Modelowanie przepływu powietrza w narożu ściany wydobywczej

• Autorzy: Janus Jakub , Krawczyk Jerzy

Warianty tytułu

EN

Air flow modeling in longwall area

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule został zaprezentowany model numeryczny ściany przewietrzanej na U z uwzględnieniem szczegółowych elementów jak: obudowa ŁP, obudowa ścianowa, kombajn oraz przegroda wentylacyjna w górnym narożu ściany. Od poprzednich opisów odróżnia go sposób odwzorowania przyległych zrobów. Opis ten uwzględnia obecny stan wiedzy odnośnie rozkładów przestrzennych wysokości, porowatości i przepuszczalności zrobów. Analogiczne rozkłady są stosowane w dwuwymiarowym modelu zaimplementowanym w programie Ventgraph Zroby. Porównanie wyników obliczeń trójwymiarowego przepływu z symulacjami Ventgraph-a mogą być użyteczne do weryfikacji prostszego opisu oraz oceny wpływu uproszczeń na wyniki symulacji. Przeprowadzono obliczenia przepływu powietrza z zastosowaniem wybranych modeli turbulencji, w celu doboru odpowiednich metod numerycznych modelu. Uzyskane wyniki prezentują możliwości prowadzenia rozległych obliczeń numerycznych dla zagadnień przepływowych w środowisku kopalnianym, przy uwzględnieniu coraz dokładniejszego opisu oraz interpretację wyników obliczeń prowadzonych przy pomocy prostszych opisów.

EN

The article presents numerical model of a U-ventilated longwall, taking into account detailed elements such as arch yelding suport, roof suports and shearer. What distinguishes it from previous models is the mapping of adjacent goafs. This model taks into account the current state of knowledge regarding spatial height distribution, porosity and permeability of goaf. Analogous models are used in two-dimensional models implemented in Ventgraph Zroby Software. Comparing the calculation results of three-dimensional flow with Ventgraph simulations may be useful to verify a simpler description and to assess the impact of simplifications on the simulation results. Air flow calculations were carried out withe the use of selected turbulence models in order to select appropriate numerical methods for the model. Obtained results show possibilities of conducting extensive numerical calculations for the flow problems in the mine environment, taking into account more complex description, and the interpretation of the calculation results carried out with simpler models.

Słowa kluczowe

PL

wentylacja górnicza; zroby zawałowe; CFD; model numeryczny; prędkość przepływu powietrza

EN

mine ventilation; goaf; CFD; numerical model; air flow velocity

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN
• Rocznik: 2020
• Tom: T. 22, nr 1-4
• Strony: 9--16
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys.

Twórcy

autor

Janus Jakub

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

autor

Krawczyk Jerzy

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

Bibliografia

• [1] Ansys Inc.: Ansys Fluent Theory Guide. Ansys Inc, 2019.
• [2] Chou P.Y.: On velocity correlations and the solutions of the equations of turbulent fluctuations. Quarterely of Applied Mathematics, 1945.
• [3] Dziurzyński W.: Prognozowanie procesu przewietrzania kopalni głębinowej w warunkach pożaru podziemnego. Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN, Kraków, 1998.
• [4] Janus J., Krawczyk J.: An Analysis of the Mixing of Air and Methane in the Stream Produced by the Mine Injector Station – Present Results of Measurements and Modeling. The Australian Mine Ventilation Conference 2013, The Australian Institute of Mining and Metallurgy 2013.
• [5] Janus J., Krawczyk J.: The numerical simulation of a sudden inflow of methane into the end segment of a longwall with Y – type ventilation system. Archives of Mining Sciences, Vol. 59, No 4, 2014.
• [6] Kidybiński A.: Podstawy geotechniki koplanianej. Wydawnictwo Śląsk, Katowice 1982.
• [7] Krawczyk J., Janus J.: Pole prędkości w otoczeniu sztucznie wytworzonej przeszkody na spągu chodnika kopalnianego. Przegląd Górniczy T. 71, nr 11, 2015.
• [8] Krawczyk J.: Jedno i wielowymiarowe modele niestacjonarnych przepływów powietrza i gazów w wyrobiskach kopalnianych. Przykłady zastosowań. Archives of Mining Sciences, , nr 2, Kraków 2007.
• [9] Menter F.: Turbulence Modeling for Engineering Flows. ANSYS 2012 Inc. www.ansys.com, 2012.
• [10] Menter F. Best Practice – Scale-Resolving Simulations in ANSYS CFD – Application Brief Version 2.0. 2015.
• [11] Ren T., Balusu R., Claassen C.: Computational Fluid Dynamics Modelling of Gas Flow Dynamics in Large Longwall Goaf Areas. 35th APCOM Symposium 2011.
• [12] Skotniczny P.: Three-Dimensional Numerical Simulation of the Mass Exchange Between Longwall Headings and Goafs, in the Presence of Methane Drainage in A U-Type Ventilated Longwall. Archives of Mining Sciences, Vol. 58, No 3, 2013.
• [13] Szlązak J.: Wpływ uszczelniania chodników przyścianowych na przepływ powietrza przez zroby. Praca doktorska, AGH Kraków, 1980.
• [14] Szlązak N., Szlązak J.: Wentylacja wyrobisk ścianowych w kopalniach węgla kamiennego, w warunkach zagrożenia metanowego i pożarowego. Górnictwo i Geologia, tom 8, zeszyt 2, 2019.
• [15] Wierzbiński K.: Wpływ geometrii chodnika wentylacyjnego i sposobu jego likwidacji na rozkład stężenia metanu w rejonie wylotu ze ściany przewietrzanej sposobem U w świetle obliczeń numerycznych CFD. Zeszyt Naukowy Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią Polskiej Akademii Nauk, nr 94, 2016.
• [16] Worrall D.M., Wachel E.W., Ozbay U., Munoz D.R., Grubb J.W.: Computational fluid dynamic modeling of sealed longwall gob in underground coal mine – A progress report. 14th United States/North American Mine Ventilation Symposium, 2012 – Calizaya & Nelson.