Walidacja modelu matematycznego przewietrzania kopalni stosowanego w programie VenMet z wykorzystaniem bazy danych pomiarowych wybranego rejonu wentylacyjnego KWK

• Autorzy: Dziurzyński W. , Krach A. , Krawczyk J. , Pałka T.

Warianty tytułu

EN

Validation of the mine ventilation mathematical model applied in VentMet software using measurement database of a selected underground mine ventilation region

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono model matematyczny procesu przewietrzania kopalni opracowany w IMG PAN i stosowany w systemie programów inżynierów wentylacji. Model ten opisuje rozpływ powietrza w sieci wyrobisk kopalni, transport gazów szkodliwych, takich jak gazy pożarowe i metan i przepływ powietrza przez zroby. W trakcie testowania znajduje się wdrożony do systemu programów model zrobów, umożliwiający symulację zjawiska tzw. oddychania zrobów. Omówiono parametry modelu dla bocznic wentylacyjnych i dla zrobów. Przedstawiono również zagadnienie niepewności strukturalnej modelu i niepewności parametrów modelu. Podkreślono konieczność przetwarzania sygnałów pomiarowych dla zastosowania w procedurach weryfikacji parametrów modelu, tworzących wektor stanu tego modelu. Pokazano miarę niepewności modelu i wykorzystanie jej jako funkcji celu w numerycznych metodach optymalizacji. Zminimalizowana miara niepewności stanowi dowód walidacyjny dla modelu matematycznego przewietrzania kopalni. Przedstawiono zjawisko tzw. oddychania zrobów na przykładzie zamodelowanego rzeczywistego rejonu ściany ze zrobami i omówiono uzyskane wyniki.

EN

Paper presents the mathematical model of ventilation of underground mine applied in the VentMet software, which has been developed at IMG-PAN as a part of the Mine Ventilation Engineer Package. This model describes flow of air, noxious and explosive gases like methane or fire gases in the network of mine workings, including both turbulent flow galleries and filtration in goaf. A newly developed feature considers phenomena called goaf breathing, which are an effect of exchange of goaf gasses forced by changes of barometric pressure. Results of a computer simulation of these phenomena in a region including longwall and adjacent goaf were presented. Parameters of branches being both airways and a grid structure representing goaf were described. The problem of uncertainty of the model parameters and structure was outlined. Due to random disturbances of flow, validation requires customization of the measurement data to obtain a vector of the state of the model. A measure of uncertainty of the model was defined. Minimized measure of uncertainty is a validation proof for the mine ventilation model.

Słowa kluczowe

PL

wentylacja kopalń; filtracja w zrobach; niepewność pomiaru; symulacja komputerowa

EN

mine ventilation; filtration in goaf; measurement uncertainty; computer simulation

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN
• Rocznik: 2005
• Tom: Vol. 7, no. 1-2
• Strony: 101--115
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Dziurzyński W.

• Instytut Mechaniki Górotworu PAN, ul Reymonta 27, 30-059 Kraków

autor

Krach A.

• Instytut Mechaniki Górotworu PAN, ul Reymonta 27, 30-059 Kraków

autor

Krawczyk J.

• Instytut Mechaniki Górotworu PAN, ul Reymonta 27, 30-059 Kraków

autor

Pałka T.

• Instytut Mechaniki Górotworu PAN, ul Reymonta 27, 30-059 Kraków

Bibliografia

• Badura H., 2001: Podstawy krótkoterminowej prognozy metanowości w oparciu o teorię szeregów czasowych, XVIII Seminarium „Zwalczanie zagrożenia metanowego w kopalniach – teoria i praktyka”, Rybnik 2001.
• Blecharz B., Dziurzyński W., Krach A., Pałka T., 2003: Symulacja przepływu mieszaniny powietrza i metanu w rejonie ściany, z uwzględnieniem procesu urabiania i odstawy węgla, Mechanizacja i Automatyzacja Górnictwa nr 3-4 (2003), s. 55-67.
• Biernacki K., Gumiński A.: 1999: Ocena dokładności wykonywania bazy danych kopalnianej sieci wentylacyjnej dla obliczeń komputerowych, Mat. 1. Szkoły Aerologii Górniczej, Zakopane.
• Chrzanowski A., 1961: Dokładność pomiaru prędkości powietrza zwykłymi anemometrami skrzydełkowymi, Przegląd Górniczy, z. 10.
• Dziurzyński W., 1998: Prognozowanie procesu przewietrzania kopalni głębinowej w warunkach pożaru podziemnego, Studia, Rozprawy, Monografie, Wyd. IGSMiE PAN, Kraków.
• Dziurzyński W., Krach A., 1983: Non-steady state in a mine ventilation network caused by a side inflow, Arch. Górn., t. 28, z. 2.
• Dziurzyński W., Krach A., Krawczyk J., Pałka T., 2004: Weryfikacja modelu matematycznego wydzielania metanu w rejonie ściany z uwzględnieniem zmian ciśnienia barometrycznego, Prace IMG PAN, t. 6, nr 3-4.
• Dziurzyński W, Krawczyk J., 2001: Unsteady flow of gases in a mine ventilation network – a numerical simulation, Archives. of Mining Sci. Vol. 46, Issue 2.
• Dziurzyński W, Krawczyk J., 2002: Analiza wpływu ogniska pożaru i emisji metanu na rozpływ gazów w sieci wyrobisk, Górnictwo, R. 26, z. 1.
• Dziurzyński W., Tracz J., Trutwin W., 1987: On mathematical models of the flow air and gases due to outbursts in the mine ventilation networks, Archives of Mining Sci. Vol. 2, Iss. 1.
• Dziurzyński W., Tracz J., Trutwin W., 1987: Numerical simulation of the flow of air and outburst gases in a ventilation network of a mine, Archives of Mining Sci. Vol. 2, Issue 1.
• Dziurzyński W., Trutwin W., 1978: Numeryczna metoda obliczania nieustalonego przepływu powietrza w kopalnianej sieci wentylacyjnej, Górnictwo 1.
• Frączek R., 2001: Prognozowanie zagrożenia metanowego w kopalniach węgla kamiennego, XVIII Seminarium „Zwalczanie zagrożenia metanowego w kopalniach – teoria i praktyka”, Rybnik.
• Frycz A., Kozłowski B., 1979: Przewietrzanie kopalń metanowych, Wyd. „Śląsk”, Katowice.
• Gościński A., Łazarski E., Nawarecki E., 1974: Problemy sterowania złożonymi procesami, AGH, Skrypty Uczelniane, Nr 464.
• GUM, 1995: Wyrażanie niepewności pomiaru. Przewodnik, Główny Urząd Miar.
• Kajdasz Z., Markefka P., Stefanowicz T., 2002: Zagrożenia aerologiczne wywołane w kopalniach głębinowych zmianami ciśnienia barometrycznego – Sposób eliminowania, Ratownictwo Górnicze nr 2 (26), CSRG Bytom.
• Kozłowski B., 1972: Prognozowanie zagrożenia metanowego w kopalniach węgla kamiennego, Wyd. „Śląsk”, Katowice.
• Krach A., 2002: Measurement uncertainty of static differential pressure measurement in mine ventilation networks using the barometric method, Archives of Mining Sci., Vol. 47, Issue 3.
• Krach A., 2004: Wpływ zmian ciśnienia barometrycznego na stężenie metanu w prądzie powietrza wypływającym z rejonu ściany z przyległymi zrobami – model matematyczny i algorytm obliczeniowy, Archives of Mining Sci., Vol. 49, Issue 1.
• Krach A. 2004: Źródła niepewności w kopalnianych pomiarach wentylacyjnych, Archives of Mining Sci., Vol. 49, Spec. Issue.
• Nawrat S., 1999: Eksperymentalne i modelowe badania procesu wypełniania metanem otamowanych wyrobisk w kopalniach węgla kamiennego, Prace naukowe, badawcze, wdrożeniowe EMAG Katowice, nr 1 (11).
• Tarasow B.G., Kołmakow B. A., 1978: Gazowyj barier ugolnych szacht, Izdatielstwo „Niedra”, Moskwa.
• Trutwin W., 1972: Symulacja cyfrowa stanów nieustalonych procesów przewietrzania i regulacji kopalnianych sieci wentylacyjnych. Zesz. Probl. Górnictwa PAN, t. 10, z. 2.
• Trutwin W., 1973: Wpływ warunków przewietrzania na stężenie metanu w wyrobiskach kopalnianych, Górnictwo, t. 11, z. 2.
• Wasilewski S., 1984: Analiza niektórych parametrów sieci wentylacyjnej kopalni, Praca doktorska, IMG PAN, Kraków.
• Wasilewski S., 1998: Stany nieustalone przepływu powietrza i stężenia metanu w wyrobiskach kopalnianych, Prace naukowo badawcze-wdrożeniowe EMAG Katowice, nr 1/9

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).