Instytut Mechaniki Górotworu

W Pracowni prowadzi się badania naukowe w dwóch kierunkach. Pierwszy związany jest z analizą stereologiczną jako metodą ilościowego oznaczania geometrycznej struktury materiałów, a w szczególności skał, zaś drugi z wyrzutami gazów i skał.

Analiza stereologiczna:
Podstawą prowadzonej w laboratorium analizy stereologicznej są pomiary geometrycznej struktury widocznej na zdjęciach, zgładach i szlifach cienkich. Analiza jest wykonywana na stoisku do półautomatycznych procedur (mikroskop polaryzacyjny Zeiss, stolik automatyczny XYZ, kamera kolorowa, komputer), względnie w sposób automatyczny przy wykorzystaniu specjalistycznego oprogramowania do analizy obrazów. Laboratorium prowadzi również stereologiczne badania morfologii powierzchni przełamów skał i kompozytów przy wykorzystaniu specjalistycznego profilometru laserowego.

Najważniejsze osiągnięcia:

• Zautomatyzowanie pomiarów ilościowych niektórych struktur skalnych poprzez opracowanie stosownych algorytmów automatycznej analizy obrazów.
• Zastosowanie metod analizy obrazów i morfologii matematycznej do opisu geometrii sieci spękań w skałach.
• Opracowanie metody wyznaczania parametrów opisujących morfologię powierzchni przełamu skalnego przy użyciu profilometru laserowego.
• Wyznaczenie korelacji pomiędzy wielkością ziarn skały a parametrami opisującymi morfologię powierzchni jej przełamu.
• Oparcie podstawowej charakterystyki geometrycznych struktur materiałów uziarnionych na podstawowych funkcjonałach brył wypukłych (objętość, pole powierzchni, całkowita krzywizna średnia).
• Stereologiczna ocena mikroskładników węgla.
• Wykrycie związków korelacyjnych między parametrami charakteryzującymi geometrię minerałów miedzionośnych.
• Ilościowa ocena między-, względnie śródkrystalicznego przebiegu powierzchni spękania skał.

Zasadniczo, laboratorium prowadzi badania stereologiczne struktur skalnych. Jednakże opracowywana w ten sposób metodyka pomiarowa wykorzystywana jest również do badania innych struktur, np. betonów, gleby, materiałów ceramicznych, preparatów biologicznych, itp.

Wyrzuty gazów i skał:
Zjawisko wyrzutów gazów i skał jest jednym z poważniejszych zagrożeń występujących w górnictwie. Największy wyrzut w Polsce miał miejsce w kopalni "Nowa Ruda". Jego efektem było 5000 ton węgla wyrzuconego do wyrobiska i około 750 000 m³ wydzielonego CO₂. Aktualnie zagrożenie wyrzutami skalno - gazowymi występuje w kopalniach Jastrzębskiej Spółki Węglowej. Ostatni wyrzut skał i gazu miał miejsce w lipcu 2002 r. w KWK "Pniówek". O skali zagrożenia świadczyć może m. in. ilość uwolnionego metanu - 55 000 m³. W Pracowni Mikromerytyki badania nad przebiegiem zjawiska prowadzone są od połowy lat 80-tych. Pracownia posiada stoisko pozwalające na prowokowanie i rejestrację przebiegu wyrzutów w skali laboratoryjnej. Składa się ono z rury, wewnątrz której formowany jest brykiet węglowy, zaopatrzonej w zestaw manometrów. Dwunastokanałowe karty przetworników A/C pozwalają na próbkowanie ciśnienia z częstotliwością do 5 kHz na kanał.

Najważniejsze osiągnięcia:

• Dokonano bilansu energii procesów, na które składa się wyrzut, a mianowicie: destrukcji, dekompresji gazu i transportu produktów wyrzutu.
• Opracowano model inicjacji wyrzutu skalno - gazowego. Model ten zweryfikowano eksperymentalnie na stanowisku pomiarowym.
• Opracowano metodykę badania rozkładu porowatości brykietu wewnątrz rury wyrzutowej, w sposób nieniszczący go, poprzez pomiar rozkładu ciśnień towarzyszących stacjonarnej lub niestacjonarnej filtracji.
• Zbudowano oryginalny manostat pracujący w zakresie od 0.05 do 1MPa z dokładnością 0.002MPa. Urządzenie to jest szczególnie przydatne do badań nad przepływami gazów.
• Pracownia prowadzi współpracę z zagrożonymi wyrzutami skalno - gazowymi kopalniami Jastrzębskiej Spółki Węglowej.