Symulacja komputerowa zaburzeń przepływu w rejonie ściany wywołanych wyrzutem metanu i skał lub uszkodzeniem urządzeń wentylacyjnych

• Autorzy: Krawczyk J.

Warianty tytułu

EN

Computer simulation flow disturbances in longwall region caused by methane and rocks outburst or ventilation equipment failure

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W opracowaniu porównano przewidywane zakłócenia wentylacji spowodowane nagłym wrzutem metanu ze skutkami innych zaburzeń przepływu, takich jak zamykanie i otwieranie tamy wentylacyjnej oraz zatrzymanie wentylatora lutniowego. Do symulacji użyto modelu jednowymiarowego przepływu płynu ściśliwego. Rozpatrywano fragment rzeczywistej kopalnianej sieci wentylacyjnej i uproszczoną reprezentację wyrzutu, jako nagły wypływ samego metanu z pominięciem skutków ruchu mas skalnych transportowanych przez rzeczywisty wyrzut. Opis dotyczył wyrobiska rejonu ściany oraz ślepe wyrobisko z wentylacją pomocniczą. Przeprowadzono serie symulacji dla wybranych prędkości zmian powodujących zaburzenia. Wyniki przedstawiono w formie wykresów ewolucji ciśnień udziałów masowych metanu i wydatków przepływu. Dokonano oceny wrażliwości zaburzeń na szybkość zamykania lub otwierania tamy względnie czas narastania dopływu gazów wyrzutowych. Wyniki symulacji wykazały iż mając do dyspozycji jedynie pomiary pojedynczym czujnikiem ciśnienia i prędkości trudno jest odróżnić wyrzut gazów i skał od występujących znacznie częściej zaburzeń, spowodowanych zamykaniem i otwieraniem tamy wentylacyjnej lub zatrzymaniem wentylatora lutniowego. Szansa wykrycia wyrzutu rośnie w przypadku zastosowania systemu pomiarowego, który analizowałoby równolegle sygnały z kilku czujników rozmieszczonych w rejonie zagrożenia.

EN

The foreseen ventilation disturbances caused by outburst of methane are compared with results of other flow disturbances such as closing and opening of an air dump as well as booster fan stoppage. The model of one-dimensional flow of compressible fluid has been used for simulation. A fragment of real mine ventilation system and simplified representation of outburst have been considered as outburst of methane only excepting the results of rock mass movement transported by a real outburst. The description would concern working of longwall region and blind drift with auxiliary ventilation. Series of simulations have been carried out for selected velocities changes causing disturbances. The results are presented in the form of diagrams of pressure evolution, methane mass fractions and flow rates. Evaluation of disturbance sensitivity to the speed of closing or opening of air dam or the time of outburst gases inflow growing. Results of simulation showed that having measurements of one pressure sensor and velocity at disposal there is difficult to differentiate outburst of gases and rocks from occurring more often disturbances caused by closing or opening air dam or stoppage of booster fan. Chance of outburst detection grows when using measuring system analysing the parallel signals from several sensors spaced in the hazard region.

Słowa kluczowe

PL

symulacja komputerowa przepływu; urządzenia wentylacyjne w kopalni; wyrzuty metanu i skał; zaburzenia przepływu w wyrobiskach górniczych; zakłócenia wentylacji w kopalni

EN

Computer simulation of flow; Disturbances of flow in mining workings; Disturbances of ventilation in mine; Fan units in mine; methane and rock outbursts

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Górnictwa
• Czasopismo: Przegląd Górniczy
• Rocznik: 2010
• Tom: T. 66, nr 5
• Strony: 17--23
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz.,Rys., wykr.

Twórcy

autor

Krawczyk J.

• Instytut Mechaniki Górotworu PAN, Kraków

Bibliografia

• 1. Barczyk S.: Odwracanie się głównego prądu powietrza przy pożarach we wznoszącym prądzie. Arch. Górn. i Hutn. T. II, z. 4. s. 489÷512, 1954.
• 2. Bergant A., Simpson A.R., Vitkovsky J.: Developments in unsteady pipe friction modeling. Journal of Hyraulic Research, vol. 39, No 3, 2001.
• 3. Dziurzyński W., Krach A.: Stan nieustalony sieci wentylacyjnej spowodowany dopływem bocznym. Arch. Min. Sci. Vol. 23 No. 2 s. 187÷197, 1983.
• 4. Dziurzyński W., Krawczyk J.: Analiza wpływu ogniska pożaru i emisji metanu na rozpływ gazów w sieci wyrobisk. Górnictwo, rok 26, z. 1, s. 47÷55, 2002.
• 5. Dziurzyński W., Krawczyk J., Pałka T.: The computer simulation of air and methane flow following an outburst in transport gallery D-6, bed 409/4. Journal of the South African Institute of Mining and Metallurgy, s. 139÷145, 2007.
• 6. Krawczyk J.: An example of pressure and velocity wave propagation in a model of a ventilation drift. Arch. Min. Sci. Vol. 47 No. 4 s. 489÷497, 2002.
• 7. Krawczyk J.: Wasilewski A.: Badanie niestabilnej pracy wentylatora w sieci wentylacyjnej kopalń. Prz. Gór. Nr 10 s. 1÷7, 2004.
• 8. Krawczyk J.: Jedno i wielowymiarowe modele niestacjonarnych przepływów powietrza i gazów w wyrobiskach kopalnianych. Przykłady zastosowań. Arch. Min. Sci. Monograph Numer 2. s. 192, 2007.
• 9. Krawczyk J.: Symulacja komputerowa zaburzeń przepływu w kopalnianej sieci wskutek wyrzutu gazów i nagłych zmian oporów lokalnych. Materiały do sprawozdania z projektu badawczego R09 02702 s. 26, 2009.
• 10. Kolarczyk M.: Statyczna ilustracja warunku St. Barczyka dotyczącego cofania się prądu głównego przy wypływie bocznym. Materiały XI Międzynarodowej Konferencji Naukowo-Technicznej Tąpania 2004, s. 129÷140, 2004.
• 11. Trutwin W., Mironowicz W., Wasilewski S., Krawczyk J.: Continuous Monitoring of Barometric Pressure in Deep Mines. Proc. of the 8-th Int. Mine Vent. Congress, Brisbane, Australia s. 399÷409, 2005.
• 12. Tor A., Jakubow A.: Wyrzuty metanu i skał w kopalniach Jastrzębskiej Spółki Węglowej S.A. Materiały 4 Szkoły Aerologii Górniczej, Kraków, s. 159÷175, 2006.