Prezentacja wybranych trójwymiarowych modeli numerycznych migracji metanu w rejonie ściany przydatnych do weryfikacji programu VentZroby

• Autorzy: Krawczyk J.

Warianty tytułu

EN

An overview of selected 2 and 3D numerical models of flow in the goaf regions

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Rejon ściany wydobywczej wraz z przyległymi zrobami jest obiektem o bardzo złożonej strukturze. Złożoność ta sprawia, że do modelowania komputerowego przepływu powietrza kopalnianego i migracji metanu w tym obszarze są stosowane uproszczone modele. W wyrobiskach chodnikowych często korzysta się z przybliżenia jednowymiarowego przepływu. Dla obszaru zrobów podobny stopień uproszczeń zapewnia dwuwymiarowy opis. Ta metoda reprezentacji wyrobisk została z powodzeniem użyta w programie VentZroby. Niniejszy artykuł prezentuje wstępny etap prac nad weryfikacją i walidacją programu VentZroby poprzez porównanie z dokładniejszym, trójwymiarowym opisem. Dokonano w nim przeglądu metod dwu i trójwymiarowej reprezentacji wyrobisk chodnikowych i obszaru zrobów. Dwuwymiarowa symulacja metodą objętości skończonej może zostać wprost użyta do weryfikacji modelu zrobów, w którym obszar ten reprezentuje siatka bocznic. Dla trójwymiarowego opisu rozpatrywano dwa warianty, różniące się zakresem reprezentacji zrobów. W prostszym układ porowatych przegród i pomocniczych objętości miał służyć jedynie do zadania warunków brzegowych na dopływ metanu do wyrobisk chodnikowych. W pełniejszej wersji uwzględniono filtracyjny przepływ w prostopadłościennym obszarze o wymiarach odpowiadających rzeczywistym zrobom. Przedstawione obszary obliczeniowe mogą być wykorzystane do komputerowych symulacji przepływów powietrza kopalnianego i metanu w rejonie ściany.

EN

The face area with the adjoining goafs displays a structural complexity and that is why computer modelling of air flow in the mine and methane migration in this area has to resort to simplified models. Road headings are frequently represented by simple 1D models, in the case of goaf a 2D model is typically chosen. Such representation is made use of in the software VentZroby. This study summarises the early stage of its verification and validation efforts through the comparison with a more accurate 3D description. The study provides a summary of methods of 1D and 2D representation of road headings and goaf areas. 2D simulation by the finite volume method can be directly applied in verification of goaf models wherein this area is represented by the grid of 1D flow branches. Two variants of 3D representation are considered, differing in the complexity of the goaf model. In the simpler model, the system of porous partitions and equivalent volumes is used only for setting the boundary conditions during the methane inflow to the longwall and gates. In the fuller version, the seepage flow is considered in a cuboidal volume whose dimensions are identical with those of real goaf. Thus formulated domains might be used in computer simulations of mine air and methane flow in the longwall region.

Słowa kluczowe

PL

migracja metanu; metoda objętości skończonej; trójwymiarowy opis; siatki obliczeniowe

EN

methane migration; finite volume method; 3D representation; computational grid

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 11, no. 1-4
• Strony: 113--122
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys.

Twórcy

autor

Krawczyk J.

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

Bibliografia

• 1. Balusu R., Humpries P., Harrington P., Wendt M., Xue S., 2002: Optimum Inertisation Strategies, Proceedings of Queensland Mining Industry Health & Safety Conference, Townsville, Australia 4-7 August 2002, pp. 133-144.
• 2. Balusu R., Chaudari S., Harvey T., Ren T., 2005: An Investigation of Air and Dust Flow Patterns Around the Longwall Shearer, Proceedings of the 8th International Mine Ventilation Congress, Brisbane Australia, The Australasian Institute of Mining and Metallurgy, pp. 135-142.
• 3. Branny M., 2006: Computer Simulation of Flow of Air and Methane Mixture in the Longwall – Return Crossing Zone, Archives of Mining Sciences, Vol. 51, Issue 1, pp. 133-145.
• 4. Brady D., Harrison P., Bell, S. 2009: 20 Years of Onsite Gas Chromatographs at Queensland Underground Coal Mines, Proceedings of the Ninth International Mine ventilation Congress, India, pp. 987-998.
• 5. Cimr A., Wasilewski S., Przystolik A., 2006: Możliwości oceny stanu atmosfery w zrobach z wykorzystaniem metanometrii automatycznej, Materiały 4 Szkoły Aerologii Górniczej, Kraków, str. 509-518.
• 6. Cybulski K., Krause E., Wierzbiński K., 2008: Modelling of methane concentration distribution in region of ventilation roadway crossing with longwall, Proc. of the 21st World Mining Congress, Underground Mine Environment, pp. 29-40.
• 7. Dziurzyński W., Krach A., Krawczyk J., Pałka T., 2008: The flow of humid air in the ventilation network of a mine with an underground fi re, Arch. Min. Sci., Monogr. No 4, pp. 112.
• 8. Dziurzyński W., Pałka T.: Rozpływ powietrza, metanu i gazów pożarowych w rejonie ściany F-22 pokład 405/1 w KWK Borynia przed wybuchem metanu, Materiały 5 Szkoły Aerologii Górniczej, Wrocław, s. 19-32.
• 9. Karacan C.Ö.: Reservoir Engineering Considerations for Coal Seam Degasification and Methane Control in Underground Coal Mines, Proceedings of the Ninth International Mine ventilation Congress, India, pp. 505-516.
• 10. Krawczyk J., Wasilewski S., 2009: Migration of Methane into Longwall and Tailgate Crossing, Proceedings of the Ninth International Mine ventilation Congress, India, pp. 483-493.
• 11. Skotniczny S., 2008: Three-dimensional Distribution of Temperature and Gas Concentration in Longwall Drifts Accompanying the Phenomenon of Self-combustion of Coal Deposited in Longwall Goaf, Archives of Mining Sciences, Vol. 53, Issue 2, pp. 235-255.
• 12. Szlazak J., Szlazak N., Obracaj D., Borowski M.: Method of Determination of Methane Concentration in Goaf, Proceedings of the Ninth International Mine ventilation Congress, India, pp. 533-544.
• 13. Tauzide C., Mouilleau Y., Bonet R., 1993: Modelling of gas flows in the goaf of retreating faces, 25th International Conference of Safety in Mines Research Institutes, Pretoria, South Africa.