Opracowanie narzędzi programowych dla celów odtworzenia zaistniałych zdarzeń i katastrof oraz ich weryfikacja na podstawie danych „post”

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

Warianty tytułu

EN

Developing software tools for the purpose of recreating events and disastares, and their verification on the basis of the “post” data

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W ostatnich dwóch latach w ramach działalności statutowej w Instytucie Mechaniki Górotworu podjęta została próba opracowania narzędzi programowych opartych na systemie programów komputerowych Ventgraph oraz VentZroby dla celów odtwarzania procesów zachodzących w czasie zdarzeń i katastrof. Jest rzeczą oczywistą, że takie analizy wykonywane w oparciu o modele i programy komputerowe będą efektywne i skuteczne o ile zostaną zweryfikowane i zwalidowane w oparciu o rzeczywiste dane i rejestracje parametrów powietrza z kopalń nawet uzyskane po zdarzeniu. Taką właśnie metodę weryfikacji i walidacji narzędzi programowych zastosowano w badaniach przedstawionych w artykule. Kontynuując wcześniejsze prace, zaproponowano opracowanie modelu numerycznego z wykorzystaniem pomiarów wentylacyjnych przeprowadzonych w październiku 2010 roku we wszystkich wyrobiskach kopalni w bazie danych systemu programów komputerowych Inżyniera Wentylacji Ventgraph. Korzystając z nowych opcji programu VentZroby, do utworzonego modelu numerycznego kopalni dołączono obszar zrobów eksploatowanej we wrześniu 2009 roku rejonu ściany 5, zlikwidowanej ściany 3 oraz rozpoczynającą eksploatację ścianę 4 w pokładzie 409. W artykule przedstawiono wyniki odtworzenia stanu przewietrzania metodą symulacji numerycznej przed wyłączeniem, w trakcie postoju oraz po załączeniu wentylatora w szybie III kopalni „Śląsk”, z uwzględnieniem dopływu metanu. W badaniach wykorzystano dane zarejestrowane w kopalnianym systemie gazometrii automatycznej tj. prędkości powietrza, stężenia metanu oraz różnicy ciśnień na tamach, a także stężenia metanu w rurociągu odmetanowania ze zrobów. Takie badania pozwalają nie tylko na samą ocenę zjawisk przepływowych ale również na pokazanie zmian stężenia metanu, wywołanych wyłączeniem wentylatora. Ponadto, umożliwiają zbudowanie profesjonalnego narzędzia dla celów odtworzenia zaistniałych zdarzeń i katastrof oraz ich weryfikacji na podstawie danych uzyskanych po zdarzeniu. Potrzebne dane wejściowe do budowy modelu numerycznego sieci wyrobisk uzyskano z: pomiarów wentylacyjnych, z systemu gazometrycznego kopalni oraz z informacji ustnych od służb wentylacyjnych kopalni. Uzyskanie zwalidowanego modelu numerycznego umożliwia wiarygodną wielowariantową symulację zdarzeń, która prowadzi do wyciągnięcia praktycznych wniosków i zrozumienia przyczyn katastroficznych zdarzeń.

EN

For the past two years, at the Strata Mechanics Research Institute, attempts have been made – as part of the Institute’s objects – to develop software tools based on the system of the Ventgraph and VentZroby computer programs. The objective is to recreate processes taking place during mining events and distasters. Obviously, such analyses – carried out with computer models and programs – shall not be effective unless verified and validated on the basis of real data and the recorded parameters of the air in mines (even if the latter are obtained after the event). Such is the method of verification and validation that the research described in the article makes use of. As a continuation of previous work, it has been suggested that a numerical model should be developed, involving ventilation measurements carried out in October 2010 in all the mine excavations entered into the database of the Ventilation Engineering Ventgraph program system. New options included in the VentZroby program made it possible to enrich the developed numerical model of the mine with the area of post-mining excavations of Wall 5, exploited in September 2009, as well as of the already liquidated Wall 3, and Wall 4, whose exploitation has just begun. All the walls are part of Deposit no. 409. The article presents the effects of recreating the state of ventilation by means of the numerical simulation method – before turning off the ventilator in the 3rd pit-shaft of the Śląsk coal mine, during its stoppage, and after turning it on. The infl ow of methane was taken into account. The tests made use of the data recorded by the mine system of automatic gasometry, i.e. the speed of the air, the concentration of methane, and the difference in pressures on dams, as well as the concentration of methane in the pipeline outgassing the post-mining excavations. Not only do such tests make it possible to evaluate the fl ow phenomena, but they also demonstrate changes in the concentration of methane, caused by turning the ventilator off. In addition, the tests enable development of a professional tool for recreating events and disasters, and for their verification on the basis of the data obtained after a given event happened. The entry data needed to develop a numerical model of the excavation network was acquired via the following sources: ventilation measurements, the gasometric system of the mine, and the information provided by the mine ventilation personnel. Developing a validated numerical model makes it possible to perform a multivariant event simulation, which opens the way for drawing practical conclusions and understanding the reasons behind disasters.

Słowa kluczowe

PL

symulacja procesu przewietrzania; walidacja programu komputerowego; zagrożenie metanowe; bezpieczeństwo

EN

simulation of the ventilation process; software ventilation; methane hazard; safety

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 13, no. 1-4
• Strony: 131--152
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Dziurzyński W.

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

autor

Wasilewski St.

• 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

Bibliografia

• Cygankiewicz J., Sułkowski J., Trutwin W., 2010. Analiza przewietrzania i zagrożenia pożarowego rejonu ściany 5/409 KWK Wujek, Ruch Śląsk w związku z wypadkiem zbiorowym w dniu 18.09.2009 r. Prace Komisji dla zbadania przyczyn i okoliczności zapalenia i wybuchu metanu oraz wypadku zbiorowego w dniu 18 września 2009 roku, Wyższy Urząd Górniczy w Katowicach, (2010).
• Dziurzyński W., Wasilewski St., 2009. Monitoring of the air parameters and computer simulation to support fighting with fire hazards in longwall cavings. 9-ty Międzynarodowy Kongres Wentylacji Kopalń, New Delhi, Indie, (2009).
• Dziurzyński W., Krach A., Pałka T., Wasilewski St., 2010. Digital simulation of the gas dynamic phenomena caused by bounce, experiment and validation. Archives of Mining Sciences, Vol. 55, No 3, p. 403-425, (2010).
• Dziurzyński W., Krach A., Pałka T., Wasilewski St., 2011. Prognoza stanu atmosfery w rejonie ściany i jej zrobach na podstawie danych z systemu monitoringu kopalni. Przegląd Górniczy, nr 7-8, (2011).
• Krach A., 2004. Wpływ zmian ciśnienia barometrycznego na stężenie metanu w prądzie powietrza wypływającym z rejonu ściany z przyległymi zrobami – model matematyczny i algorytm obliczeniowy. Archives of Mining Sciences, Vol. 49, No 1, p. 43-53, (2004).
• Krawczyk J., 1994. Examples of the application of models with lumped constants for simulation of unsteady air flow in the system: air way-fan. Archives of Mining Sciences, Vol. 39, No 3, p. 431-439.
• Krawczyk J., Wasilewski S. , 2004: A study on event of unstable operation of an axial fan in a ventilation network. Proceedings of the Tenth US Ventilation Symposium. Alaska 2004.
• Krawczyk J., Wasilewski S., 2009. Migration of Methane into Longwall and tailgate crossing. Mine Ventilation, Ninth International Mine Ventilation Congress, India, p. 483-494, (2009).
• Litwiniszyn J., 1997. O stabilności pracy wentylatorów. Materiały Konferencji Szkoły Eksploatacji Podziemnej ‘97, Szczyrk.
• Łukowicz K., Szlązak N., Wasilewski St. 2010. Analiza zagrożenia metanowego i zabezpieczeń gazometrycznych w rejonie ściany 5 /409 na poziomie 1050 m w K.H.W. S.A. KWK Wujek, Ruch Śląsk w Rudzie Śląskiej, Prace Komisji dla zbadania przyczyn i okoliczności zapalenia i wybuchu metanu oraz wypadku zbiorowego w dniu 18 września 2009 roku, Wyższy Urząd Górniczy w Katowicach, (2010).
• Niezgoda F., 2000. Wpływ rozkładu ciśnienia na stężenie gazów w sieci wentylacyjnej kopalni w warunkach okresowego zatrzymania wentylatora głównego przewietrzania, Praca doktorska, Wydział Górniczy, AGH Kraków, (2000).
• Szlązak J., 2010. Metody obliczania rozpływu powietrza i rozkładu stężenia metanu w zrobach ścian zawałowych, przykłady wykorzystania, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice (2010).
• Trutwin W., 1968. Modelowanie stanów nieustalonych w sieciach wentylacyjnych za pomocą urządzeń analogowych. Zeszyty Naukowe AGH. Górnictwo Zeszyt 19, Kraków.
• Trutwin W., 1972. Symulacja cyfrowa stanów nieustalonych procesu przewietrzania i regulacji kopalnianych sieci wentylacyjnych. Zeszyty Problemowe Górnictwa PAN, Tom 10, Zeszyt 2.
• Trutwin W., Wasilewski S., Sielski J., 1997. Obserwacje niestabilnej pracy układu wentylator-sieć w KWK Siemianowice. Materiały Konferencji Naukowo-Technicznej AEROLOGIA’97 Kraków. Mechanizacja i Automatyzacja Górnictwa Nr 11/327, s. 18-24.
• Wasilewski S. 1984. Analiza niektórych parametrów sieci wentylacyjnej kopalni. Praca doktorska. Instytut Mechaniki Górotworu Polskiej Akademii Nauk, Kraków.
• Wasilewski S., 1996. Nowe możliwości pomiarów i rejestracji parametrów w sieci wentylacyjnej kopalni. Materiały konferencji: Wybieranie złóż na dużych głębokościach oraz w trudnych warunkach geotermicznych. Świeradów Zdrój.
• Wasilewski S., 2004. Ciśnienie barometryczne i jego zmiany w kopalniach głębinowych. Materiały Konferencyjne 3 Szkoły Aerologii Górniczej. Październik, Zakopane.
• Wasilewski S., 2005. Stany nieustalone parametrów powietrza wywołane katastrofami oraz zaburzeniami w sieci wentylacyjnej kopalni. Rozprawy i Monografi e EMAG. Katowice.