Zastosowanie metody złotego podziału do wyznaczania optymalnego rozpływu powietrza w kopalnianych sieciach wentylacyjnych zawierających bocznice łączące podsieci wentylatorów głównego przewietrzania

• Autorzy: Pach Grzegorz

Warianty tytułu

EN

Application of the golden ratio method to determine the optimal air distribution in mine ventilation networks containing branches connecting the sub-networks of main ventilation fans

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Do miejsc pracy górników w podziemnej kopalni powinno być dostarczane powietrze w ilości adekwatnej do występujących zagrożeń oraz spełniające wymogi prawne. Takimi miejscami są m.in. rejony wydobywcze i komory funkcyjne. Z drugiej strony, przewietrzanie kopalni powinno odbywać się przy jak najniższych kosztach finansowych, a więc przy najmniejszym zużyciu energii. Korzystne jest więc znalezienie takiego rozpływu powietrza w wyrobiskach kopalni, dla którego moc użyteczna wentylatorów jest najniższa, a jednocześnie rozpływ ten spełnia sztywne wymagania wynikające ze zwalczania zagrożeń naturalnych. W artykule przedstawiono metodę obliczeniową pozwalającą na szybkie wyznaczenie optymalnego rozpływu powietrza w szczególnej kopalnianej sieci wentylacyjnej, zawierającej zależne prądy powietrza łączące podsieci wentylatorów głównego przewietrzania. Przedstawiony algorytm wykorzystuje znaną w matematyce metodę złotego podziału. Wyniki osiągnięte za pomocą tej metody porównano na przykładzie z rozwiązaniem uzyskanym drogą przeliczenia wielu stanów rozpływu powietrza, aproksymacji funkcją wielomianową i określeniu jej minimum. Dla rozpatrywanego przykładu różnica w rozwiązaniach nie była większa niż 0,007%.

EN

Air should be supplied to miners’ workplaces in the underground mine in an amount adequate to the existing hazards and meeting legal requirements. Such places are e.g.: mining areas and functional chambers. On the other hand, ventilation of the mine should be carried out with the lowest possible financial costs, and therefore with the lowest energy consumption. Therefore, it is advantageous to find such air distribution in mine workings, for which the useful power of fans is the lowest, and at the same time this air distribution meets the rigid requirements resulting from preventing natural hazards. The article presents a computational method that allows for quick determination of the optimal air distribution in a specific mine ventilation network, containing dependent air currents connecting the main ventilation fan sub-networks. The presented algorithm uses the golden ratio method known in mathematics. The results obtained by this method were compared on the example with the solution obtained by converting many states of air flow, approximation by a polynomial function and determining its minimum. For the considered example, the difference in solutions was not greater than 0.007%.

Słowa kluczowe

PL

wentylacja kopalń; wentylatory; rozpływ powietrza; minimalizacja mocy

EN

mine ventilation; fans; air distribution; power minimization

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Górnictwa
• Czasopismo: Przegląd Górniczy
• Rocznik: 2021
• Tom: T. 77, nr 1-3
• Strony: 59--67
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., wykr., tab.

Twórcy

autor

Pach Grzegorz

• Politechnika Śląska, Gliwice

Bibliografia

• [1] SAŁUSTOWICZ A. 1930a - Obliczanie oporu ogólnego i regulacji ilości powietrza w złożonych systemach wentylacyjnych. „Przegląd Górniczo-Hutniczy”, nr 6, 1930.
• [2] SAŁUSTOWICZ A. 1930b - Regulacja odjemna i mieszana w złożonych systemach wentylacyjnych. „Przegląd Górniczo-Hutniczy”, nr 9, 1930.
• [3] SAŁUSTOWICZ A. 1931 - Przewietrzanie kopalń za pomocą kilku szybów wentylacyjnych. „Przegląd Górniczo-Hutniczy”, nr 11, 1931.
• [4] CROSS H. 1936 - Analysis of flow in networks of conduits or conductors. University of Illinois at Urbana Champaign, College of Engineering. Engineering Experiment Station.
• [5] SCOTT D. R., HINSLEY F. B. 1951 - Ventilation Network Theory. Colliery Engineering, 28(326), 159-66.
• [6] GUTENBAUM J. 1992 - Modelowanie matematyczne systemów. IBS PAN Omnitech Press, Warszawa.
• [7] SZLĄZAK N., OBRACAJ D., BOROWSKI M., SWOLKIEŃ J., KORZEC M. 2013 - Monitoring and controlling methane hazard in excavations in hard coal mines. AGH Journal of Mining and Geoengineering, 37(1), s. 105-116.
• [8] JESWIET J., SZEKERES A. 2016 - Energy Consumption in Mining Comminution. The 23nd CIRP Conference on Life Cycle Engineering. Elsevier, Procedia CIRP 2016, vol. 48, , p. 140-145.
• [9] MADEJA-STRUMIŃSKA B., STRUMIŃSKI A., 2004 - Optymalizacja wymuszonych rozpływów powietrza w warunkach skrępowanych oraz ocena wybranych zagrożeń w kopalniach podziemnych. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław.
• [10] BYSTROŃ H. 1955 - Parametryczny sposób regulacji wentylacyjnej. „Przegląd Górniczy”, nr 12.
• [11] BYSTROŃ H. 1968 - Metoda regulacji skrępowanej rozpływu powietrza w kopalni. „Przegląd Górniczy”, nr 11.
• [12] BYSTROŃ H. 1971 - Metoda projektowania rozpływów wymuszonych powietrza w aktywnych sieciach wentylacyjnych. „Przegląd Górniczy”, nr 6.
• [13] PACH G., SUŁKOWSKI J., RÓŻAŃSKI Z., WRONA P. 2018 - Costs reduction of main fans operation according to safety ventilation in mines - a case study. Archives of Mining Science, 63(1), p. 43-60.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021)