Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Computer simulation of the propagation of heat in abandoned workings insulated with slurries and mineral substances

Dziurzyński W., Krach A., Pałka T.

Archives of Mining Sciences

|

2014

|

Vol. 59, no. 1

3--23

EN

In the paper the results of investigations aimed at further identification of the phenomena occurring in abandoned workings and connected with the flow of air-gas (methane, carbon dioxide, nitrogen, oxygen and carbon oxidation products) mixture with taking into consideration the impact of supplied mineral substances on the processes of self-heating of the coal left in goaves were presented. The known and successfully used method for the prevention of fires in abandoned workings is the technology of filling goaf with an ash-air mixture, which also raises the issue of the effective use of that mixture. The computer, i.e. digital simulation methods being developed and intended for the purpose of the process discussed here are a good complement of the use of that technology. A developed mathematical model describing the process of additional sealing of gob with wet slurry supplied with three pipelines is based on the balance of volume of the supplied mixture and contained in the body created in goaves. The form of that body was assessed on the basis of the observation results available in literature and the results of model investigations. The calculation examples carried out for the the longwall area and its goaf ventilated with the “U” system allow to state that the introduced modification of the mathematical model describing the flow of the mixture of air, gases, and wet slurry with consideration of the coal burning process in the fire source area was verified positively. The digital prognostic simulations have confirmed a vital impact of the wet slurry supplied into the goaf on the processes of coal burning and also the change of rate and volume flow rate of the air mixture in goaf. As a complement to the above it should be noted that such elements as the place of the slurry supply in comparison with the longwall inclination or fire source area location is of great importance for the effectiveness of the fire prevention used. The development of computer/ digital simulation methods requires further investigations of the model adopted in this study. Those investigations should be aimed at making credible the theoretical model of the mixture flow through porous medium and the supplied mineral material. Such investigations will allow to verify the body form based on the mixture parameters such as humidity, viscosity, and fluidity and depending on the properties of the porous medium. Further development of the modelling of the phenomena discussed in this paper should be based on the methods of use of the description of the flow of fluids and slurry on the basis of 3D models.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań prowadzące do dalszego poznania zjawisk zachodzących w zrobach związanych z przepływem mieszaniny powietrzno-gazowej (metan, dwutlenek węgla, azot, tlen i produkty utleniania węgla) z uwzględnieniem wpływu podawanych substancji mineralnych na procesy samozagrzewania pozostawionego w zrobach węgla. Znaną i stosowaną z powodzeniem metodą zapobiegania pożarom w zrobach jest technologia wypełniania zrobów mieszaniną popiołowo - wodną, co wiąże się również z zagadnieniem efektywnego jej stosowania. Rozwijane metody komputerowej symulacji rozważanego procesu dobrze uzupełniają jej stosowanie. Przedstawiono rozbudowany model matematyczny opisujący proces doszczelniania zrobów poprzez podanie za pomocą trzech rurociągów wilgotnej zawiesiny, bazuje na bilansie objętości mieszaniny doprowadzonej i zawartej w bryle utworzonej w zrobach. Kształt tej bryły oszacowano na podstawie dostępnych w literaturze wyników obserwacji i wyników badań modelowych. Wykonane przykłady obliczeniowe dla rejonu ściany i jej zrobów przewietrzanej system na „U“, pozwalają stwierdzić, że dokonana modyfikacja modelu matematycznego opisującego przepływ mieszaniny powietrza, gazów i wilgotnej zawiesiny z uwzględnieniem procesu palenia węgla w ognisku pożaru została pozytywnie zweryfikowana. Wykonane komputerowe symulacje prognostyczne, potwierdziły istotny wpływ podawanej wilgotnej zawiesiny do zrobów na procesy palenia węgla jak również na zmiany prędkości i strumienia objętości przepływu mieszaniny powietrza w zrobach. W uzupełnieniu powyższego należy zauważyć, że takie elementy jak miejsce podania zawiesiny w stosunku do nachylenia ściany czy lokalizacji ogniska pożaru ma duże znaczenie dla skuteczności zastosowanej profilaktyki pożarowej. Rozwój komputerowej symulacji wymaga eksperymentalnych badań celem uwiarygodnienia przyjętego w niniejszej pracy teoretycznego modelu przepływu mieszaniny i podawanych substancji mineralnych przez ośrodek porowaty. Badania takie umożliwią weryfikację kształtu bryły w zależności od parametrów mieszaniny takich jak wilgotność, lepkość i rozlewność oraz od własności ośrodka porowatego. Dalszy rozwój modelowania omawianych w artykule zjawisk winien opierać się na metodach zastosowania opisu przepływu płynów i zawiesiny w oparciu o modele trójwymiarowe.

2

Monitorowanie atmosfery zrobów ściany wydobywczej

Adamus A.

Mechanizacja i Automatyzacja Górnictwa

|

2011

|

R. 49, nr 9

15-20

PL

Zatłaczanie azotu do zrobów stosowane jest od wielu lat w górnictwie światowym. Technologię tę zastosowano po raz pierwszy w kopalni Rozelay w zagłębiu Blanzy, Francja [1]. Stosuje się ją w czeskiej części Górnośląskiego Zagłębia Węglowego (OKB - Ostrava-Karvina Coalbasin) - od wczesnych lat 80. Od 1993 roku działa w OKB rurociąg dostarczający azot na duże odległości w ilości 80 milionów m3 rocznie [2]. Niniejszy artykuł dotyczy wyników monitorowania procesu zatłaczania azotu do zrobów, które miało miejsce w OKB na głębokości 800 m pod powierzchnią. W ramach tych działań zmierzono stężenie tlenu na dwóch ścianach, do których zatłoczono azot. Stężenie tlenu mierzy się na podstawie próbek pobieranych w odległości, co 50 m pomiędzy punktami poboru próbek rozmieszczonymi w chodnikach z prądem świeżego powietrza doprowadzanego do zrobów jak i chodnikach zużytego powietrza odprowadzanego ze zrobów, przed i po zatłoczeniu azotu. Wyniki tego doświadczenia są przedstawione graficznie na schematach, które pokazują skuteczność inertyzacji w określonych warunkach.

EN

Infusion of nitrogen in goaf spaces is applied for many years in mining worldwide. This technology was first used in the Rozelay Collier in the Blanzy Coalfield, France [l]. It has been used in the Czech part of the Upper Silesian Coalfield (OKB - Ostrava-Karvina Coalbasin) since the early 1980s. A long-distance nitrogen supply pipeline has been operated in OKB since 1993 with the annual supply at near 80 million cubic metres per year [2]. The present article deals with results of nitrogen infusion monitoring which took place in OKB in a depth of 800 m under the surface. Within the framework of these activities, concentration of oxygen was measured at two coalfaces to which the nitrogen was brought. Oxygen concentration is measured on samples taken by sampling tubes with 50-metre mutual distances between sampling points distributed in intake and upcast roads in goaf before and after the nitrogen infusion. Results of this experiment are visualised in diagrams which show efficiency of inertisation under the particular conditions.

3

Computer simulation of the impact of fed-in mineral substances on air and methane flow in longwall goaf

Dziurzyński W., Krach A., Pałka T.

Archives of Mining Sciences

|

2010

|

Vol. 55, no 3

517-535

EN

This paper presents a mathematical model for sealing mine goaf. The model has been applied using VentZroby software for determining air distribution patterns in goaf varying over time as the goaf are gradually filled. The developed model is based on the balance of the volume of a mixture supplied and contained in the body formed in the goaf. The geometric body shape has been assessed on the basis of observations and the results from model studies available in literature. However, the real shape of the body formed in goaf from a supplied mixture has not so far been known. There is also no theoretical model of the flow of such a mixture through a porous medium that would allow the body shape in relation to the mixture parameters - such as viscosity and fluidity - and the other medium properties, to be determined. But even a simplified model of the mixture body and its variations presented in this paper allows - using VentZroby computer simulation software - the air flow distribution in goaf to be determined, and its variations over time while filling goaf with observed suspended matter. The prognostic calculations made for the first time reveal the impact of suspended matter applied to goaf on changes in the air and methane flow parameters, and also on the development of goaf fire. An interesting case of prognostic simulations from applying a water-ash suspension to goaf areas is presented. In subsequent figures the phases of feeding goaf with a suspended matter in accordance with the assumed calculation scenario are presented. The observed variations in the height of filling the goaf in a D-31 longwall demonstrates the effects from applying suspended matter that spreads over a goaf over time. The outlet of the pipeline supplying a suspended mixture runs in the upper part of the D-31a (h = 2.5 m) ventilation airway, and in this case the suspended matter fills the goaf area to this height. We also noted that due to the slope of the goaf (see the elevations in the goaf area) the suspended matter supply pipeline has its outlet at the highest point of the goaf. This undoubtedly facilitates the penetration of suspended matter into the goaf. To complete the above it should be noted that such elements as the longwall slope and the point where the suspended matter is supplied in relation to the longwall slope or location of the fire centre is of great importance for fire prevention. The above example does not exhaust our fount of knowledge concerning these solutions. The VentZroby computer simulation software allows study of the application of suspended matter to goaf as a function of the location of the supply pipeline outlet, goaf area seal-tightness, fire location, and the spatial situation of the mined longwall.

PL

W artykule przedstawiono opracowany model matematyczny procesu doszczelniania zrobów, który został zastosowany w programie VentZroby do wyznaczenia rozpływu powietrza w zrobach, zmieniającego się w czasie w miarę wypełniania zrobów. Opracowany model bazuje na bilansie objętości mieszaniny doprowadzonej i zawartej w bryle utworzonej w zrobach. Kształt tej bryły oszacowano na podstawie dostępnych w literaturze wyników obserwacji i wyników badań modelowych. Jednak rzeczywisty kształt bryły utworzonej w zrobach przez dopływającą mieszaninę nie jest dotychczas znany. Brak jest też teoretycznego modelu przepływu takiej mieszaniny przez ośrodek porowaty, który pozwoliłby określić kształt bryły w zależności od parametrów mieszaniny takich jak lepkość i rozlewność oraz od własności ośrodka Jednak nawet uproszczony model bryły mieszaniny i jej zmian, przedstawiony w niniejszej pracy pozwala, z zastosowaniem programu symulacyjnego VentZroby, wyznaczyć rozkład prędkości przepływu powietrza w zrobach i obserwować jego zmiany w czasie wypełniania zrobów zawiesiną. Wykonane po raz pierwszy obliczenia prognostyczne pokazały wpływ podawanej zawiesiny do zrobów na zmiany parametrów przepływu mieszaniny powietrza i metanu a także na rozwój ogniska pożaru w zrobach. Przedstawiono interesujący przypadek prognostycznych symulacji dla podawania zawiesiny wodno-popiołowej do obszaru zrobów. Na kolejnych rysunkach pokazano fazy wypełniania zawiesiną zrobów zgodnie z przyjętym scenariuszem prowadzenia obliczeń. Obserwowane zmiany wysokości wypełnienia zrobów ściany D-31a pokazują efekt podawanej zawiesiny, która w miarę upływu czasu rozprzestrzenia się w zrobach. Wylot rurociągu do podawania zawiesiny jest prowadzony w górnej części chodnika D-31a (h = 2.5 m), wobec czego zawiesina do tej wysokości wypełnia obszar zrobów. Ponadto zauważamy, że z uwagi na nachylenie zrobów (patrz koty niwelacyjne obszaru zrobów) rurociąg do podawania zawiesiny ma zlokalizowany wylot w najwyższym punkcie zrobów, co niewątpliwie ułatwia jej penetracje w zrobach. W uzupełnieniu powyższego należy zauważyć, że takie elementy jak nachylenie ściany i miejsce podania zawiesiny w stosunku do nachylenia ściany czy lokalizacji ogniska pożaru ma duże znaczenie dla profilaktyki pożarowej. Przedstawiony przykład nie wyczerpuje naszego stanu wiedzy w zakresie pokazanych rozwiązań. Możliwości programu symulacji komputerowej VentZroby pozwalają na rozważnie podania zawiesiny do zrobów w zależności od lokalizacji wylotu rury doprowadzającej zawiesinę oraz jej wydajności, szczelności obszaru zrobów, lokalizacji ogniska pożaru i przestrzennego położenia eksploatowanej ściany.