WYZNACZANIE METANOWOŚCI WENTYLACYJNEJ PRZY WYKORZYSTANIU NOWEJ TECHNIKI POMIAROWEJ

GÓRNICTWO I GEOLOGIA 2013 Tom 8 Zeszyt 4 Janusz KRUCZKOWSKI Instytut Mechaniki Górotworu PAN, Kraków WYZNACZANIE METANOWOŚCI WENTYLACYJNEJ PRZY WYKORZYSTANIU NOWEJ TECHNIKI POMIAROWEJ Streszczenie. W artykule przedstawiono prototypowe, ręczne urządzenie do wyznaczania metanowości wentylacyjnej. Cechą charakterystyczną miernika jest zintegrowanie czujnika prędkości strumienia powietrza z czujnikiem stężenia metanu w sposób umożliwiający pomiar zbliżony do punktowego, zsynchronizowany w czasie. W technice pomiaru jest wykorzystywana metoda trawersu ciągłego. Wykonano pomiary w chodniku nadścianowym, porównując ich wyniki z rezultatami uzyskanymi na podstawie wskazań przyrządów stacjonarnych i ręcznych. Obliczono metanowości wentylacyjne i porównano je z danymi kopalni. ESTIMATION OF THE VOLUMETRIC FLOW RATE OF METHANE TRANSPORTED IN THE VENTILATION AIR Summary. In this paper, a prototype of a manually operated meter used for the determination of methane concentration in ventilation air in underground mine headings is presented. The specific feature of this meter is that the sensor of the air jet velocity and the methane concentration sensor are integrated, and this allows for the conducting of measurements in a way that is close to the punctual one, and synchronised in time. In the measurement technique, the continuous traverse method is used. Measurements were conducted in an over-longwall heading and then the obtained results were compared with those shown by stationary devices and hand meters. The levels of the ventilation methane content were calculated and compared with the mine data. 1. Wprowadzenie Metanowość wentylacyjna (strumień objętości metanu) jest jedną z najczęściej wykorzystywanych wielkości do określenia stanu przewietrzania kopalnianej sieci wentylacyjnej. Należy do głównych wskaźników określających poziom bezpieczeństwa

64 J. Kruczkowski prowadzenia robót górniczych, a odpowiednie przepisy regulują jej dopuszczalne wielkości (Krause i Łukowicz, 2004). Wyznaczenie metanowości wentylacyjnej jest złożoną procedurą pomiarową wymagającą uzyskania danych o wielkościach strumienia objętości powietrza, udziale objętościowym metanu w tym strumieniu i polu przekroju, przez który strumień przepływa. Ponieważ strumień objętości metanu przepływający przez przekrój o powierzchni A definiuje równanie: Q CH 4 C 4 v d A (1) A gdzie: C CH 4 - objętościowy udział metanu w danym punkcie powierzchni przekroju A, v - wektor prędkości lokalnej w tym punkcie, d A - zorientowany element powierzchni A, zależność (1) można przybliżyć funkcją modelującą pomiar w postaci (Krach, 2009): gdzie: N - liczba elementów CH n CH QCH 4 CCH 4nvn An (2) N An powierzchni przekroju A, C 4 - udział objętościowy metanu przepływającego przez n ty element powierzchni, v n - prędkość mieszaniny gazowej przepływającej przez n ty element powierzchni, A n - pole n tego elementu. W rzeczywistości nie jest możliwy pomiar całkowitych rozkładów udziału objętościowego (stężenia objętościowego) metanu i prędkości przepływu zawierającej go mieszaniny gazowej według zależności (2). Możemy go przybliżyć na dwa sposoby. Sposób pierwszy polega na podzieleniu przekroju na pewną liczbę elementów powierzchni An i umieszczeniu w nich stacjonarnych zintegrowanych mierników prędkości i stężenia metanu. Następnie, dokonując synchronicznych pomiarów obu wielkości, możemy wyznaczyć strumień objętości metanu. Takie rozwiązanie jest stosowane w opracowanych w Instytucie Mechaniki Górotworu PAN wielopunktowych systemach pomiaru rozkładów pól prędkości i stężeń metanu. Systemy te przy użyciu metod pola prędkości pozwalają na wyznaczanie strumieni objętości powietrza i metanu (Krach i in., 2006; Dziurzyński i in., 2012). Drugi sposób polega na przesuwaniu zintegrowanego miernika prędkości i stężenia metanu w płaszczyźnie przekroju A metodą trawersu ciągłego. Metoda trawersu jest standardowo stosowana w górnictwie do wyznaczania strumienia objętości powietrza za

Wyznaczanie metanowości wentylacyjnej przy wykorzystaniu... 65 pomocą anemometrów ręcznych (Kruczkowski, 2006). Każdy ze sposobów pozwala jedynie na estymację rozkładów, a osobnym zagadnieniem jest szacowanie ich niepewności (Krach, 2009). Pierwsza z przedstawionych metod wymaga wyłączenia z ruchu na czas wykonywania pomiarów odcinka wyrobiska, w którym zostanie zainstalowany system pomiarowy. Ze względów praktycznych korzystniejsze jest więc stosowanie w warunkach ruchowych drugiej metody. Wykorzystywane dotychczas w kopalniach sposoby wyznaczania metanowości są pewnymi mocno uproszczonymi realizacjami obu omówionych powyżej metod. Metoda pierwsza jest przybliżana przez pomiar lokalnych wielkości strumienia objętości i stężenia metanu za pomocą pojedynczych mierników stacjonarnych (anemometru i metanomierza), z kolei trawers anemometrem ręcznym i pomiar stężenia metanomierzem ręcznym są przybliżeniem metody drugiej. W obu przypadkach z pomiarów geometrycznych wyznacza się pole przekroju wyrobiska. Należy zwrócić uwagę, że o ile metoda pomiaru wielopunktowego pozwala uzyskać duże dokładności pomiaru, o tyle stosowanie jej uproszczonej wersji, przy użyciu tylko jednego anemometru i jednego metanomierza (umieszczonych najczęściej w różnych przekrojach), będzie skutkować większą niepewnością niż w przypadku zastosowania uproszczonej wersji metody drugiej. Prowadzone od wielu lat w Instytucie Mechaniki Górotworu prace nad rozwiązaniami wielopunktowych systemów pomiarów rozkładów pól prędkości i stężeń metanu stanowiły przesłankę do opracowania ręcznego przyrządu do wyznaczania metanowości wentylacyjnej. Nowe opracowanie wykorzystuje technikę trawersu ciągłego. W celu doświadczalnego zweryfikowania prototypu urządzenia wykonano pomiary w warunkach in situ, porównując uzyskane wyniki z innymi metodami. Wykorzystano dotychczas uzyskaną wiedzę o charakterze rozkładów pól prędkości i stężeń metanu w wyrobiskach górniczych oraz wiedzę o własnościach metrologicznych w warunkach dołowych użytych czujników pomiarowych. 2. Urządzenie do pomiaru metanowości wentylacyjnej Na rys. 1 pokazano urządzenie do ręcznego wyznaczania strumienia objętości metanu. Jest to całkowicie nowe i prototypowe rozwiązanie techniczne, jednak zaprojektowane z myślą o przyszłym wdrożeniu do zastosowań w przemyśle górniczym. Urządzenie składa się z miernika prędkości przepływu powietrza i stężenia metanu oraz wysięgnika. Miernik jest zintegrowaną konstrukcją dwóch czujników pomiarowych. Pomiar prędkości jest

66 J. Kruczkowski wykonywany za pomocą anemometrycznego czujnika skrzydełkowego. Pomiar objętościowego stężenia metanu realizuje czujnik pellistorowy, zamontowany na górnej części osłony czujnika skrzydełkowego w taki sposób, że wlot do komory pomiarowej znajduje się wewnątrz osłony. Takie rozwiązanie pozwala na przyjęcie założenia o quasipunktowym pomiarze obu wielkości. Układ elektroniczny i bateria akumulatorów znajdują się w cylindrycznej obudowie przymocowanej od dołu osłony czujnika skrzydełkowego. Dane pomiarowe są gromadzone w pamięci wewnętrznej miernika lub mogą być przesyłane w czasie rzeczywistym drogą radiową do panelu odczytowego, co pozwala tym samym na bezpośrednie śledzenie mierzonych wielkości. Zakres pomiarowy mierzonych prędkości zawiera się w przedziale 0,2 20 m/s, a zakres pomiarowy stężeń metanu w przedziale 0 5% V/V (procentowego stężenia objętościowego). Pomiary są wykonywane z częstotliwością 1 Hz. Rys. 1. Metanoanemometr urządzenie do ręcznego pomiaru metanowości wentylacyjnej (fot. T. Bacia) Fig. 1. Methanometer a device for the manual measurement of the methane concentration contained in the air flowing through the headings during ventilation (photo by T. Bacia) Miernik jest zamocowany na teleskopowym wysięgniku, którego konstrukcja pozwala na swobodne pozycjonowanie w płaszczyźnie przekroju wyrobiska i wykonanie precyzyjnego trawersu nawet w wyrobiskach o dużej wysokości. Wahliwe zamocowanie miernika powoduje, że podczas wykonywania trawersu powierzchnia wlotu do przestrzeni pomiarowej czujnika anemometrycznego jest równoległa do płaszczyzny przekroju wyrobiska (oś obrotowa skrzydełka jest równoległa do linii prądu przepływającej przez przestrzeń pomiarową strugi powietrza). Miernik można pozycjonować także względem jego osi

Wyznaczanie metanowości wentylacyjnej przy wykorzystaniu... 67 pionowej, co pozwala operatorowi, w przypadku zaistnienia takiej konieczności, na wybór innego niż standardowy sposobu trawersowania. W celu identyfikacji nowego urządzenia pomiarowego zaproponowano nazwę: metanoanemometr. 3. Wyniki pomiarów i ich analiza Pomiary zostały przeprowadzone w KWK Krupiński w rejonie ściany B-11, w chodniku wentylacyjnym B-11/348 (rys. 2). Wykonano je w miejscu zabudowy anemometru stacjonarnego typu MPP znajdującego się na wylocie chodnika. Chodnik był prowadzony w obudowie typu ŁP9/V32. Przekrój rzeczywisty chodnika w miejscu pomiarów wynosił 9,5 m 2. Dane prezentowane w niniejszym artykule uzyskano z następujących urządzeń pomiarowych: 1. ręczny miernik metanoanemometryczny, 2. ręczny anemometr skrzydełkowy AS4 (producent: IMG PAN), 3. stacjonarny anemometr skrzydełkowy MPP (producent: IMG PAN), 4. metanomierz stacjonarny CSM-1 (producent: HASO). Rys. 2. Rejon prowadzenia pomiarów (dane z systemu Zefir) Fig. 2. The area of measurements (data taken from the Zefir System) Przyrządy stacjonarne były zabudowane na wylocie chodnika zgodnie z obowiązującymi przepisami. W okresie 1 miesiąca przeprowadzono 8 sesji pomiarowych w odstępach

68 J. Kruczkowski kilkudniowych. W ścianie były prowadzone w tym okresie prace wydobywcze. Każda sesja pomiarowa składała się z kolejno wykonywanych: - trawersu metanoanemometrem w przekroju zabudowania anemometru MPP, - pomiaru punktowym metanoanemometrem przed wlotem do anemometru MPP, - trawersu anemometrem AS4 w przekroju zabudowania anemometru MPP. Pomiary wykonywano bezpośrednio jeden po drugim w celu uzyskania danych w możliwie zbliżonych do siebie warunkach przepływowych. Czujniki stosowane w metanoanemometrze były wzorcowane wcześniej w laboratoriach akredytowanych. Dane z przyrządów stacjonarnych odpowiadające czasowo danym uzyskanym z pomiarów ręcznych pozyskano z systemu Zefir. Czas wykonywania trawersu metanoanemometrem wynosił około 2,5 minuty, czas pomiaru punktowego wynosił około 1 minuty. Na rys. 3 pokazano przykładowe wyniki rejestracji uzyskane metanoanemometrem w czasie 6. sesji pomiarowej. Wykonywano trawers ciągły pionowy. Polega on na przesuwaniu anemometru po trajektorii o kształcie wężowym od spągu do stropu, rozłożonej równomiernie pomiędzy obydwoma ociosami. Z pokazanej na rysunku rejestracji prędkości wynika, że trajektoria zawierała 15 gałęzi pionowych. Świadczy to o uzyskaniu dużej precyzji pomiaru w przypadku realizowania go w wyrobisku o przekroju 9,5 m 2, wykonanym w obudowie typu ŁP9. 5,00 1,90 prędkość m/s 4,50 4,00 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 1,80 1,70 1,60 1,50 1,40 1,30 1,20 stężenie metanu % V/V 0,00 1,10 09:49:32 09:49:49 09:50:07 09:50:24 09:50:41 09:50:59 09:51:16 09:51:33 09:51:50 09:52:08 09:52:25 09:52:42 Rys. 3. Prędkość i stężenie metanu zarejestrowane metanoanemometrem podczas wykonywania trawersu ciągłego w przekroju poprzecznym chodnika wentylacyjnego Fig. 3. Methane flow velocity and its concentration recorded with a methanometer during a continuous traverse in the cross-section of an air-heading W przypadku przedstawionej rejestracji obserwuje się występowanie dużego gradientu prędkości lokalnych w przekroju wyrobiska. Prędkości lokalne zmieniają się w przedziale od

Wyznaczanie metanowości wentylacyjnej przy wykorzystaniu... 69 1,62 m/s do 4,40 m/s. Zarejestrowane podczas trawersu stężenia metanu mieszczą się w przedziale od 1,28% do 1,36%. 5,00 1,90 prędkość m/s 4,50 4,00 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 1,80 1,70 1,60 1,50 1,40 1,30 1,20 stężenie metanu % V/V 0,00 1,10 09:54:09 09:54:26 09:54:43 09:55:00 09:55:18 09:55:35 09:55:52 Rys. 4. Prędkość i stężenie metanu zarejestrowane metanoanemometrem podczas pomiaru punktowego przed anemometrem stacjonarnym MPP zabudowanym w chodniku wentylacyjnym Fig. 4. Methane flow velocity and its concentration recorded with a methanometer during a point measurement in front of a MPP stationary anemometer installed in an air-heading Na rys. 4 widoczna jest rejestracja z pomiaru punktowego. Pomiar polegał na umieszczeniu miernika metanoanemometrycznego przed wlotem do przestrzeni pomiarowej anemometru stacjonarnego typu MPP. Czujniki skrzydełkowe obu mierników są takie same, co od strony poprawności metrologicznej uzasadniało wykonanie takiego pomiaru porównawczego. Położenie i odległość pomiędzy przyrządami powinny ograniczać ich wzajemne oddziaływanie, jednak należy pamiętać, że nie jest ono możliwe do wyeliminowania. Tego typu pomiary mają charakter jedynie porównawczy i nie można na ich podstawie wnioskować np. o prawidłowości charakterystyki anemometru w jej pełnym zakresie. Do celów, jakie miały omawiane eksperymenty pomiarowe, ten sposób pomiaru porównawczego mógł być stosowany. Obserwowane zmiany prędkości są wynikiem jej lokalnej fluktuacji. Zarejestrowana lokalna wartość prędkości średniej wynosiła 2,64 m/s przy intensywności fluktuacji wynoszącej 12,1%. Średnia wartość lokalnego stężenia metanu wynosiła 1,34%. W żadnej z sesji pomiarowych nie stwierdzono, aby odchylenie standardowe stężenia metanu było większe niż 0,04%. Świadczy to o płaskim rozkładzie pola stężenia metanu, a więc o wymieszaniu strugi powietrza przepływającej w tym miejscu w czasie pomiarów.

70 J. Kruczkowski Wyniki pomiarów prędkości w postaci ich wartości średnich przedstawiono w tablicy 1. Zmierzona metanoanemometrem średnia wartość prędkości w przekroju chodnika jest w każdym przypadku większa niż wartość średniej prędkości lokalnej mierzonej anemometrem stacjonarnym MPP. Potwierdza to konieczność stosowania odpowiednich procedur korygujących dla anemometrów stacjonarnych wykorzystywanych do wyznaczania strumienia objętości czy też do wyznaczania metanowości wentylacyjnej. Porównanie pomiaru anemometrem stacjonarnym z punktowym pomiarem termoanemometrem wskazuje na zbliżone wyniki i jest przybliżoną weryfikacją poprawności wyników uzyskiwanych z anemometru MPP w zakresie prędkości zmierzonych podczas eksperymentów. Należy zwrócić uwagę, że wskazania anemometru stacjonarnego praktycznie nie ulegają zmianie w przeciągu całego okresu pomiarów. Ponieważ jednak wartości średnie prędkości otrzymane z pomiarów metodą trawersu różnią się od siebie, uzasadnia to konieczność bardzo uważnego postępowania przy wyznaczaniu strumieni objętości powietrza lub metanu przy wykorzystaniu danych ze stacjonarnych anemometrów, szczególnie dla krótkich przedziałów czasowych. Tablica 1 Wyniki pomiarów prędkości średnich Nr sesji pomiarowej Metanoanemometr Trawers w przekroju chodnika, m/s Punktowo przed anemometrem MPP, m/s Anemometr stacjonarny MPP Współczasowo z trawersem metanoanemometrem, m/s Współczasowo z pomiarem punktowym, m/s Trawers anemometrem ręcznym uas4, m/s 1 3,13 2,81 2,44 2,67 3,31 2 2,97 2,58 2,46 2,40 3,25 3 3,39 3,34 2,49 3,04 3,68 4 3,05 2,43 2,48 2,58 3,35 5 3,23 2,60 2,43 2,66 3,29 6 2,92 2,64 2,47 2,43 3,27 7 2,99 2,87 2,42 2,61 3,42 8 3,03 2,52 2,44 2,46 3,45 Wyniki pomiarów stężenia metanu pokazano w tablicy 2. Pomiary punktowe są bardzo zbliżone do wyników pomiarów z trawersu w całym przekroju. Jak wcześniej zostało zauważone, w chodniku występował płaski rozkład pola stężenia metanu.

Wyznaczanie metanowości wentylacyjnej przy wykorzystaniu... 71 Nr sesji pomiarowej Wyniki pomiarów stężenia metanu Trawers w przekroju chodnika, % V/V Metanoanemometr Punktowo przed anemometrem MPP, % V/V 1 0,99 0,99 2 0,78 0,77 3 0,91 0,91 4 0,91 0,95 5 0,96 0,91 6 1,32 1,34 7 0,83 0,88 8 0,99 0,99 Tablica 2 Dane przedstawione w tablicy 3 są podsumowaniem wyników wyznaczania metanowości wentylacyjnej dwiema różnymi metodami i w celach porównawczych zostały zestawione z danymi uzyskanymi w wyniku własnych pomiarów służb wentylacyjnych kopalni, wykonywanymi za pomocą ręcznych przyrządów. Dane kopalni dotyczą metanowości obliczonej ściśle dla tego dnia, w którym wykonywano eksperymenty pomiarowe przy użyciu metanoanemometru. W każdym przypadku przyjmowano taką samą wartość przekroju wyrobiska, a więc błąd wnoszony do pomiaru był taki sam i można pominąć jego wpływ, prowadząc analizę porównawczą. Tablica 3 Wielkość metanowości wentylacyjnej w zależności od metody pomiaru Nr sesji pomiarowej Pomiar metanoanemometrem Metanowość wentylacyjna, m 3 /min Dane kopalni Wyznaczona na podstawie danych z mierników stacjonarnych 1 17,70 19,3 11,96 2 13,17 17,4 9,25 3 17,53 17,3 10,79 4 16,19 17,6 10,60 5 17,28 19,1 13,30 6 22,17 23,2 19,01 7 14,57 15,4 8,28 8 17,13 21,1 14,46 W wyniku pomiarów wykonanych metanoanemometrem uzyskano wartości metanowości wentylacyjnej prawie w każdym z przypadków mniejsze od przyjmowanych przez kopalnię,

72 J. Kruczkowski jedynie wynik 3. sesji pomiarowej jest o 1,3% większy. Największa różnica wystąpiła podczas pomiarów w 2. sesji. Pomiar wykonany metanoanemometrem jest o 32% mniejszy od danych kopalni. Można więc stwierdzić, że stosowana w kopalni metoda przeszacowuje wielkość strumienia metanowości. Gdyby jednak opierać się na wskazaniach mierników stacjonarnych, byłoby odwrotnie. Metanowość zostałaby istotnie zaniżona. Niedoszacowanie zawierałoby się w przedziale od 14% dla 6. sesji pomiarowej aż do 43% w przypadku 7. sesji. Uzyskane wyniki są kolejnym dowodem na występowanie problemów wynikających z braku lub niedopracowania istniejących metod i procedur pomiarowych w wentylacji kopalń. 4. Podsumowanie Nowa metoda pomiaru metanowości wentylacyjnej, dzięki jednoczesnemu pomiarowi prędkości i stężenia w trakcie trawersowania przekroju wyrobiska, w sposób najlepszy ze stosowanych dotychczas w polskich kopalniach metod uwzględnia wymagania modelu pomiaru strumienia objętości metanu opisanego we wprowadzeniu. Umożliwia bezpośrednie otrzymanie wyników w miejscu wykonywania pomiarów i ewentualne natychmiastowe powtórzenie pomiaru w przypadku otrzymania wyniku budzącego wątpliwość. Po precyzyjnym zdefiniowaniu procedury pomiarowej określającej takie jej parametry, jak np. prędkość trawersowania, liczba gałęzi trajektorii w zależności od przekroju wyrobiska, wymagana dokładność wyznaczenia przekroju, sposób i częstość wzorcowania miernika, technika pomiaru metanoanemometrem powinna zapewnić najmniejszą niepewność pomiaru ze wszystkich metod stosowanych do tej pory. Wykorzystywanie jednej, dobrze zdefiniowanej procedury pomiarowej i urządzenia pomiarowego o ściśle określonych wymaganiach techniczno-metrologicznych otwiera możliwość obiektywnego porównywania wyników wyznaczania metanowości wentylacyjnej nie tylko w obrębie jednej kopalni, lecz także pomiędzy różnymi kopalniami. Możliwość zarejestrowania podczas trawersu rozkładu pola stężeń metanu eliminuje konieczność prowadzenia rozważań, czy w miejscu pomiaru istnieją różnice w stężeniu metanu w różnych punktach przekroju poprzecznego wyrobiska, czy też można przyjąć jedną wartość zmierzoną w dowolnym miejscu. Szybkość i łatwość wykonania pomiaru metanowości wentylacyjnej za pomocą nowego urządzenia pozwolą na śledzenie jej zmian w sposób dokładniejszy niż w przypadku metod stosowanych dotychczas.

Wyznaczanie metanowości wentylacyjnej przy wykorzystaniu... 73 W wyniku przeprowadzonych pomiarów potwierdzono możliwość wystąpienia dużych błędów przy wyznaczaniu metanowości wentylacyjnej na podstawie danych uzyskiwanych ze stacjonarnych mierników prędkości przepływu powietrza i stężenia metanu. Stwierdzono również zawyżenie wartości metanowości wentylacyjnej w przypadku pomiarów wykonanych przez służby kopalniane w stosunku do pomiarów zrealizowanych metanoanemometrem. Stwierdzenie to nie daje jednak podstaw na tym etapie eksperymentów pomiarowych do uogólniania wniosków. Zakończenie prac nad nową techniką pomiaru metanowości wentylacyjnej, wiążące się z walidacją poprawności stosowanej metody i podaniem jej niepewności (duże dokładności stosowanych w metanoanemometrze czujników nie są jednoznaczne z tak samo małą niepewnością metody), pozwoli na istotne zwiększenie dokładności wyznaczania jednego z najtrudniejszych do zmierzenia parametrów kopalnianej sieci wentylacyjnej. Pomiary, z których dane prezentowano w opracowaniu, zostały wykonane przy udziale pracowników Działu Wentylacji KWK Krupiński. Artykuł opracowano w ramach prac statutowych pt. Specjalistyczna aparatura kontrolno-pomiarowa rozwój metodyki i aparatury badawczej strumienia objętości, stężenia metanu, pola przekroju poprzecznego wyrobiska, finansowanych przez MNiSW. BIBLIOGRAFIA 1. Dziurzyński W., Kruczkowski J., Wasilewski S.: Nowoczesna metoda badania przepływu powietrza i metanu w wyrobisku kopalni. Nowe spojrzenie na wybrane zagrożenia naturalne w kopalniach. Główny Instytut Górnictwa, Katowice 2012. 2. Krach A.: Uncertainty of measurement of selected quantities in mine ventilation measurements. Archives of Mining Sciences. Monograph, No. 8, 2009. 3. Krach A., Krawczyk J. Kruczkowski J. Pałka T.: Zmienność pola prędkości i strumienia objętości powietrza w wyrobiskach kopalń głębinowych. Archives of Mining Science. Monografia, nr 1, 2006. 4. Kruczkowski J.: Analiza danych pomiarowych uzyskanych z anemometrycznych czujników stacjonarnych i przenośnych. Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN, tom 8, nr 1-4, Kraków 2006. 5. Krause E., Łukowicz K.: Zasady prowadzenia ścian w warunkach zagrożenia metanowego. Instrukcja nr 17. Główny Instytut Górnictwa, Katowice 2004. Abstract Thanks to the simultaneous measurement of the methane flow velocity and its concentration during traversing the cross-section of an air-heading, the new method of the measurement of the methane concentration in the ventilation air presented here in the best possible way and takes into account the requirements for the model of the methane volume jet measurement. It allows for obtaining the measurement results directly at the site where the measurement is carried out and gives the possibility to repeat the measurement immediately

74 J. Kruczkowski in case the obtained results raise doubts. After a precise definition of the measurement procedure determining such parameters as the traverse velocity, number of trajectory branches depending on the heading cross-section size, and configuration, the required accuracy of the determination of the cross-section, the way and frequency of the calibration of the meter, and adopted measurement technique with the use of a methane-anemometer (this is a name which has been proposed for the new measurement device), it should ensure the lowest possible uncertainty of measurement of all the methods used so far. The use of one, welldefined measurement method and a measurement device with strictly determined technical and metrological requirements opens up the possibility of an objective comparison of the results of the determination of the methane concentration in the ventilation air, not only within one mine but also the results obtained in different mines. The possibility of recording the distribution of the methane concentration field during traversing eliminates the necessity of deliberations on whether there are some differences in the methane concentration in various points of the air-heading cross-section, or one value having been measured in any site of the heading can be adopted. The quickness and easiness of the measurement of the methane concentration in the ventilation air with the new device will allow the tracing of its variations with higher precision than by the use of the other methods used so far. As a result of the measurements which were carried out, the possibility of the occurrence of significant errors, when determining the methane concentration in the ventilation air on the basis of the results obtained from stationary meters of the air flow rate and methane concentration, was confirmed. In addition, it was found that the methane concentration in the ventilation air measured by the mine maintenance crew was overrated compared to what is measured by the methane-anemometer. Hoverer, at this stage of the experiments, this is insufficient for jumping to general conclusions. The completion of the studies on the new method of measurement of the methane concentration in the ventilation air involving the validation of correctness of the applied method and the providing of its uncertainty (high accuracy of the sensors used in methane-anemometers is not tantamount to the similarly low method uncertainty) will allow for a substantial increase of accuracy in the determination of one of the most difficult parameters to measure of the mine ventilation network.