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

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.

4

Maszyny spalinowe w wyrobiskach górniczych – rozprzestrzenianie się tlenku węgla

Wrona P., Pach G., Różański Z.

Inżynieria Górnicza

|

2014

|

nr 4

20--23

PL

W artykule nakreślono problematykę stosowania urządzeń samojezdnych (napędzanych silnikiem Diesla) w wyrobiskach górniczych lub drążonych tunelach komunikacyjnych. Omówiono podstawowe kwestie dotyczące emisji spalin z silnika Diesla, wymaganych wartości stężeń gazów w wyrobisku oraz przedstawiono wyniki symulacji numerycznych emisji CO z maszyny samojezdnej pracującej w drążonym wyrobisku korytarzowym. Wykazano, że mimo stwierdzonych przekroczeń wartości NDS w niektórych punktach wyrobiska istnieje możliwość zastosowania różnych środków technicznych, by zredukować zagrożenie gazowe w rozpatrywanym miejscu pracy.

EN

Diesel fuelled machines working in the underground excavations or tunnels are the topic of the article. Basic issues regarding exhaust gas emissions, threshold limit values and numerical simulations results are presented. Regardless of TLV exceeded in several points of the excavation, there are many technical tools to reduce gas hazard in this particular place.

5

Eksperymentalna weryfikacja modeli CFD stosowanych w wentylacji kopalń

Branny M., Karch M., Wodziak W., Jaszczur M., Nowak R., Szmyd J.

Przegląd Górniczy

|

2013

|

T. 69, nr 5

73--82

PL

Przedmiotem badań jest walidacja wybranych modeli CFD przy przepływie powietrza przez laboratoryjny model skrzyżowania przewodów w kształcie litery T. Stanowisko laboratoryjne przedstawia uproszczony model skrzyżowania ściany z chodnikiem wentylacyjnym. Uproszczenia dotyczą zarówno geometrii obiektu jak i warunków przepływu. W pracy testowano trzy modele turbulencji: standardowy model k-ε, jego modyfikację k-ε realizable oraz model naprężeń Reynoldsa (RSM). Pomiar składowych wektora prędkości wykonano metodą SPIV (Stereo Particle Image Velocimetry). Wyniki pomiarów porównano z obliczeniami. Żaden z testowanych modeli turbulentnych nie odzwierciedla dokładnie wyników eksperymentu w strefach objętych przepływem recyrkulacyjnym (rys. 2c,d÷rys. 5c,d). Największe różnice pomiędzy pomiarami i obliczeniami występują w strefie wnęki C (rys. 1). W strefie wnęki modele lepkościowe – standardowy k-ε i k-ε realizable – przeszacowują mierzone wartości składowych wzdłużnych wektora prędkości, podczas gdy model naprężeń Reynoldsa niedoszacowuje mierzone wartości prędkości. W znacznej części strefy wylotowej B (rys. 1) uzyskano zadowalającą zgodność pomiędzy pomiarami a obliczeniami, natomiast istotne różnice występują w prognozowanym i mierzonym zasięgu strefy recyrkulacji. Z przeprowadzonych badań wynika, że rezultaty najbliższe do wartości mierzonych uzyskano przy stosowaniu modelu RSM.

EN

This paper presents the results of experimental and numerical study of air flow through the system of T-shape ventilation ducts. The laboratory model is a certain simplification of the real crossing of longwall and ventilation gallery (Fig.1). The simplifications refer both to the object’s geometry and the air flow conditions. An analysis has been performed to validate three turbulent models: standard k-ε, k- ε realizable and Reynolds Stress Model (RSM). Stereo Particle Image Velocimetry (SPIV) method was used to measure the velocity vector components. The experimental results have been compared with the results of numerical simulations. Neither of the tested models provided fully satisfactory results for the examined flow in the recirculation zones (Fig.2 c,d ÷ Fig.5 c,d). The large differences between the measured and calculated velocity field occurred in the cavity zone C (Fig.1). The viscosity models, the standard k-ε and k-ε realizable over-predict the measure value of streamwise components of velocity in this zone while the RSM model underestimates the measure value of velocity. Compatibility was achieved between all three turbulence model predictions and measurements in the outflow section B (Fig.1), however considerable differences were observed in the separation zone. The RSM model provides most accurate predictions in the examined flow domain.

6

Modelowanie przepływu powietrza przez skrzyżowanie chodnika nadścianowego ze ścianą metodami CFD

Karch M., Nowak R., Wodziak W.

Logistyka

|

2013

|

nr 4

PL

W artykule przedstawiono wyniki obliczeń numerycznych przepływu powietrza w modelu skrzyżowania chodnika nadścianowego ze ścianą. Obliczenia numeryczne są częścią badań nad walidacją lepkościowych modeli turbulencji. Scharakteryzowano modele wykorzystane w obliczeniach: Standard k-ε, RNG k-ε, Realizable k-ε, SST k-ω oraz model Spalarta-Allmarasa. Wyniki symulacji przedstawiono na wykresach oraz rysunkach w postaci pól prędkości.

EN

In this paper numerical calculations of air flow through the model of crossing of the mining longwall and ventilation gallery are presented. Numerical calculations are part of study under validation of turbulent viscosity models. RANS models used in researches are described: Standard k-ε, RNG k-ε, Realizable k-ε, SST k-ω and Spalart-Allmaras model. Simulation results are showed on charts and velocity fields figures.

7

Experimental and numerical analysis of the air flow in T-shape channel flow

Szmyd J., Branny M., Karch M., Wodziak W., Jaszczur M., Nowak R.

Archives of Mining Sciences

|

2013

|

Vol. 58, no. 2

333--348

EN

This paper presents the results of experimental and numerical investigations of air flow through the crossing of a mining longwall and ventilation gallery. The object investigated consists of airways (headings) arranged in a T-shape. Maintained for technological purposes, the cave is exposed particularly to dangerous accumulations of methane. The laboratory model is a certain simplification of a real longwall and ventilation gallery crossing. Simplifications refer to both the object’s geometry and the air flow conditions. The aim of the research is to evaluate the accuracy with which numerical simulations model the real flow. Stereo Particle Image Velocimetry (SPIV) was used to measure all velocity vector components. Three turbulence models were tested: standard k-ε, k-ε realizable and the Reynolds Stress Model (RSM). The experimental results have been compared against the results of numerical simulations. Good agreement is achieved between all three turbulence model predictions and measurements in the inflow and outflow of the channel. Large differences between the measured and calculated velocity field occur in the cavity zone. Two models, the standard k-ε and k-ε realizable over-predict the measure value of the streamwise components of velocity. This causes the ventilation intensity to be overestimated in this domain. The RSM model underestimates the measure value of streamwise components of velocity and therefore artificially decreases the intensity of ventilation in this zone. The RSM model provides better predictions than the standard k-ε and k-ε realizable in the cavity zone.

PL

Przedmiotem badań jest walidacja wybranych modeli CFD (Computational Fluid Dynamics) przy przepływie powietrza przez laboratoryjny model skrzyżowania kanałów w kształcie litery T. Stanowisko laboratoryjne przedstawia uproszczony model skrzyżowania ściany z chodnikiem wentylacyjnym. Przyjęto, że przepływ powietrza jest ustalony i izotermiczny. Dla tych warunków z równości liczb Reynoldsa w modelu i obiekcie rzeczywistym wynika warunek podobieństwa uśrednionych pól prędkości (przy załozeniu nieściśliwości powietrza). Pomiar składowych wektora prędkości wykonano metodą SPIV (Stereo Particle Image Velocimetry). W pracy testowano trzy modele turbulencji: standardowy model k-ε, jego modyfikację k-ε „realizable” oraz model naprężeń Reynoldsa (Reynolds Stress Model). Obliczenia numeryczne dla warunków identycznych jak w eksperymencie wykonano przy zastosowaniu programu FLUENT. Zadawalającą zgodność pomiędzy pomiarami i obliczeniami wszystkimi trzema modelami turbulencji uzyskano w kanałach zarówno po stronie dopływu jak i wypływu strumieniem powietrza ze skrzyżowania. Natomiast w strefie wnęki żaden z testowanych modeli nie wykazał pełnej zgodności z wynikami eksperymentalnymi. Do oszacowania dokładności z jaką symulacje numeryczne odwzorowują przepływ rzeczywisty w strefie wnęki wykorzystano wskaźnik charakteryzujący czas zaniku cząstek znacznikowych wprowadzonych do przepływu. Obliczenia wykonano dla dwóch modeli turbulencji: standardowego k-ε oraz modelu RSM. Czas potrzebny do rozrzedzenia początkowej koncentracji gazu znacznikowego do określonego poziomu - w przedziale koncentracji względnej od 0,3 do 0,1 - uzyskany z obliczeń standardowym modelem k-ε jest krótszy o 32%-27% od czasu wynikającego z pomiarów podczas gdy model RSM przeszacowuje wartości mierzone wartości koncentracji gazu o 18%-27%. Dwa z testowanych modeli, mianowicie standardowy k-ε i k-ε „realizable” przeszacowują mierzone wartości składowych wzdłużnych wektora prędkości. Konsekwencją tego jest sztuczne zawyżenie intensywności wentylacji we wnęce. Z kolei model RSM niedoszacowuje mierzone wartości składowych wzdłużnych wektora prędkości co powoduje zaniżenie rzeczywistej intensywności wentylacji tej strefy. Z przeprowadzonych badań wynika, że w obszarze wnęki rezultaty uzyskane modelem RSM są bliższe do wartości mierzonych niż prognozowane standardowym modelem k-ε i modelem k-ε „realizable”.

8

Górniczy Profilometr Laserowy GPL-1

Krach A., Trutwin W.

Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN

|

2005

|

Vol. 7, no. 1-2

13--18

PL

W artykule przedstawiono budowę i działanie profilometru z dalmierzem laserowym, przeznaczonego do pomiaru pola przekroju wyrobiska kopalnianego, kontroli odkształceń profilu przekroju wyrobiska a także do pomiarów odległości i kątów. Podano opis budowy i zadania poszczególnych elementów składowych profilometru.

EN

The paper presents the principle of operation of the mining profile scanner GPL-1, for monitoring the deformation of the working cross-sectional profi le, and for measurement of distances and angles. Construction of the profile laser measuring instrument is presented, and its component parts and their tasks are described.

9

Monitorowanie parametrów sieci odmetanowania kopalń

Mróz J., Jakubów A., Gralewski K., Broja A.

Zeszyty Naukowe. Górnictwo / Politechnika Śląska

|

2003

|

z. 258

181-196

PL

W kopalniach silnie metanowych ważnym elementem eksploatacji jest utrzymanie poprawnej wentylacji na dole kopalni. Metan wydostający się ze zrobów zamkniętych oraz rejonów przedeksploatacyjnych musi być wydobyty na powierzchnię. Układ wydobycia metanu składa się rurociągów tworzących sieć odmetanowania kopalni. System odmetanowania pozwala na pełną kontrolę wydobytego metanu poprzez sieć odmetanowania oraz kontrolę bilansu metanu w powietrzu wentylowanym przede wszystkim w rejonach wydobywczych. Do opracowania systemu odmetanowania opracowano czujnik parametrów odmetanowania CPO-1 dokonujący pomiarów na kryzie pomiarowej wartości potrzebnych do wyliczenia wydatku metanu. Cały system zbiera dane z każdego czujnika CPO-1 i oblicza wydatki chwilowe oraz bilanse w różnych okresach czasu.

EN

In mines of serious methane hazard an important extraction element is keeping proper ventilation underground. Methane issued from the abandoned workings and areas prior to exploitation has to be drawn out to the surface. The methane excavating system consists of pipelines making a mine degassing network. The degassing system provides comprehensive check of extracted methane and of methane balance in air ventilated first of all at extractive areas. For degassing system a sensor of degassing parameters CPO-1 for making measurement on measuring orifice of values necessary to count methane effluences, has been developed. The system collects data from each the CPO-1 sensor and counts instantaneous effluence and balance within varied cycles.