Walidacja komputerowego programu symulacji wentylacji VentMet dla rejonu ściany, z uwzględnieniem zmiennych w czasie źródeł metanu, związanych z cykliczną pracą kombajnu

• Autorzy: Dziurzyński W. , Krach A. , Pałka T. , Wasilewski S.

Warianty tytułu

EN

Validation of the computer program for ventilation simulation VentMet in the face region, taking into account time-variant methane inflows due to cyclic operations of the shearer and loader

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono wyniki walidacji komputerowego programu symulacji procesu przewietrzania kopalni na przykładzie rejonu silnie metanowej ściany B-5 pokład 358/1 KWK „Budryk”, obejmującego fazę urabiania kombajnem i odstawy urobku. Do badań wykorzystano wyniki eksperymentu obserwacji za pomocą systemu monitoringu rejonu ściany podczas urabiania kombajnem. Dla celów eksperymentu pomiarowego w rejonie ściany rozmieszczono dodatkowe czujniki stężenia metanu, ciśnienia i prędkości [3] oraz wykonano dodatkowe sprawdzające pomiary wentylacyjne dla wyznaczenia parametrów charakteryzujących przepływ powietrza w rejonie [14]. Z uwagi na sposób pracy kombajnu oraz odstawy urobionego węgla w stosunku do kierunków przepływu powietrza w rejonie zmodyfikowano model matematyczny pracy kombajnu przedstawiony w pracy [2] . Do walidacji zastosowano miarę odległości szeregów czasowych [8] pozwalającą na ocenę ilościową wiarygodności przyjętego modelu matematycznego w programie VentMet. Przygotowano model numeryczny rejonu wentylacji obejmujący zroby ścian B-3, B-4 i B-5 pokład 358/1, dla którego wykonano symulację komputerową wpływu pracy kombajnu i dopływu metanu podczas jego pracy na rozpływ mieszaniny powietrza i metanu oraz porównano wyniki symulacji z rezultatami zarejestrowanymi przez czujniki systemu monitoringu w kopalni podczas eksperymentu pomiarowego. Wyznaczono miarę dla kolejnych symulacji, dla których dokonano zmiany wybranego parametru modelu kombajnu. Dokonano porównania przebiegów czasowych zmian stężenia metanu, które pokazano na rysunkach. W postaci graficznej pokazano również wyznaczone wartości miar dla poszczególnych czujników oraz ich końcową wartość. Uzyskane wyniki badań wykazały przydatność komputerowej symulacji dla odtworzenia warunków przepływu powietrza w złożonej sieci wyrobisk kopalni. Wykonane badania pokazały dobrą jakość uzyskanych prognoz oraz pozwoliły na sformułowanie wniosków zarówno do przeprowadzonego eksperymentu jak i do stosowanego modelu matematycznego procesu przewietrzania wentylacji kopalni.

EN

The paper summarises the validation data of a ventilation simulation program, the results were collected in the gassy region of the face B-5, seam 358/1 in the colliery Burdyk during the mining and haulage operations. The face region was being monitored during the shearer and loader operation. Methane concentration, pressure and velocity sensors were installed in the face region for the purpose of the experiments [3]. Additional ventilation measurements were taken to find the airflow parameters in the area [14]. The manner of the shearer and loader operation and coal haulage with respect to the airflow direction prompted the modification of the mathematical model of the shearer and loader presented in [2]. Validation procedure utilizes the time series distance method [8] allowing the quantitative evaluation of reliability of the mathematical model in VentMet. A numerical model of the ventilated region is prepared, covering the workings in the B-3, B-4 and B-5 faces, seam 358/1. Simulations are performed of the impacts produced by a shearer and loader whilst in service and the effects of methane inflow on the flow of air and methane mixture. Simulation data are compared with sensors’ readouts collected during the experimental program. The measure is determined for subsequent simulation experiments, for which selected parameters of the shearer and loader operation are varied. Plotted time histories of methane concentrations are compared. The specified measures for the given sensors and their final values are shown in a graphic form. The results confirm the adequacy of computer simulations of airflow conditions in an intricate networks of mine headings. The experiments show good quality of theoretical forecasts and allowed for drawing conclusions concerning the experimental procedure and the applied mathematical model of mine ventilation.

Słowa kluczowe

PL

wentylacja kopalń; walidacja; dopływ metanu; praca kombajnu; system monitoringu

EN

mine ventilation; validation; methane inflow; shearer loader; monitoring system

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN
• Rocznik: 2007
• Tom: Vol. 9, no. 1-4
• Strony: 3--26
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Dziurzyński W.

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

autor

Krach A.

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

autor

Pałka T.

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

autor

Wasilewski S.

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

Bibliografia

• [1] Airuni A.T.: Prognozirowanie i priedotwraszczienie gazodynamiczieskich jawlienij w ugolnych szachtach, Moskwa, „Nauka”, (1987).
• [2] Blecharz B., Dziurzyński W, Krach A., Pałka T.: Symulacja przepływu mieszaniny powietrza i metanu w rejonie ściany, z uwzględnieniem procesu urabiania i odstawy węgla, Mechanizacja i Automatyzacja Górnictwa nr 3-4, s. 55-67, (2003).
• [3] Bojarski P., Kurpas M., Wasilewski S.: Badania eksperymentalne stanów nieustalonych parametrów powietrza w ścianie w czasie urabiania kombajnem, Mechanizacja i Automatyzacja Górnictwa nr 6/437, s. 12-22, (2007).
• [4] Dziurzyński W.: Prognozowanie procesu przewietrzania kopalni głębinowej w warunkach pożaru podziemnego, Studia, Rozprawy, Monografi e Nr 56, rok PL ISSN 0860-74-19, Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN Kraków, (1998) .
• [5] Dziurzyński W., Krach A.: Mathematical model of methane emission caused by a collapse of rock mass crump., Archives of Mining Sciences, 46, 4. (2001).
• [6] Dziurzyński W., Krach A., Pałka T.: Prognozowanie rozkładu stężenia metanu w sieci wentylacyjnej z uwzględnieniem systemu monitoringu, Prace IMG PAN, t. 8, nr 3-4, (2001).
• [7] Dziurzyński W., Krach A., Krawczyk J., Pałka T.: Walidacja modelu matematycznego przewietrzania kopalni stosowanego w programie VentMet z wykorzystaniem bazy danych pomiarowych wybranego rejonu wentylacyjnego KWK, Prace IMG PAN, t. 8, nr 3-4, (2005).
• [8] Dziurzyński W., Pałka T., Krach A., Krawczyk J.: Zastosowanie miary odległości szeregów czasowych do walidacji modelu matematycznego przewietrzania kopalni stosowanego w programie VentMet, Przegląd Górniczy, nr 1, (2007).
• [9] Dziurzyński W., Kruczkowski J.: Validation of the mathematical model used in the VENTGRAPH programme on the example of the introduction of new headings to the ventilation network of mine, Archives of Mining Sciences, vol. 52, 3 (2007).
• [10] Drzęźla B., Badura H.: Przybliżony rozkład stężenia metanu emitowanego z urobku, Archiwum Górnictwa, t. 25, z. 2, (1980).
• [11] Klebanow F.S.: Aerodinamiczieskoje uprawlienie gazowym reżimom w szachtnych wentilacionnych sietiach, Izdatielstwo „Nauka”, (1974).
• [12] Kozłowski B.: Prognozowanie zagrożenia metanowego w kopalniach węgla kamiennego, Wyd. „Śląsk”, Katowice, (1972).
• [13] Krach A.: Źródła niepewności w kopalnianych pomiarach wentylacyjnych. Archives of Mining Sci., Vol. 49, Spec. Issue, (2004).
• [14] Krach A., Krawczyk J., Kruczkowski J. Pałka T.: Zmienność pola prędkości i strumienia objętości powietrza w wyrobiskach kopalń głębinowych, Archiwum Górnictwa, Seria: Monografi a nr 1, Kraków, (2007).
• [15] Tarasow B.G., Kołmakow W.A.: Gazowyj barjer ugolnych szacht, „Niedra”, Moskwa, (1978).