Wyznaczanie profilu prędkości przepływu powietrza w wyrobisku górniczym

• Autorzy: Dziurzyński W. , Gawor M. , Pałka T.

Warianty tytułu

EN

Graphical presentation of the airflow velocity profile in mine workings

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań pola prędkości przepływu powietrza w wyrobisku górniczym kopalni podziemnej. Przepływ powietrza w większości wyrobisk górniczych charakteryzuje się zmiennością w czasie i wielkoskalową turbulencją. Dla poznania skali i zakresu zmienności pola prędkości wykonano eksperymenty pomiarowe w wyrobiskach ośmiu kopalń polskich korzystając z systemu wielopunktowego pomiaru, wyposażonego w kilkanaście (max 32) anemometrycznych czujników skrzydełkowych pomiaru prędkości przepływu powietrza (SWPPP). Dla zobrazowania zrejestrowanych danych, opracowano algorytmy i procedury programu IZO przeznaczonego do obróbki wyników pomiarów prędkości przepływu powietrza i wizualizacji na ekranie komputera chwilowej wartości prędkości, pola prędkości przedstawionego na wykresach 2D jako linii jednakowych prędkości (izotachy) lub 3D jako powierzchni obrazującej zmienny w czasie profil prędkości. Wyznaczenie zmiennego w czasie profilu prędkości, wnosi istotny poznawczy element w aspekcie zgodnego z zasadami mechaniki płynów położenia stacjonarnego anemometru w przekroju poprzecznym wyrobiska. Przedstawiono metodykę posługiwania sie opracowanymi komputerowymi narzędziami do wizualizacji pola prędkości i wyznaczenia strumienia objętości przepływu powietrza. Powyższe umożliwia wyznaczyć poprawne do warunków metrologicznych, miejsce lokalizacji anemometru stacjonarnego, adekwatne do warunków przepływu powietrza, w tym do średniej prędkości przepływu powietrza, geometrii wyrobiska i znajdujacych się elementów wyrobiska (taśma, kable, rurociąg, lutniociag).

EN

This paper summarises the studies of airflow velocity fields in mine workings in underground mines. Typically, air flows in mines are time-variant and are subject to multi-scale turbulence. To identify the scale and variability range of the velocity field, measurements were taken in eight Polish collieries using a multi-point system incorporating several (no more than 32) vane anemometer sensors for measuring airflow velocity. To visualise the measurement data, dedicated algorithms and procedures of the IZO program were developed, allowing the registered airflow velocity data to be duly processed and the instantaneous airflow velocity and flow velocity fields to be visualised on the computer screen as velocity contour (isotach) lines (2D graphs) or as surfaces representing time-variant velocity profiles (3D graphs). Determination of the time-variant velocity profile adds a vital cognitive aspect when trying to establish the optimal position of a vane anemometer in the gallery’s cross section, in accordance with the principles of flow mechanics. The methodology is outlined showing how to use the tools for flow velocity field visualisation and for determining the volumetric flow rate in order to find the location of a stationary anemometer position adequate to the airflow velocity conditions (average flow velocity, geometry of the cross section of the gallery) and taking into account the presence of mine equipment (conveyor belts, cables, pipelines, ventilation ducts).

Słowa kluczowe

PL

narzędzia komputerowe; pole prędkości; pomiar prędkości przepływu powietrza; wyznaczenie współczynnika korekcji

EN

computer tools; velocity field; airflow velocity measurement; correction term for stationary anemometer

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Górnictwa
• Czasopismo: Przegląd Górniczy
• Rocznik: 2015
• Tom: T. 71, nr 7
• Strony: 26--33
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., fot., rys., wykr.

Twórcy

autor

Dziurzyński W.

• Instytut Mechaniki Górotworu Polskiej Akademii Nauk

autor

Gawor M.

• Instytut Mechaniki Górotworu Polskiej Akademii Nauk

autor

Pałka T.

• Instytut Mechaniki Górotworu Polskiej Akademii Nauk

Bibliografia

• 1. Cierniak W. i inni: Pomiary i analiza zmiennych w czasie przebiegów prędkości i ciśnień w wyrobiskach górniczych kopalni głębinowej, Zadanie Z 12, Sprawozdanie z działalności statutowej IMG PAN, Kraków, 1996.
• 2. Dziurzyński W., Krach A.: Pole prędkości przepływu powietrza w kanale kopalnianej stacji wentylatorowej. Archives of Mining Sciences, vol 46, issue 3.
• 3. Dziurzyński W.: Optymalna lokalizacja w przekroju wyrobiska stacjonarnego anemometru systemu monitoringu sieci wentylacyjnej kopalni, Archives of Mining Sciences, Vol. 41., Iss. 3, 1996.
• 4. Edward D., Thimons and Jeffrey L. Kohler: Measurement of Air Velocity in Mines, Bureau of Mines Report of Investigations/1985 RI 8971
• 5. Hardcastle S.G., Grenier M.G., Butler K.C.: Electronic anemometry – recommended instruments & methods for routine mine airflow measurements, Proceedings of the 6th US Mine Ventilation Symposium, Salt Lake City, Utah., 1993.
• 6. Gawor M.: Wyznaczanie powierzchni przekroju wyrobiska kopalnianego metodą fotogrametrii cyfrowej. Przegląd Górniczy nr 11-12 (1032-23) Tom 64 s. 1÷6.
• 7. Gawor. M.: Wykorzystanie komputerowej analizy obrazu do wyznaczania powierzchni przekroju wyrobiska kopalnianego. Materiały Szkoły Eksploatacji Podziemnej 2010. Kraków, 2010 str. 131÷139.
• 8. Krach A., Krawczyk J., Kruczkowski J., Pałka T.: Zmienność pola prędkości i strumienia objętości powietrza w wyrobiskach kopalń głębinowych. Arch. Min. Scs., Monograph 1. Kraków, 2006.
• 9. Krawczyk J., Ligęza P., Poleszczyk E. ,Skotniczny P.: Advanced hot-wire anemometric measurement systems in investigations of the air flow velocity fields in mine headings, Archives of Mining Sciences, vol. 56 issue 4 2011 s.683÷700.
• 10. Kruczkowski J.: Wyznaczanie metanowości wentylacyjnej przy wykorzystaniu nowej techniki pomiarowej, Materiały 7 Szkoły Aerologii Górniczej Krynica-Zdrój, 9-11 październik 2013 s.71÷82.

Uwagi

The paper was prepared within the framework of research task no. 9 entitled “Determination of correction coefficient between automatic measurement of air velocity and averaged value of velocity measured by manual anemometer”. Strategic project entitled “Improvement of work safety in mines”, financed by the National Centre of Research and Development (NCBiR).