warunków dużej skali.

Kluczowe realizacje

Udział w projektach europejskich i krajowych

Nazwa	Okres realizacji	Źródło finansowania	Tytuł
HUGE	2007-2010	RFCS	Podziemne zgazowanie węgla ukierunkowane na produkcję wodoru
HUGE II	2011-2014	RFCS	Podziemne zgazowanie węgla ukierunkowane na produkcję wodoru – aspekty środowiskowe i bezpieczeństwa
EXPRO	2014-2017	RFCS	Prognozowanie i ograniczenie efektów wybuchów metanu dla zwiększenia ochrony infrastruktury kopalnianej i kluczowego wyposażenia
GASDRAIN	2014-2018	RFCS	Opracowanie ulepszonych technik drenażu metanu poprzez stymulacje pokładów węgla celem zapobiegania zagrożeniom i zwiększenia wydobycia węgla
MAPROC	2015-2019	RFCS	Monitoring, Ocena, Prewencja i Zmniejszanie Zagrożeń Tąpaniami i Wyrzutami Gazów w Kopalniach
SILESIAFRAC	2019-2021	NCBiR	Opracowanie technologii intensyfikacji ujęcia metanu z pokładów węgla poprzez szczelinowanie hydrauliczne, w warunkach geologicznych Górnośląskiego Zagłębia Węglowego
WENT-MET	2019-2021	NCBiR	Rozwinięcie innowacyjnej katalityczno–adsorpcyjnej technologii unieszkodliwiania metanu emitowanego do atmosfery w gazie wentylacyjnym z kopalni węgla kamiennego w oparciu o katalizator platynowy z wartością dodaną w postaci odzysku energii odpadowej
HEET II	2020-2023	RFCS	Innowacyjny, wysokowydajny system zasilania maszyn i urządzeń, podnoszący poziom bezpieczeństwa pracy w podziemnych wyrobiskach górniczych
HYDROCOAL+	2018-2021 (2022)	RFCS	Opracowanie i demonstracja technologii hydro-otworowej dla poprawy konkurencyjności eksploatacji węgla brunatnego na świecie i ograniczenia jej wpływu na środowisko
ROCCS	2020-2023	RFCS	Utworzenie obserwatorium badawczego w celu udostępniania pokładów węgla w Europie do magazynowania dwutlenku węgla
NMATDRILL	2018-2022	NCBiR	Materiały o strukturze nanokrystalicznej i amorficznej do konstrukcji wkładek kumulacyjnych do zastosowania w przemyśle wydobywczym

Wybrane prace badawczo-rozwojowe

Zleceniodawca	Okres realizacji	Tytuł
CDC/NIOSH (USA)	2017-2018	Ocena skuteczności hamowania wybuchów pyłu węglowego w dużej skali
CDC/NIOSH (USA)	2018-2019	Ocena skuteczności hamowania wybuchów pyłu węglowego dla różnych konfiguracji i zalegania pyłu węglowego i kamiennego
CDC/NIOSH (USA)	2019-2020	Badania i ocena skuteczności pian przeciwwybuchowych dla zabezpieczenia przed wybuchem pyłu węglowego

Prace statutowe GIG

Okres realizacji	Tytuł
01-12.2021	Badania rozprzestrzeniania się markerów o rozmiarach koronawirusa SARS-CoV-2 w powietrzu o różnym składzie aerozoli środowiskowych, temperaturze i wilgotności
01-12.2021	Badania ekshalacji radonu i toronu w podziemnych wyrobiskach górniczych

Zaplecze badawcze

Poligon podziemny jest położony na dwóch poziomach: 30m i 46m. Chodniki na poziomie 30m są wydrążone w złożu węgla. To właśnie tam odbywają się:

• badania nad nowymi rozwiązaniami na potrzeby górnictwa,
• badania prototypowego sprzętu w warunkach dołowych,
• badania nad podziemnym zgazowaniem węgla,
• badania nad podziemnym składowaniem CO2,
• badania nad rekuperacją i utylizacją metanu z powietrza wentylacyjnego (VAM),
• badania nad rozprzestrzenianiem się aerozoli w powietrzu, w kontekście nowej problematyki wynikającej z zagrożenia wirusowego w kopalniach.

Wszystkie badania związane z wybuchami gazów i pyłów oraz pożarami są przeprowadzane na poziomie 46m w wyrobiskach o specjalnie przystosowanej i wzmocnionej do tego celu konstrukcji obudowy. Rozbudowana sieć chodników badawczych, komór, skrzyżowań oraz wyrobisk z wychodniami na powierzchnię umożliwia przeprowadzanie badań w wielu konfiguracjach.

Na poziomie 46m generowane są strzały badawcze dotyczące między innymi:

• wybuchów pyłu węglowego,
• wybuchów i wypaleń metanu,
• badania spoiw tam przeciwwybuchowych,

Również na tym poziomie kopalni przeprowadza się badania w zakresie promieniotwórczości naturalnej oraz badania ruchu górotworu.

Do głównych obiektów infrastruktury badawczej należą:

• Na poziomie 30m
  – komora saletrolu: badania rozprzestrzeniania się aerozoli, badania nad innowacyjną kolejką podwieszaną zasilaną z trasy jezdnej,
  – chodnik główny: badania wkładek do pocisków akumulacyjnych na rzecz przemysłu zbrojeniowego i górnictwa,
  – chodniki doświadczalne w pokładzie węgla: badania nad technologią podziemnego zgazowania węgla i metody CCS,
  – chodniki wodne: badania stanu wód podziemnych.
• Na poziomie 46m
  – chodnik badawczy 400-metrowy: badania wybuchów pyłów i gazów, badania zapór przeciwwybuchowych pyłowych i wodnych,
  – chodnik badawczy 200-metrowy: badania wytrzymałości tam przeciwwybuchowych,
  – chodnik „amerykański”: badania w wyrobiskach o wymiarach typowych dla kopalń podziemnych Ameryki Północnej i Południowej,
  – wcinka chodnika 400-metrowego: badania zagrożeń radioaktywności i badania sejsmiczne.

Integralne wyposażenie poligonu podziemnego

• zintegrowany system wentylatorów, pozwalający na regulację parametrów przepływu powietrza (prędkość przepływu, wydatek),
• komora mieszania i podawania gazów- nowoczesne pomieszczenie z układem podawania metanu i systemem monitoringu gazowego umożliwiające precyzyjne podawanie gazów do badań,
• system monitoringu wizyjnego- możliwość obserwacji badań dołowych z powierzchni w czasie rzeczywistym,
• monitoring stężenia gazów (tlenu, tlenku węgla, metanu i innych),
• system monitoringu parametrów wybuchów i pożarów oraz akwizycji danych w oparciu o systemy światłowodowej transmisji danych,
• dostęp do mediów w każdej części poligonu (woda, energia elektryczna, sprężone powietrze, Internet).

Podziemny poligon doświadczalny dysponuje odpowiednimi warunkami do:

• regulacji temperatury i wilgotności w wyrobiskach,
• uzyskania zadanych parametrów przepływu powietrza z możliwością wentylacji odrębnej,
• generowania zapylenia i jego regulacji (pył węglowy, kamienny i inne),
• przeprowadzania badań, które mogłyby stwarzać zagrożenie na powierzchni,
• zapewnienia łatwego i szybkiego transportu do lokalizacji badań (niewielkie odległości od szybu),
• udostępniania infrastruktury na rzecz badań podziemnych w różnych obszarach gospodarki,
• symulacji pożarów i wybuchów w przestrzeniach zamkniętych (tunele, magazyny podziemne, obiekty budownictwa podziemnego).

Fakty i Liczby

Liczba pracowników

Zakład Badań Dołowych i Utrzymania Powierzchni KD-1 dysponuje 20 pracownikami naukowymi i technicznymi. Wysoka specjalizacja zatrudnionych osób oraz ich bogate doświadczenie pozwalają na przeprowadzanie najbardziej innowacyjnych badań o szerokim spektrum różnorodności.

Liczba obiektów

Zakład Badań Dołowych i Utrzymania Powierzchni dysponuje podziemnym poligonem badawczym, w którym zlokalizowane są 33 podziemne wyrobiska górnicze o łącznej długości 5,6 km. Dodatkowo na potrzeby badań wykorzystywana jest infrastruktura powierzchniowa o łącznym obszarze ponad 10 ha o różnym zagospodarowaniu terenu, w tym:

• budynki,
• hale,
• laboratoria,
• obiekty zakładu górniczego,
• sztolnie eksperymentalne,
• tereny zalesione, trawiaste i utwardzone.