Odmetanowanie górotworu w kopalniach węgla kamiennego

Wstęp
Szybki wzrost konsumpcji energii na świecie powoduje kurczenie się jej zasobów naturalnych oraz wywołuje zmiany klimatyczne. Wzrost zużycia energii spowodowany jest ciągłym wzrostem liczby ludności, wzrostem ekonomicznym, rozwojem komunikacji oraz stylem życia charakteryzującym się większymi wymaganiami dotyczącymi komfortu i konsumpcji. W ostatnich dwóch dekadach zużycie energii pierwotnej na świecie wzrosło o 49%, a emisji CO2 do atmosfery – o 43%. Wzrost tych dwóch parametrów jest już niezależny od wzrostu gospodarczego. Konsumpcja energii wzrosła o 1,1% w 2009 r., czyli w roku światowej recesji. Z powodu wzrostu technicznej jakości budynków oraz czasu w nich spędzanego, wzrost zużycia energii w sektorze mieszkaniowym i biurowym jest bardziej dynamiczny niż w przemyśle i transporcie. Zależność ta dotyczy krajów rozwiniętych, jak kraje Unii Europejskiej i USA, których zużycie energii to 20–40% całej podaży na świecie. Według IEA zapotrzebowanie na energię wzrośnie o 54% do 2025 roku.

Energia jest niezbędnym czynnikiem rozwoju ekonomicznego, społecznego i kulturowego ludzkości. Struktura zużycia energii w Europie to 40% dla sektora budowlanego, 30% dla transportu, a 28% dla przemysłu. W krajach rozwiniętych za 50% zużycia energii w budownictwie odpowiedzialne są ogrzewanie, wentylacja i klimatyzacja. Jest to 20% całego zużycia energii. W budownictwie o słabych standardach izolacyjności (np. w Polsce) udział zużycia energii na cele HVAC może wzrosnąć do 70%.

W systemach HVAC udział klimatyzacji rośnie bardzo dynamicznie. Prowadzone monitoringi rynkowe wskazują na roczny wzrost udziału w rynku systemów klimatyzacyjnych o 3,75%, a sprzedaży detalicznej o 3,0%. Wzrost udziału w rynku systemów chłodzenia pasywnego wynosi 2,5%, czyli jest mniejszy niż systemów sprężarkowych.

Zmiany klimatyczne oraz rosnące standardy w budownictwie powodują, że w gorących okresach letnich wzrasta eksploatacja systemów klimatyzacyjnych. Są to systemy o dużym zużyciu energii elektrycznej, co powoduje drastyczne chwilowe wzrosty zapotrzebowania globalnego energii elektrycznej. W aspekcie globalnym są to problematyczne zagadnienia dla dostawców tej energii.

Obecna polityka energetyczna oraz środowiskowa nakłada na kraje unijne obowiązek wprowadzania regulacji zmniejszających zużycie energii pierwotnej, a zwiększających udział energii odnawialnej. Malejące rezerwy źródeł kopalnych (węgiel, ropa, gaz) wskazują na potrzebę znalezienia alternatywnych rozwiązań.

Zgodnie z wizją energetyczną na rok 2050 studiów BMU (niemieckie Federalne Ministerstwo Środowiska), zakłada się (scenariusz średni):
zapotrzebowanie budynków na ciepło: – 80%
cena gazu ziemnego: +100%
cena ropy: +70%
zużycie energii końcowej budynków: – 42% (średnio)
zapotrzebowanie energii elektrycznej: – 25%
zużycie energii elektrycznej: – 20%, z tego 60% ze źródeł odnawialnych
udział budynków rewitalizowanych: wzrost z 1% na 2%.

Wymagania energetyczne oraz jakościowe budynków będą się dynamicznie zmieniać...

Zgodnie z wszelkimi oczekiwaniami chłodzenie budynków, czyli pełna klimatyzacja, będzie stawało się standardem. Przy rosnących wymaganiach energetycznych oraz oszczędnościowych niezbędne stanie się szukanie alternatywnych form chłodzenia.

We współczesnej komunikacji pociągi odgrywają coraz większą rolę. Konstrukcje nawierzchni kolejowej i podtorza, przystosowanych do ruchu pociągów z dużymi prędkościami, muszą spełniać rygorystyczne warunki techniczne, zatem właściwe zwymiarowanie nawierzchni drogi szynowej jest niezwykle ważnym zadaniem, mającym zasadniczy wpływ na bezpieczeństwo i komfort podróży i transportu.

W prezentowanym opracowaniu wskazany i przebadany został wpływ pionowego obciążenia ruchomego na powstawanie i wielkość ściskających sił osiowych w konstrukcji drogi szynowej. Oprócz prędkości w analizie uwzględniono inercję obciążenia i podłoża gruntowego. Do rozważań przyjęto model nawierzchni kolejowej w postaci belki lub płyty warstwowej o zmiennej sztywności poszczególnych warstw. Analizowany model podłoża Własowa uwzględnia, oprócz własności sprężystych gruntu, jego ścinanie i masę, czyli inercję (siły bezwładności), oraz osiadanie podłoża w sąsiedztwie toru kolejowego. W pracy przebadano wpływ sił osiowych na wielkość prędkości krytycznych. Przeanalizowano też schematy uwzględniające zmienność masy i sztywności konstrukcji drogi szynowej oraz zmienność parametrów charakteryzujących podłoże w kierunku podłużnym.

Ruch pojazdu ze zmiennymi prędkościami po torze generuje również podłużną siłę ruchomą, wywołującą drgania podłużne konstrukcji nawierzchni. Zjawisko to może być szczególnie ważne w konstrukcjach mostowych. W pracy przebadano wpływ ruchomych sił stycznych do toru na odpowiedź dynamiczną nawierzchni i podtorza drogi szynowej biegnącej po gruncie oraz na moście. Zaprezentowano także uproszczony model do wstępnej analizy wpływu nierówności toru na zmianę prędkości koła.

Istotą prezentowanej monografii są analityczne rozwiązania dynamiczne od pionowych inercyjnych obciążeń ruchomych konstrukcji na podłożach odkształconych, a zasadniczym i oryginalnym elementem - analityczne wyznaczenie dynamicznych podłużnych sił krytycznych od inercyjnych obciążeń pionowych w układzie nawierzchnia, podtorze, ruchomy pociąg i otoczenie drogi kolejowej, a następnie wyznaczenie w takim modelu prędkości krytycznych.

Monografia poświęcona jest nadprzewodnikowemu zasobnikowi energii na przykładzie modelu fizycznego zasobnika z elektromagnesem HTS-Bi2223 zbudowanego w Lublinie, w Pracowni Technologii Nadprzewodnikowych Instytutu Elektrotechniki. Głównym celem prezentowanych w monografii prac jest zbadanie konfiguracji uzwojeń nadprzewodnikowego zasobnika energii na wartość magazynowanej energii przy minimalnej przestrzeni pola magnetycznego o indukcji przekraczającej dopuszczalne wartości. Postawiony w pracy problem dotyczył wyboru konfiguracji uzwojenia nadprzewodnikowego zasobnika energii, która może zapewnić wymaganą wartość energii przy ograniczonej przestrzeni pola magnetycznego. Zagadnienia przedstawiono w oparciu o parametry modelu fizycznego będącego obiektem badań opisanych w pracy. Przeanalizowano możliwe konfiguracje uzwojeń nadprzewodnikowych ze szczególnym uwzględnieniem konfiguracji solenoidalnej i toroidalnej.
Na podstawie analizy danych literaturowych zaproponowano metodę ekranowania pola magnetycznego badanego elektromagnesu za pomocą elementów ferromagnetycznych w kilku konfiguracjach. Przedstawiono rezultaty obliczeń rozkładu pola magnetycznego i gromadzonej energii w uzwojeniu dla rozpatrywanych konfiguracji ekranujących. Oceny wyników dokonano na podstawie obliczeń numerycznych metodą FEM pola magnetycznego generowanego przez elektromagnes HTS, którego model numeryczny zbudowano w programie Flux-3D.
Wybrano dwie konfiguracje elementów ekranujących zapewniające maksymalną energię w zasobniku przy ograniczeniu wartości indukcji na zewnątrz. Wykazano, że dla badanego modelu nadprzewodnikowego zasobnika energii o magazynowanej energii 34 kJ w temperaturze 13 K możliwy jest wybór konfiguracji elementów ekranujących ograniczający strefę silnego pola magnetycznego do wartości dopuszczalnych oraz zwiększenie wartości energii zasobnika o 14%.

Współczesne pole walki wymaga od projektantów i wytwórców broni ciągłej modernizacji istniejącego sprzętu uzbrojenia, modernizacji zmierzającej w kierunku miniaturyzacji jego wymiarów a co za tym idzie zmniejszenia jego masy, jak również doskonalenia systemów automatycznego przechwytywania celu dla precyzji jego osiągania. Kierując się tymi przesłankami, w monografii podjęto próbę stworzenia narzędzia analitycznego, umożliwiającego szybką cyfrową symulację rozwiązania problemu głównego balistyki wewnętrznej (PGBW) lufowych układów bezodrzutowych, służących jako urządzenia startowe dla przeciwpancernych pocisków rakietowych automatycznie przechwytujących cel. Symulacje cyfrowe balistyki wewnętrznej lufowych układów bezodrzutowych zastosowanych jako urządzenia startowe dla przeciwpancernych pocisków rakietowych stanowią podstawę dla poszukiwania optymalnego rozwiązania balistyki wewnętrznej z punktu widzenia dynamiki układu będącego zestawem „urządzenie startowe–rakieta przeciwpancerna–człowiek”. Osiągnięcie optymalnego rozwiązania PGBW dla tak postanowionej funkcji celu prowadzi do możliwości miniaturyzacji projektowanego sprzętu, a co się z tym wiąże – do zmniejszenia masy urządzenia startowego dla założonych maksymalnych wymagań taktycznych pola walki. Do opisu przyjętego modelu fizycznego balistyki wewnętrznej konsekwentnie stosowano wyniki teorii bilansów wielkości ekstensywnych zaprezentowane w rozdziale pierwszym monografii. Umożliwiło to precyzyjne opisanie modelu fizycznego balistyki wewnętrznej lufowych układów bezodrzutowych. Znajomość rozwiązania problemu głównego balistyki wewnętrznej (PGBW) lufowych układów bezodrzutowych umożliwia obliczenie siły odrzutu i energii odrzutu działających na swobodny lufowy układ bezodrzutowy zastosowany jako urządzenie startowe dla rakietowych pocisków przeciwpancernych przechwytujących cel.

W ebooku przedstawiono m.in., jakie normy dotyczą bezpieczników topikowych, jakie są podstawowe parametry tych zabezpieczeń, jak są oznakowane, jak odczytywać ich charakterystyki czasowo-prądowe.

BIM to najgorętszy temat światowego budownictwa ostatnich lat. Ta nowoczesna, zyskująca w wielu krajach popularność metodologia realizowania inwestycji budowlanej, pozwala budować efektywniej i w sposób bardziej ekologiczny.
Skrót BIM jest najczęściej obecnie rozwijany jako Building Information Model, czyli Model Informacyjny (Cyfrowy) Budynku. Natomiast u źródeł określenia BIM (czyli innowacyjnej technologii cyfrowego budownictwa) leży określenie Building Information Modeling, czyli Modelowanie Informacji o Budynku. Spotyka się również rozwinięcie skrótu BIM jako Building Information Management, czyli Zarządzanie Informacją o Budynku. Model Informacyjny (Cyfrowy) Budynku to nic innego jak baza informacji. A „Modelowanie Informacji o Budynku” to proces pozwalający zbierać, modelować i zarządzać tą informacją.
Należy przy tym pamiętać, że słowo „building” nie oznacza tylko typowego budynku. BIM dotyczy dowolnego obiektu budowlanego: kubaturowego (budynki mieszkalne, biurowce, czy szpitale), liniowego (drogi, autostrady, linie kolejowe, sieci przesyłowe naziemne i podziemne), przemysłowego (instalacje i ciągi technologiczne wraz z infrastrukturą), mostów, wiaduktów czy lotnisk.
Czyli BIM nie dotyczy tylko budynków, ale wszystkich obiektów budowlanych.
Często za Jerniganem (Jernigan, 2008) spotyka się określenie „duży BIM” gdy mówimy o Modelu Cyfrowym, lub „mały BIM” gdy mówimy o Zarządzaniu Informacją. Model Cyfrowy to baza danych, która powinna zwierać wszystkie informacje opisujące dany obiekt budowlany: dane geometryczne, cechy fizyczne, cechy funkcjonalne, dane kosztowe, parametry techniczne, dane konieczne do zapewnienia konserwacji wyposażenia obiektu, dane dotyczące zapotrzebowania na media, itd.
BIM to też proces, dzięki któremu w komputerze powstaje wirtualny model planowanego lub istniejącego obiektu budowlanego. Na etapie projektowania model ten jest wykorzystywany do różnorodnych analiz, przeprowadzenia symulacji budowy (dla obiektów nowych) lub remontów (dla obiektów istniejących). Dzięki modelowi można zaprojektować efektywną i efektowną architekturę oraz przewidzieć jej wpływ na proces budowy lub parametry użytkowe obiektu.


BIM to również zmiana relacji inwestor–projektant–wykonawca, czyli nowy wymiar współpracy wszystkich stron zaangażowanych w realizację inwestycji budowlanej. Ponieważ BIM jest stosunkowo nową metodologią, która w Polsce dopiero „raczkuje”, ilość dostępnych materiałów w języku polskim jest bardzo ograniczona, stąd pomysł na napisanie tej książki.
Pozycja ta jest skierowana do wszystkich uczestników procesu budowlanego – projektantów, wykonawców i inwestorów, a w szczególności do przedstawicieli inwestora publicznego. Naszym celem jest dostarczenie podstawowych informacji o BIM, które umożliwią uruchomienie inwestycji publicznej zgodnie z tą metodologią, z uwzględnieniem obowiązującej w Polsce ustawy „Prawo zamówień publicznych” oraz związanych z nią innych dokumentów i regulacji.
W kolejnych rozdziałach znajdziecie Państwo omówienie najważniejszych zagadnień związanych z BIM oraz pokazanie podstawowych rozwiązań stosowanych podczas wdrożenia. Książka wskazuje reguły, które powinno się stosować podczas realizacji projektu zgodnie z metodologią BIM i uczulić na potencjalne niebezpieczeństwa.
Książka ma charakter przystępnego poradnika skierowanego do osób praktycznie funkcjonujących w środowisku BIM. Wytyczne opisane w książce są autorską adaptacją do warunków polskich standardów zagranicznych, wraz obszernym komentarzem i case study głównych problemów, na które w praktyce napotyka się we wdrożeniu BIM.