Możliwości obliczeniowe wybranych programów symulacyjnych stosowanych w górnictwie światowym, opisujących przepływ powietrza, gazów pożarowych i metanu w sieci wyrobisk kopalni

Dziurzyński, W.; Krawczyk, J.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Możliwości obliczeniowe wybranych programów symulacyjnych stosowanych w górnictwie światowym, opisujących przepływ powietrza, gazów pożarowych i metanu w sieci wyrobisk kopalni

Autorzy

Dziurzyński W. , Krawczyk J.

Wybrane pełne teksty z tego czasopisma

http://sitg.pl/przeglad-gorniczy/

Identyfikatory

Warianty tytułu

Calculation possibilities of selected simulation programmes applied in the world mining industry describing the flow of air, fire gases and methane in the mine workings network

Języki publikacji

Abstrakty

Polskie rozwiązania w zakresie prognozowania stanu mieszaniny powietrza i dopływających gazów (metan, gazy pożarowe) kopalni są oryginalne i stosowane nie tylko w kraju, ale i za granicą, w górnictwie takich krajów, jak USA, Australia, Kanada i Czechy. Wyrazem tego są publikacje w literaturze światowej [24, 41, 53], gdzie można spotkać zastosowania obecnych polskich rozwiązań w zakresie prognozy rozpływu powietrza i gazów pożarowych. Obecnie technika komputerowa wspomaga pracę inżyniera wentylacji i dyspozytora kopalni [11, 17, 38, 40, 43, 44]. Celem zapoznania inżynierów wentylacji kopalń z istniejącymi obecnie komputerowymi programami symulacyjnymi do prognozowania stanu sieci wentylacyjnej kopalni w niniejszym artykule przedstawiono stosowane modele matematyczne w najbardziej znanych programach wentylacyjnych rozwijanych w Polsce i na świecie wraz z rozszerzoną listą pozycji literatury. Najważniejszym elementem programu komputerowego do obliczeń i symulacji procesu przewietrzania są modele matematyczne stosowane do opisu ruchu powietrza i gazów szkodliwych w sieci oraz algorytmy implementujące te modele w omawianych programach symulacji. Zwrócono uwagę na zagadnienia modelowania struktury sieci wentylacyjnej, opisu ruchu powietrza w elementach sieci, dopływu metanu i propagacji mieszaniny metanowo-powietrznej w sieci, modelowania zrobów i przepływu powietrza z metanem przez zroby, modelowania ogniska pożaru i przepływu gorących gazów pożarowych w sieci wyrobisk kopalni. W zależności od dostępności informacji w literaturze światowej przedstawiono również opis możliwości obliczeniowych stosowanych w nauce i przemyśle górniczym programów komputerowych.

Polish solutions regarding the prediction of the state of mixture of air and inflowing gases (methane, fire gases) in the mine are original ones and are applied not only in Poland but also abroad, in the mining industries of such countries as the USA, Australia, Canada and the Czech Republic. The expression of this fact are publications in the world literature [24, 41, 53], where can be found the application of current Polish solutions with respect to the prediction of propagation of air and fire gases. The present computer technique aids the work of the ventilation engineer and mine dispatcher [11, 17, 38, 40, 43, 44]. In order to acquaint the ventilation engineers of mines with the currently existing computer simulation programmes for the prediction of the state of the mine ventilation network, in the present article were presented the applied mathematical models in the most known ventilation programmes developed in Poland and in the world along with an extended list of literature items. The most important elements of the computer programme for calculation and simulation of the ventilation process are mathematical models used for the description of movement of air and harmful gases in the network and algorithms implementing these models in the discussed simulation programmes. Attention was drawn to problems of modelling of the ventilation network structure, description of air movement in network elements, methane inflow and propagation of the methane-air mixture in the network, modelling of gobs and flow of air with methane through gobs, modelling of fire focus and flow of hot fire gases in the mine workings network. According to the accessibility of information in the world literature, also the description of calculation possibilities of computer programmes used in science and in the mining industry was presented.

Słowa kluczowe

rozpływ powietrza rozpływ gazów pożarowych prognoza rozpływu sieć wentylacyjna modelowanie struktury komputerowy program symulacyjny kopalnia podziemna

air propagation fire gases propagation prediction of propagation ventilation network modelling of structure simulation program underground mine

Wydawca

Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Górnictwa

Czasopismo

Przegląd Górniczy

Rocznik

2012

Tom

T. 68, nr 5

Strony

1--11

Opis fizyczny

Bibliogr. 61 poz.

Twórcy

autor

Dziurzyński W.

Instytut Mechaniki Górotworu PAN, Kraków

autor

Krawczyk J.

Instytut Mechaniki Górotworu PAN, Kraków

Bibliografia

1. Atkinson J.J.: On the Theory of the Ventilation of Mines. Trans North of England Inst. of Min. Engs., Vol. 3, 1854, p 118.
2. Barczyk S.: Obliczanie złożonych systemów wentylacyjnych sposobem zbieżnych przybliżeń. Diploma dissertation at Mining Department of AGH University of Sci and techn., Kraków, 1935.
3. Budryk W.: Depresja cieplna. Przegląd Górniczo-Hutniczy nr 11,12, 1929.
4. Burrows J., Hemp R., Holding W., Smith R. M.: Environmental Engineering in South African Mines. The Mine Ventilation Society of South Africa, 1989.
5. Coello F., Rein G., Borchiellini R., Torero J., L.: A Novel Multiscale Methodology for Simulating Tunnel Ventilation Flows During Fires, Fire Technology DOI: 10.1007/s10694-010-0144-2, 2010.
6. Cross, H.: Analysis of Flow in Networks of Conduits or Conductors. Bulletin 286, Engineering Experiment Station, University of Illinois, 1936.
7. Dziurzyński W.: Stany nieustalone w kopalnianej sieci wentylacyjnej spowodowane pożarem egzogenicznym, [praca doktorska] AGH, Wydział Górniczy, 1985.
8. Dziurzyński W., Tracz J., Trutwin W.: On mathematical models of the flow of air and outburst gases in the mine ventilation network. Archives of Mininig Sci., Vol. 32 Issue 1, 1987.
9. Dziurzyński W.: Ognisko pożaru podziemnego w warunkach dopływu metanu. Archives of Mining Sciences, Vol. 36, Issue 3, 1991.
10. Dziurzyński W.: Prognozowanie procesu przewietrzania kopalni głębinowej w warunkach pożaru podziemnego. Studia Rozprawy Monografie, Vol. 56, IGSMiE PAN, 1998.
11. Dziurzyński W., Krawczyk J., Pałka T.: Computer Assisted Detection And Management Of Risks In The Mine Ventilation Process Proceedings of the Seventh International Mine Ventilation Congress, Krakow Poland, 2001, pp 527÷534.
12. Dziurzyński W., Krach A.: Mathematical model of methane emission caused by a collapse of rock mass crump. Archiwum Górnictwa Vol.46, Issue 4, 2001.
13. Dziurzyński W., Krawczyk J.: Unsteady flow of gases in a mine ventilation network – a numerical simulation. Archives of Mininig Sci., Vol. 46 Issue 2, 2001, pp119÷137.
14. Dziurzyński W., Krach A., Pałka T.: Prognozowanie rozkładu stężenia metanu w sieci wentylacyjnej z uwzględnieniem systemu monitoringu. Prace IMG PAN, tom 3, nr ½, 2001.
15. Dziurzyński W., Krach A. Krawczyk J., Pałka T.: Zastosowanie miary odległości szeregów czasowych do walidacji modelu matematycznego przewietrzania kopalni stosowanego w programie VentMet. Przegląd Górniczy nr 1, 2007 r.
16. 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.
17. Dziurzyński W., Krawczyk J., Kruczkowski J.: Assessment of stability of flow a modified mine ventilation network considering a presence of fire hazards, The U.S.12 North American Mine Ventilation Symposium, Reno, Nevada 2008 pages 578÷582.
18. Dziurzyński W., Krach A., Krawczyk J., Pałka T.: The flow of humid air in the ventilation network of a mine with an underground fire. Arch. Min. Sci., Monograph Number 4. 2008, p.p. 112.
19. Dziurzyński W., Krawczyk J., Pałka T.: Ventgraph – podręcznik użytkownika Wydawnictwo IMG-PAN 2009 s. 106.
20. Dziurzyński W., Krach A., Krawczyk J., Palka T.: Metoda regulacji elementów sieci odmetanowania z wykorzystaniem symulacji komputerowej Archives of Mining Sciences., Vol. 54, Issue 2, 2009, s. 159÷188.
21. Dziurzyński W., Krach A., Pałka T. Wasilewski S.: Validation of computer simulation of air parameters at a longwall vs. results of an in situ experiment, 13th United States/North American Mine Ventilation Symposium, pp. 407÷414, 2010
22. Dziurzyński W., Krach A., Pałka T. Wasilewski S.: Prognoza stanu atmosfery w rejonie ściany i jej zrobach na podstawie danych z systemu monitoringu kopalni. Przegląd Górniczy nr 7-8, 2011, s.265÷271.
23. Fytas K., Perreault S.: Using Eolaval for mine ventilation planning. Proceedings of the 9th North American/US Mine Ventilation Symposium, Kingston Ontario Canada, ed. Swets& Zeitlinger, Lisse 2002, pp. 229÷234.
24. Gillies A.D.S., H.W. Wu.: Use of gas mixing equations and simulation approaches in the design of mine inertization systems, 13th United States/North American Mine Ventilation Symposium, pp.361÷358, 2010
25. Greuer R.F.: Study of Mine Fires and Mine Ventilation. Part I. Computer Simulation of Ventilation System under the Influence of Mine Fires. Bulletin Mines OFR 115 (1) -78, 165 s.; NTiS PB 28823, 1977.
26. Hardcastle S.G.: 3D CANVENT – an interactive mine ventilation simulator. Proceedings of the 7th US Mine Ventilation Symposium, Lexington, Kentucky, June 5-7, 1995.
27. Hinsley F. B.: Airflow in Mines : a thermodynamic analysis. Proc S. Wales Inst. Eng. LIX (2), 1943.
28. Hinsley F.B., Scott R.: Ventilation Network Theory. Coll. Eng. 28, 29, 1951.
29. Krach A.: Uncertainty of measurement of selected quantities in mine ventilation measurements Archives of Mining Sciences Monograph No 8 2009, pp 166.
30. Kolarczyk M., Oleksy M., Pach G., Knapczyk J., Nowicki K.: Adaptacja metody, algorytmu i programu SWMP z systemu „AERO” do obliczeń wymuszonego rozpływu powietrza w kopalnianej sieci wentylacyjnej. Materiały 4 Szkoły Aerologii Górniczej, art. 35, s. 409÷420, Kraków 2006. Wyd. CEiAG „EMAG” Katowice, 2006
31. Krawczyk J.: On Transients in Mine Ventilation Systems Caused by Fans, Archives of Mining Sciences Monograph N. 7, 2009, pp. 148.
32. LaageL. W., Greuer R. E., Pomroy W. H.: MFIRE Users Manual Version 2.20. Materiały U.S. Bureau of Mines Training Workshop on the „Mfire” Mine Fire and Ventilation Simulator, 1995.
33. Litwiniszyn J.: A Problem of Dynamics of Flow in Conduit Networks. Bull Acad. Sci. Polon. des Lettres, Serie A: Sci. Math. V. 1, N. 3, 1951.
34. Li G, Kotsis C., Hardcastle S.: Improvements in 3D-Canvent – An Integrated Computer Package for Simulating the Underground Mine Ventilation Systems Software, for example, Applied with Automated Programs in Simulating the Real Time Conditions in Operating Mines. Proc. of the MPES, Banff, Alberta, Canada, 2009.
35. Marx W. M., Von Glehn F. H., Biffi M., Bluhm S.J.: VUMA – a mine ventilation and cooling network simulation tool. Proceedings of the Seventh International Mine Ventilation Congress, Poland, June 2001.
36. McPherson M. J.: Mine Ventilation Network Problems. (Solution by Digital Computer). Coiliery Guardian (August 21), 1964. 253÷259.
37. Mc Pherson M. J.: Subsurface ventilation and Environmental Engineering. Chapman & Hall, London, 1993.
38. Nawrat St.: Eksperymentalne i modelowe badania procesu wypełniania metanem otamowanych wyrobisk w kopalniach węgla kamiennego, Prace naukowe, badawcze, wdrożeniowe EMAG Katowice, nr. 1 (11), 1999.
39. Pawiński J., Roszkowski J., Strzemiński J.: Przewietrzanie kopalń. Śląskie Wydawnictwa Techniczne, Katowice, 1995.
40. Pęczek D., Rosiek F., Sikora M., Urbański J.: Połączenie sieci wentylacyjnych kopalń w aspekcie zapewnienia planowanego wydobycia, bezpieczeństwa i ekonomiki przewietrzania, Materiały 3 Szkoły Aerologii Górniczej, art. 8, s. 107÷112, Zakopane 2004, Wyd. EMAG, 2004.
41. Pritchard C.J.: Validation of the Ventgraph program for use in metal/non-metal mines,13th United States/North American Mine Ventilation Symposium, pp. 455÷462, 2010
42. Rosiek F., Sikora M., Urbański J.: Rozwój wentylacji kopalń na przestrzeni dziejów, Prace Naukowe Instytutu Górnictwa Politechniki Wrocławskiej, Studia i materiały Nr 32 2006, s. 257÷266.
43. Rosiek F., Sikora M., Urbański J.: Rewersja wentylacji głównej w kopalniach LGOM, Prace Naukowe Instytutu Górnictwa Politechniki Wrocławskiej, Studia i materiały Nr 33 2006, s. 89÷105.
44. Rosiek F., Sikora M., Urbański J., Wach J.: Analiza sieci wentylacyjnych kopalń rud miedzi w aspekcie ograniczenia stref zagrożenia pożarowego. Materiały 5 Szkoły Aerologii Górniczej, art. 8, s. 103÷110, Wrocław 2009. Wyd. KGHM CUPRUM, 2006.
45. Szlązak J.: Wpływ uszczelniania chodników przyścianowych na przepływ powietrza przez zroby. [Praca doktorska], AGH Kraków, 1980
46. Szlązak J.: Przepływ powietrza przez strefę zawału w świetle badań teoretycznych i eksperymentalnych, 2000.
47. Sasaki K., Dindiwe C.: An Integrated Mine Ventilation Simulator „MIVENA Ver.6” with Applications, Proc. of the 9-th North American/Ninth U.S. Mine Ventilation Symposium (Kingston, Canada), Paper#181, 2002, 1÷8.
48. Schafrick S., Ruckman R.: Expanding the Limitations of the MFIRE Simulation Model SME Annual Meeting Feb. 27-Mar. 02, 2011, Denver, CO Preprint 11-071, 2012.
49. Stewart C.: Ventsim Visual™ User Guide, Ventsim Software by Chasm Consulting, 2009, s. 199.
50. Trutwin W.: Modelowanie stanów nieustalonych w sieciach wentylacyjnych za pomocą urządzeń analogowych. Zeszyty Naukowe AGH. Górnictwo Zeszyt 19, Kraków, 1968.
51. von Glehn F. H., Marx W. M., Bluhm S. J (2008) Verification and calibration of ventilation network models, Proc of the 12th U.S. North American Mine Ventilation Symposium 2008, pp. 275÷279.
52. Wasilewski S., Branny M.: A preliminary study of the unsteady states of the ventilation parameters at the longwall face during the shearer operation. 12 The U.S. North American Mine Ventilation Symposium, June 9-11,2008, Reno, Newada 2008 s.107÷114.
53. Wala A.M.: Teaching Mine Fire Principles with Intelligent Computer Assisted Instruction, Proceedings of the Fifth International Mine Ventilation Congress, Marshalltown, South Africa, 1992.
54. Zhang Y., Zhang X., Habibi A., Tien J.C.: Comparison of Mine Ventilation Simulation Software SME Annual Meeting Feb. 19 ÷ 22, 2012, Seattle, WA, 2012, Preprint 12-138.
Źródła internetowe
55. Duckworth I. J. (2007): VnetPC 2007 USER’S MANUAL & TUTORIAL http://www.mvsengineering.com/VnetPC2007UserManual.pdf, skopiowane w styczniu 2010
56. Gibbs Associates (2002): Summary of Mine Ventilation Analysis and Simulation Software http://www.miningsoftware.com/swmine/swarticles/esJul02Vent.html, skopiowane w styczniu 2010
57. Hardcastle S. G., Koscis C. K.: 3D-CANVENT 2000 : A 3-D Graphics Mine Ventilation Simulation Software http://www.nrcan.gc.ca/smm-mms/tect-tech/ser-ser/pdf/td-conv-00-eng.pdf, skopiowane w styczniu 2010
58. Mivena http://reps.mine.kyushu-u.ac.jp/mivena/index-e.html , skopiowane w styczniu 2010
59. Ventsim - Craig Stewart (2010) Ventsim http://www.ventsim.com/index.html , skopiowane w styczniu 2010
60. VnetPC - Mine Ventilation Services, Inc. http://www.mvsengineering.com/ , skopiowane w styczniu 2010
61. Vuma - http://www.vuma.co.za/ , skopiowane w styczniu 2010

Uwagi

Niniejszą publikację wykonano w ramach realizacji projektu badawczego N N524 368237 finansowanego przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-c3ea6fe0-70cf-44eb-9430-b44a413832e9