Wyniki wyszukiwania - BazTech

Ograniczanie wyników

Znaleziono wyników: 2

Liczba wyników na stronie

Wyniki wyszukiwania

Wyszukiwano:
w słowach kluczowych: simulation of ventilation process

Sortuj według:

Ogranicz wyniki do:

Rozwój metody prognozowania stanu atmosfery kopalni z wykorzystaniem symulacji numerycznej oraz danych z systemu monitoringu

Dziurzyński W., Wasilewski St., Krach A., Pałka T.

Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN

2010

Vol. 12, no. 1-4

115--132

W pracy przedstawiono wyniki badań zmierzające do rozwoju metody prognozowania niestacjonarnego przepływu mieszaniny powietrza i gazów w sieciach wentylacyjnych, zrobach, w procesie przewietrzania kopalń, z uwzględnieniem naturalnych i katastrofi cznych zaburzeń w warunkach przepływu. Przyjęto, że istotne informacje o stanie przewietrzania wnoszą dane z systemu gazometrii automatycznej w kopalni. Wyniki wcześniejszych badań w zakresie walidacji programu komputerowego VentZroby były na tyle interesujące, że dały podstawę do zaproponowania nowego podejścia do zasad budowy modelu numerycznego sieci wentylacyjnej kopalni, obejmującego również zroby. Zaproponowano wykorzystanie modeli numerycznych utworzonych na bazie systemu programów Inżyniera Wentylacji Ventgraph z dołączonym obszarem zrobów eksploatowanych ścian. Opracowany nowy algorytm programu oraz interfejs programu są „przyjazne” w obsłudze dla użytkownika. W drugiej części pokazano nowe możliwości praktycznego wykorzystania programu komputerowego Vent- Zroby do badań stanów przewietrzania na przykładzie rejonu wentylacyjnego ściany 4 i 5 pokład 409 kopalni Śląsk, w której miało miejsce tragiczne zdarzenie we wrześniu 2009 roku. Podjęto próbę odtworzenia stanu przewietrzania przed zdarzeniem, z uwzględnieniem zagrożenia metanowego. Takie badania pozwalają nie tylko na samą ocenę przyczyn zdarzenia, ale również umożliwiają zbudowanie profesjonalnego narzędzia dla oceny skali zagrożeń wynikających z przepływu oraz migracji gazów wybuchowych względnie toksycznych, jako produktów rozwijającego się pożaru węgla w zrobach. W celu walidacji rozwiązań modelowych w zakresie wyznaczenia przepływu powietrza i metanu w rejonie ściany wykorzystano dane z kopalnianego systemu monitoringu prędkości powietrza i stężenia metanu w wyrobiskach po zatrzymaniu wentylatora głównego przewietrzania. Brak danych pomiarowych o parametrach przepływu powietrza (prędkości, ciśnienia itp.) dla rejonu ściany, przed zdarzeniem utrudnił ustalenie danych początkowych do symulacji. Obliczenia programem VentZroby dla zmiennych parametrów modelu prowadzono tak aby uzyskać najlepsze dopasowanie wyników obliczeń do danych zarejestrowanych w kopalnianym systemie gazometrii automatycznej. Wyniki badań pokazały szereg trudności w wyznaczaniu parametrów modelu numerycznego z wykorzystaniem danych uzyskanych z czujników kopalnianego systemu gazometrii automatycznej, co m.in. wynika z punktowego sposobu pomiarów w tych systemach oraz losowych zaburzeń sygnałów pomiarowych parametrów powietrza. Stwierdzono, że istotnym elementem dla wiarygodności danych jest ich potwierdzenie drogą pomiarów porównawczych, w miejscach zainstalowania czujników systemu monitoringu w wyrobiskach sieci wentylacyjnej kopalni. Losowe zaburzenia parametrów powietrza rejestrowane przez czujniki w systemie gazometrii mogą być również eliminowane przez fi ltrację sygnałów pomiarowych przed ich wykorzystaniem do badań modelowych.

The study summarises the research data to be used for development of a method for forecasting the non-stationary flows of air and gas mixtures in ventilation networks, goafs, and formed during the ventilation processes, taking into account the natural and catastrophic flow disturbances. It is assumed that all vital information about the ventilation conditions are available from the automatic gas flow control system in the mine. The results of previous attempts to validate the program VenZroby were sufficiently promising and thus prompted the development of a new approach to creating numerical models of ventilation networks in the mines, incorporating the goafs too. It is suggested that numerical models should be used that are developed on the basis of the Ventilation Engineer’s Ventgraph program, with incorporated goaf areas. The newly designed program’s algorithm and interface seem to be more user-friendly. The second part of study explores the potential applications of the program VentZroby in analysing the air conditions. The case study considered there is that of the face regions 4 and 5 in the colliery “Śląsk” where a catastrophic accident occurred in September 2009. An attempt is made to reconstruct the ventilation conditions before the accident, taking into account the methane hazard. Such analyses are most helpful when studying the causes of the accident and enable us to develop professional tools for evaluating the risks due to flow and migration of explosive or toxic gases- the products of spreading coal fires in goafs. To validate the model solutions (prognosticated flows of air and methane in the face region), the monitoring data were used, available from the air velocity and ,methane concentration control systems after the main fan was switched off. Because of the lack of measurement data about the air flow parameters (velocity, pressure) before the accident, it was difficult to fi nd the initial data for simulations. Calculations supported by the program VentZroby, for variable model parameters, were done such as to achieve the best agreement between the calculation results and data available from the automatic gas flow control systems in the mine. Results revealed a number of difficulties involved in finding the parameters of the numerical model using the data from the gas flow control system, due to with point-to-point measurements implemented in these systems and random disturbances of airflow measurement signals. To prove the reliability of thus obtained results, they have to be confirmed by comparative measurements taken at those points of the ventilation network in the mine where the monitoring sensors are installed. Random disturbances of airflow parameters registered by the sensors, making up the gas flow control system, can be eliminated through filtering of measurement signals before they are used in model tests.

Numerical simulation of retentive reservoirs of methane in coal mines

Berger J., Dziurzyński W., Nawrat S.

Archives of Mining Sciences

2004

Vol. 49, nr 3

339-357

The problem of using sealed coal mine headings for retentive storing of methane obtained in the process of methane drainage in coal mines is important for economic and ecological reasons, because this process enables to obtain a qualitatively and quantitatively stabilized low-methane-content fuel used in power and heat generation installations. Improvement in the degree of the utilization of methane from methane drainage influences directly the limitation of methane emission to the atmosphere. In 2001 year experimental research in the above-mentioned scope was carried out in the "Zofiówka" coal mine on three experimental objects which were headings sealed against explosions, of various lengths, volumes, and structures of the surrounding rocks. The experimental research indicated that the sealed headings were not leak proof to various degrees, however, if they were adapted appropriately, they could be used as underground retentive reservoirs of methane from methane drainage in operating coal mines on condition that their locations and level of leakproofness guaranteed work safety and economic effectiveness. The research also confirmed the operational usability of the applied machines and technological solutions. The development of a mathematical model, and in the next stage--methods of numerical simulation of the studied phenomena based on that model and computer software, creates a possibility to carry out preliminary evaluations of the usability of sealed headings as retentive reservoirs of methane from methane drainage and to consider optional solutions for planned and already operating reservoirs. For the acepted mathematical model a computer software has been developed. Results of simulation of transients during pumping methane in and out of a reservoir (Fig.l) have been presented in diagrams (Fig. 3--6).

Zagadnienie wykorzystania otamowanych podziemnych wyrobisk górniczych dla retencyjnego magazynowania metanu z odmetanowania w kopalniach węgla kamiennego jest bardzo istotne ze względów gospodarczych i ekologicznych. Proces ten pozwala na uzyskanie ustabilizowanego pod względem ilościowym i jakościowym paliwa niskometanowego wykorzystywanego w urządzeniach ciepłowniczo-energetycznych. Poprawa stopnia wykorzystania metanu z odmetanowania wpływa bezpośrednio na ograniczenie emisji metanu do atmosfery. Zbadanie możliwości retencyjnego magazynowania metanu z odmetanowania w podziemnych kopalniach węgla kamiennego wymagało przeprowadzenia w pierwszej kolejności eksperymentów na obiekcie rzeczywistym (Berger 2002) w kopalni oraz badań modelowych z zastosowaniem metody symulacji komputerowej. W ramach badań wykonano cztery eksperymenty w KWK „Zofiówka" na trzech obiektach badawczych, których głównym celem była ocena szczelności otamowanych wyrobisk pod wpływem podawanego do nich metanu z odmetanowania, a następnie dwa eksperymenty dotyczące zasad działania układu technologicznego dla retencyjnego magazynowania metanu z odmetanowania. W poszczególnych eksperymentach wykorzystane zostały w różnym zakresie elementy opracowanej technologii retencji metanu z odmetanowania (Berger 2002; Nawrat 1999) polegającej na: --wykonaniu zbiornika (magazynu) metanu przez przystosowanie otamowanego wyrobiska; --zabudowie instalacji i urządzeń tłoczących metan do zbiornika; zabudowie i wykorzystaniu istniejących instalacji i urządzeń odmetanowania; --cyklicznym napełnianiu zbiornika metanem z odmetanowania; --cyklicznym odprowadzaniu metanu ze zbiornika przez urządzenia sieci odmetanowania; --skierowaniu metanu poprzez powierzchniową stację odmetanowania do urządzeń ciepłowniczo-energetycznych, w których jest on wykorzystany jako paliwo. Uzyskane rezultaty badań potwierdziły złożoność rozważanego problemu wynikającą zarówno z uwarunkowań górniczo-geologicznych jak i z przebiegu zjawisk podawania oraz ujmowania metanu z odmetanowania w wyrobiskach stanowiących zbiornik retencyjny. Potrzeba stworzenia modelu matematycznego dla opisu przebiegu zjawisk związanych z technologią retencyjnego magazynowania metanu z odmetanowania w otamowanych wyrobiskach górniczych, wynikała przede wszystkim z wymogów projektowo-eksploatacyjnych. Opracowanie modelu matematycznego (rozdział 2), a w następnej kolejności programu komputerowego symulacji zjawisk opartych o ten model, stwarza możliwości do prowadzenia wstępnych ocen przydatności otamowanych wyrobisk do pełnienia roli retencyjnego zbiornika metanu z odmetanowania, a także rozpatrywania wariantowych rozwiązań projektowanych i eksploatowanych zbiorników. Opracowany komputerowy programu METAN w oparciu o przedstawiony matematyczny model pracujący w systemie programów VENTGRAPH pozwolił na podjęcie próby odtworzenia przebiegu procesów podawania i ujmowania metanu ze zbiornika zachodzących w trakcie przeprowadzonych eksperymentów. W celu przeprowadzenia stosownych obliczeń przygotowano bazę danych składającą się: --ze zbioru zawierającego parametry charakteryzujące przepływ mieszaniny powietrza i metanu przez elementy zbiornika i wyrobisk przyległych; --ze zbioru danych dotyczących podawania metanu do zbiornika za pomocą stacji przetłaczania gazu; --ze zbioru danych dotyczących wymiarów geometrycznych zbiornika, tam izolacyjnych i ewentualnych połączeń zbiornika z innymi wyrobiskami poprzez szczeliny w górotworze. Wyniki symulacji numerycznej podawania i ujmowania metanu w warunkach odpowiadających dwóm eksperymentom przeprowadzonym w otamowanym chodniku wentylacyjnym poz. 580 m (rys. 2) w KWK „Zofiówka", przedstawione zostały w formie wykresów zmian w czasie stężenia metanu (rys. 3-6) dla stacji pomiarowej zlokalizowanej w wyrobisku. Wyniki badań eksperymentalnych pozwalają na jakościową weryfikację modelu matematycznego. Wyniki obliczeń symulacyjnych przeprowadzonych w oparciu o dane uzyskane z badań eksperymentalnych retencyjnego magazynowania metanu z odmetanowania w otamowanych wyrobiskach górniczych wykazały dobrą zgodność przebiegów czasowych zmian stężenia metanu w zbiorniku w stosunku do eksperymentu dla okresu podawania metanu. Na powyższe wpływ miało prawidłowy dobór objętościowego wydatku przepływu mieszaniny przez zbiornik, oporu tam izolacyjnych i objętości mieszania.