Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Wpływ geometrii chodnika wentylacyjnego i sposobu jego likwidacji na rozkład stężenia metanu w rejonie wylotu ze ściany przewietrzanej sposobem U w świetle obliczeń numerycznych CFD

Wierzbiński K.

Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN

|

2016

|

nr 94

217--228

PL

W artykule zaprezentowano wyniki obliczeń numerycznych stężeń metanu w chodniku wentylacyjnym, tj. w wyrobisku odprowadzającym powietrze ze ściany przewietrzanej w układzie na „U po caliźnie węglowej”. Symulacje przeprowadzone zostały przy użyciu komercyjnego programu ANSYS CFX, który wykorzystuje tzw. obliczeniową mechanikę płynów CFD. Dla potrzeb obliczeń numerycznych wykorzystano zweryfikowane pod względem geometrii i poprawności przyjmowanych założeń modele geometryczne 3D fragmentu pola ścianowego, umożliwiające prognozowanie stężenia metanu na wylocie ze ściany. Z obliczeń numerycznych wynika, że lokalizacja niebezpiecznych stref występowania metanu uzależniona jest nie tylko od warunków wentylacyjno-metanowych, ale również od geometrii chodnika wentylacyjnego oraz sposobu jego likwidacji. Maksymalne stężenia metanu mogą występować na linii likwidacji chodnika wentylacyjnego przy ociosie odzawałowym przy likwidacji chodnika tamami izolacyjnymi z uszczelnieniem ociosu odzawałowego lub przy ociosie przeciwległym wyrobiska, w przypadku likwidacji chodników na zawał. Z obliczeń CFD wynika również, że zmniejszenie przekroju poprzecznego chodnika poniżej 12 m 2 powoduje wzrost zagrożenia metanowego przy ociosie przeciwległym przed linią zawału ściany. Dla chodników wentylacyjnych o dużych przekrojach poprzecznych strefa niebezpieczna ograniczona jest wyłącznie do części likwidowanej wyrobiska.

EN

This article presents numerical calculations of methane concentration distribution in the air flowing ventilation roadway ie. roadway of the discharge air from a longwall ventilated by means of the “U” system. Simulations was performed in ANSYS CFX, which uses CFD – Computational Fluid Dynamics. For the numerical calculations there were used the 3D geometric models, which give the possibility to forecast methane concentration at the outlet of the longwall, because there were validated in terms of geometry and the correctness of the assumptions. CFD calculations show that the location of dangerous methane zones (places special hazard) depends not only on the ventilation-methane conditions but also on the geometry of the ventilation roadway and method of its liquidation. In case of the dams using to liquidate roadway and isolator located in goaf side the maximum methane concentrations occur on line of liquidated ventilation roadway near the roadside from the goaf. However, in case of liquidation roadways by getting goaf methane concentrations are located on roadside opposite to the goaf. CFD calculations show that the reduction in cross-section area of ventilation roadway below 12 m2 increases the methane hazard on side opposite to the goaf in front of goaf line. Danger methane zone in ventilation roadways with large cross-sections area is limited to only part of the liquidated.

2

Wykorzystanie metod CFD w prognozowaniu przestrzennym rozkładu koncentracji metanu w chodniku wentylacyjnym - opracowanie i walidacja modeli numerycznych 3D

Wierzbiński K.

Przegląd Górniczy

|

2016

|

T. 72, nr 2

44--55

PL

W artykule przedstawiono porównanie wyników obliczeń numerycznych z wynikami dołowych pomiarów rozkładu stężeń metanu w chodniku wentylacyjnym - tj. w wyrobisku odprowadzającym powietrze ze ściany przewietrzanej w układzie na „U po caliźnie węglowej". Symulacje przeprowadzone zostały przy użyciu komercyjnego programu ANSYS CFX, który wykorzystuje tzw. obliczeniową mechanikę płynów - CFD (ang. Computational Fluid Dynamics). Do obliczeń numerycznych wykorzystano dwa modele 3D stanowiące fragment pola ścianowego złożony ze zrobów, chodnika wentylacyjnego oraz końcowego odcinka ściany. Różnica między modelami wynikała z długości pozostawionego chodnika za linią zawału oraz technologii jego likwidacji. Badania dołowe przeprowadzone zostały w przekrojach poprzecznych chodnika wentylacyjnego w ustalonych odległościach od linii zawału ściany. Pomiary wykonano w ścianach o metanowości wentylacyjnej 0,9-8,2 m3/min, w których nie zastosowano przegrody wentylacyjnej lub wentylatora pomocniczego. Walidację opracowanych modeli obliczeniowych przeprowadzono w oparciu o ocenę zgodności lokalizacji stref podwyższonych stężeń metanu w 21 przekrojach poprzecznych chodnika wentylacyjnego oraz porównanie wartości stężeń metanu uzyskanych z pomiarów oraz z symulacji numerycznych. Zbieżność wyników symulacji z wynikami badań świadczy o dobrym dopasowaniu modelu i przyjęciu właściwych założeń dot. modelowania numerycznego stężeń metanu w warunkach kopalnianych, i ukazuje możliwość wykorzystania metod CFD w prognozowaniu przestrzennym rozkładu koncentracji metanu w chodniku wentylacyjnym.

EN

This paper presents a comparison of numerical calculations with underground measurements of methane concentration distribution in the air flowing ventilation roadway i.e. roadway of the discharge air from a longwall ventilated by means of the "U" system. Simulations were performed in ANSYS CFX, which uses the CFD - Computational Fluid Dynamics. For numerical calculation, two 3D models were used, as part of the longwall field which consists of gobs, longwall outlet and ventilation roadway. The difference between the 3D models was the result of another actual length of the walkway behind a longwall outlet and the technology of its liquidation. Measurements were made in the longwalls of the ventilation methane emissions 0,9-8,2 m3/ min, with no brattice or auxiliary fan. Validation of the computational models was carried out on the basis of conformity assessment zone locations of elevated concentrations of methane in 21 cross-sections of the ventilation roadway, in order to compare the concentrations of methane obtained from measurements with numerical simulations. The similarity of simulation results with test results indicates validity of the model and the adoption of appropriate boundary conditions on numerical modeling of methane concentration in mining conditions. This is what demonstrates the ability to use CFD methods for predicting the three-dimensional field of methane concentration in the air flowing ventilation roadway.

3

Wpływ pomocniczych urządzeń wentylacyjnych na wylocie ze ściany na obniżenie zdolności wentylacyjnej rejonu

Wierzbiński K.

Przegląd Górniczy

|

2016

|

T. 72, nr 2

56--65

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań oporów aerodynamicznych skrzyżowań ścian z chodnikami wentylacyjnym. Badania przeprowadzono w 18 ścianach przewietrzanych w układzie na U po caliźnie węglowej, w których na ich skrzyżowaniu (ściana - chodnik wentylacyjny) zastosowano pomocnicze urządzenia wentylacyjne (PUW) w różnej konfiguracji. Z przeprowadzonych badań wynika, że opór aerodynamiczny rejonów skrzyżowań z przegrodami wentylacyjnymi w stosunku do skrzyżowań bez PUW jest o 0,1 kg/m7 większy. W pracy przedstawiono również analizę wpływu oporu aerodynamicznego na ograniczenie zdolności wentylacyjnej rejonu. Z analizy wynika, że w sieci wentylacyjnej mogą wystąpić warunki, w których zastosowanie przegrody wentylacyjnej wpłynie na spadek zdolności wentylacyjnej. Najkorzystniejsza sytuacja wystąpi w rejonach o niskim oporze zastępczym i płaskiej charakterystyce otoczenia, w których względny spadek zdolności wentylacyjnej może przekroczyć 30%.

EN

This paper presents the results of the research on aerodynamic drag of crossings between longwalls and ventilation roadways. The research was conducted in 18 ventilated longwalls with the U-system, where their crossings (longwall - ventilation roadway) have auxiliary air devices (PUW) in various configurations. The study shows that the aerodynamic drag of crossings with brattice is increased by 0,1 kg/m7 compared to crossings without PUW. The paper also presents an analysis of the impact of aerodynamic drag on the reduction of air flow rate capacity near the longwalls. The analysis shows that the ventilation system can be found under conditions where the use of brattice reduces the air flow rate. The most favorable situation occurs in the areas of low equivalent resistance and flat characteristics of the rest of the ventilation system (the relationship between the pressure and the volume flow rate), where the relative decrease in air flow rate may exceed 30%.

4

Geometria skrzyżowań ścian z chodnikami wentylacyjnymi - konfiguracja pomocniczych urządzeń wentylacyjnych

Wierzbiński K.

Przegląd Górniczy

|

2016

|

T. 72, nr 2

66--79

PL

W artykule przedstawione zostały konfiguracje pomocniczych urządzeń wentylacyjnych stosowane na wylocie ze ścian przewietrzanych w układzie na U po caliźnie dla zwalczania zagrożenia metanowego. Z analizy wynika, że rozwiązaniem, które w warunkach zagrożenia metanowego znalazło najszersze zastosowanie w kopalniach jest układ stanowiący przegrodę wentylacyjną z lutniociągiem pomocniczym. W artykule przedstawiono również wyniki badań paramentów geometrycznych skrzyżowań ścian z chodnikami wentylacyjnymi oraz parametrów wentylacyjno-metanowych. Badania oparto na ankietach z 71 ścian oraz wynikach badań własnych przeprowadzonych w 18 ścianach. Zakres wyników parametrów geometrycznych wyrobisk oraz urządzeń pomocniczych może być wykorzystany do założeń dotyczących projektowania geometrii modelu obszarów przepływu, przy modelowaniu i obliczeniach numerycznych. Parametry wentylacyjno-metanowe ścian wynikające z badań metanowości wentylacyjnej, wydatków powietrza w wyrobiskach oraz wydajności lutniociągów pomocniczych mogą stanowią bazę dla założeń warunków brzegowych w modelowaniu numerycznym rozpływu powietrza i rozkładu stężeń metanu.

EN

This paper presents typical configurations of auxiliary air devices used at the outlet of a longwall ventilated by means of the U system. These devices are used to reduce methane hazard in coal mines. The analysis showed that in conditions of methane hazards the preferred solution is a system consisting of a brattice with auxiliary fan. Additionally, the paper presents the test results of geometric parameters of crossings between longwalls and ventilation roadways, and methane-ventilation parameters. The study was based on surveys for 71 longwalls and results of own studies carried out in 18 longwalls. Range of results of geometrical parameters of longwalls, ventilation roadways and auxiliary air devices can be used to design the geometry of the flow area model with modeling and numerical calculations. The results of measurements of methane emissions, air flow rate in the roadways and efficiency of the auxiliary air ducts can form the basis of boundary conditions for numerical modeling of air distribution and distribution of methane concentrations.