Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Wpływ konwergencji chodnika przyścianowego na proces przewietrzania sieci wentylacyjnej kopalni - badania modelowe

Walentek A., Janoszek T., Prusek S., Lubosik Z.

Przegląd Górniczy

|

2018

|

T. 74, nr 3

15--25

PL

W myśl aktualnie obowiązujących przepisów górniczych kopalnie węgla kamiennego zobligowane są do ciągłego przewietrzania wyrobisk górniczych w ilości zapewniającej utrzymanie w tych wyrobiskach wymaganego składu powietrza o określonej wilgotności i temperaturze, który zapewni właściwy komfort załóg górniczych zatrudnionych przy prowadzeniu eksploatacji pokładów węgla, zwłaszcza tych głęboko zalegających. Wszystkie wyrobiska górnicze, które stanowią elementy składowe sieci wentylacyjnej kopalni, powinny być przewietrzane w sposób umożliwiający utrzymanie prawidłowego stężenia tlenu na poziomie nie mniejszym niż 19% (objętościowo), a najwyższe dopuszczalne stężenia gazów w powietrzu, takich jak metan, tlenek węgla czy dwutlenek węgla, powinny być utrzymywane na stałym niezmiennym poziomie. Przepływ powietrza w sieci wentylacyjnej kopalni może zostać zakłócony na skutek naturalnej konwergencji (deformacji) wyrobisk podziemnych, doprowadzając do zmiany jego pierwotnego przekroju poprzecznego. Zmniejszenie pola powierzchni wyrobiska skutkuje powstaniem lokalnych oporów w przepływie powietrza i zmianą potencjałów aerodynamicznych odcinków znajdujących się za zdeformowanym wyrobiskiem, co w rezultacie prowadzi do pojawienia się stanów awaryjnych w procesie przewietrzania sieci wentylacyjnej kopalni. W artykule przedstawiono wyniki prowadzonych badań modelowych wpływu prognozowanej konwergencji wyrobiska przyścianowego na proces przewietrzania wybranego odcinka sieci wentylacyjnej kopalni w pełnym ich przekroju. Proces modelowania zaciskania wyrobiska podziemnego prowadzono z zastosowaniem metody elementów skończonych w programie PHASE2. Proces modelowania wpływu zmian pola przekroju wyrobiska na proces przewietrzania wybranego odcinka sieci wentylacyjnej kopalni przeprowadzono z zastosowaniem metod numerycznej mechaniki płynów CFD w programie Ansys-Fluent.

EN

According to the current regulations, hard coal mines are obliged to constantly ventilate mine workings in an amount ensuring the required air composition with a certain humidity and temperature, which will ensure proper comfort for mining crews employed in coal mining, especially deep deposits. All underground workings which are part of the mine ventilation network should be ventilated in a way that allows to maintain proper oxygen concentration not lower than 19% (by volume), and the maximal allowable concentrations of gases in the air such as methane, carbon monoxide or carbon dioxide should be kept at a constant level. The air flow in the mine ventilation network may be disturbed due to the natural convergence (deformation) and lead to change its original cross-section. Reducing the cross-section of the mining excavation may cause local resistance in the air flow and changes in aerodynamic potentials, which leads to emergency states in the mine ventilation network. This paper presents the results of numerical simulations of the mining excavation convergence influence on the process of ventilation of a selected part of the mine ventilation network. The mining excavation convergence was modeled with use of the finite element method in the PHASE 2 program. The influence of changes in the cross-section of the mining excavation on the ventilation process of a selected part of the mine ventilation network was carried out using the computational fluid dynamics method (CFD) in the Ansys-Fluent program.

2

Prognozowanie skutków wystąpienia stanu awaryjnego w procesie przewietrzania wyrobiska górniczego w warunkach rozszczelnienia georeaktora PZW

Janoszek T.

Przegląd Górniczy

|

2017

|

T. 73, nr 4

5--18

PL

Zaprezentowano wyniki badań modelowych dotyczące prognozowanych skutków wystąpienia stanu awaryjnego w sieci wentylacyjnej kopalni głębinowej, wywołanego rozszczelnieniem georeaktora podziemnego zgazowania węgla. Symulacje numeryczne prowadzono z wykorzystaniem narzędzi informatycznych, takich jak VentGraph, w którym wykonano analizę numeryczną procesu przewietrzania sieci wentylacyjnej kopalni, Ansys-Fluent, który posłużył do wykonania numerycznej symulacji procesu podziemnego zgazowania węgla oraz w programie VEX, który umożliwił wykonanie prognozowanych skutków wybuchu składników gazu procesowego, w analizowanej geometrii wyrobiska kopalni. Badania modelowe zakładały prowadzenie procesu zgazowania masy węglowej, przy udziale tlenu i powietrza, jako czynnika zgazowującego pokład węgla, w stanie ustalonym w przedziale czasu 24 godzin. W obliczeniach numerycznych uwzględniono scenariusz wystąpienia stanu awaryjnego w sieci wentylacyjnej kopalni głębinowej, spowodowanego rozszczelnieniem georeaktora. Symulacje numeryczne prowadzono z zamiarem identyfikacji rozkładu zmian, szukanych składników gazu procesowego w strumieniu powietrza niezależnego.

EN

The results of model tests about the effects of an emergency state in the underground mine ventilation network, caused by unsealing of the underground coal gasification georeactor, were presented. Numerical simulations were done with the use of software such as VentGraph, which was used to calculate the ventilation of mine network, Ansys-Fluent that was used to perform the numerical simulation of underground coal gasification process and software VEX which allowed to calculate the effects of the emission of the gas components in the analyzed mine workings geometry. The coal gasification process was performed with the participation of oxygen and air as a gasification agent, in a steady state condition in the time interval of 24 hours. The numerical calculations were simulated for the scenario of a state of emergency in underground mine ventilation network. Numerical simulations were performed with the intention to identify changes of the syngas components in an air stream.

3

Numerical simulation of underground coal gasification process in "Barbara" Experimental Mine

Janoszek T.

Mining – Informatics, Automation and Electrical Engineering

|

2017

|

R. 55, nr 2

23--32 [tekst ang.], 33--42 [tekst pol.]

EN

This article presents the results of a numerical simulation of the possibility of the underground gasification process of a coal seam located in the “Barbara” Experimental Mine. The purpose of the analyses was to predict the process factors that influence the condition for producing gas that is rich in hydrogen. The georeactor geometry, assumptions for the numerical model, and quantitative and qualitative results of the model studies are presented.

PL

W artykule zaprezentowano wyniki symulacji numerycznej dotyczącej możliwości prowadzenia procesu podziemnego zgazowania rzeczywistej parceli węgla znajdującej się na obszarze Kopalni Doświadczalnej „Barbara”. Celem prowadzonych analiz była predykcja czynników procesowych, które warunkują uzyskanie gazu procesowego bogatego w wodór w zależności od zastosowanego czynnika zgazowującego. Przedstawiono geometrię georeaktora, założenia budowy modelu numerycznego oraz ilościowe i jakościowe rezultaty prowadzonych badań modelowych.

4

Modelling test of autothermal gasification process using CFD

Janoszek T., Stańczyk K., Smoliński A.

Archives of Mining Sciences

|

2017

|

Vol. 62, no. 2

253--268

EN

There are many complex physical and chemical processes, which take place among the most notable are the chemical reactions, mass and energy transport, and phase transitions. The process itself takes place in a block of coal, which properties are variable and not always easy to determine in the whole volume. The complexity of the phenomena results in the need for a construction of a complex model in order to study the process on the basis of simulation. In the present study attempts to develop a numerical model of the fixed bed coal gasification process in homogeneous solid block with a given geometry were mode. On the basis of analysis and description of the underground coal gasification simulated in the ex-situ experiment, a numerical model of the coal gasification process was developed. The model was implemented with the use of computational fluid dynamic CFD methods. Simulations were conducted using commercial numerical CFD code and the results were verified with the experimental data.

PL

W trakcie zgazowania węgla zachodzi wiele złożonych procesów fizykochemicznych, spośród których do najważniejszych można zaliczyć reakcje chemiczne, transport masy i energii oraz przemiany fazowe. Sam proces przebiega w bloku węgla, której właściwości są zmienne i nie zawsze łatwe do określenia w całej objętości. Złożoność zjawisk powoduje, że badanie procesu na podstawie symulacji wymaga skonstruowania złożonego modelu. W pracy podjęto próbę opracowania modelu numerycznego zgazowania węgla zachodzącego złożu jednorodnym o zadanej geometrii. Na podstawie dokonanych analiz oraz opisu eksperymentu zgazowania węgla przeprowadzanego w reaktorze doświadczalnym ex-situ, w której symulowano warunki PZW, został opracowany model zachodzących procesów. Model został zaimplementowany z wykorzystaniem metod numerycznej mechaniki płynów CFD (z ang. Computational Fluid Dynamics). Przeprowadzone zostały symulacje, a ich rezultaty zostały odniesione do rezultatów uzyskiwanych podczas eksperymentów.

5

Influence of anti-pyrogenic materials on coal mining waste's tendency to self-ignite

Janoszek T., Gogola K., Bajerski A.

Journal of Sustainable Mining

|

2016

|

Vol. 15, iss. 4

170--174

EN

The aim of this work was to investigate the influence of anti-pyrogenic materials with use of Combustion By-Products (CBP) on the tendency of coal mining waste to self-ignite in laboratory conditions. The tested material sample was a mixture of coal waste with an addition of anti-pyrogenic material based on coal combustion by-products. The laboratory installation to test the properties of anti-pyrogenic materials is presented. The temperature of the tested sample as well as the concentration of carbon monoxide in exhaust gas were chosen as the parameters which determine the properties of anti-pyrogenic materials to reduce the self-heating process of coal waste. Laboratory tests of material samples were performed in a temperature range from 40°C to 500°C, at time interval of 350 s.

6

Study on the possibilities of treatment of combustion by-products from fluidized bed boilers into a product devoid of free calcium oxide

Łączny J. M., Iwaszenko S., Gogola K., Bajerski A., Janoszek T., Klupa A., Cempa-Balewicz M.

Journal of Sustainable Mining

|

2015

|

Vol. 14, iss. 4

164--172

EN

The purpose of this paper is to examine the possibility of reduction of free calcium oxide content in waste from fluidized bed boilers by treating them with carbon dioxide under various conditions. The primary examination concerning the possibilities of reducing the content of free calcium oxide in waste included carbonation process in a laboratory, taking into account various parameters of the process. The primary examination has been carried out in a fluidized bed reactor, rotary reactor and a ball mill reactor. Depending on the reaction process, the variables in the examined processes included: reaction time, temperature, amount of the catalyst (water), application of an abrasive material. After completion of the process, the treated material was tested with regard to the content of free calcium oxide. Thus, it was possible to determine the most optimal conditions for treatment of combustion products from fluidized bed boilers, that is the conditions which will ensure reduction of the content of free calcium oxide at an appropriate level, under the physical conditions most similar to normal conditions and in the shortest possible time. Keywords

7

CFD simulations of influence of steam in gasification agent on parameters of UCG process

Żogała A., Janoszek T.

Journal of Sustainable Mining

|

2015

|

Vol. 14, iss. 1

2--11

EN

Underground coal gasification (UCG) is considered to be a perspective and constantly developing technology. Nevertheless it is a very complex and technically difficult process, which results depend on many variables. Mathematical models enable detailed analysis of UCG process - for example - give possibility of prediction of syngas composition depending on applied gasification medium. In practice, mixtures of oxygen, air and steam are the most frequently used as converting agents. Steam is injected to the reactor in order to obtain combustible components. Nevertheless higher concentrations of steam create a problem of reduction of temperature in reactor. This issue of amount of steam in reacting system was analyzed in given paper. Computer simulations were used as test method applied in presented work. Calculations were carried by using Computational Fluid Dynamics (CDF) method and Ansys Fluent software. Changes in outlet concentrations of syngas components (CO, CO2, CH4, H2O, H2), in relation with time of process, were presented. Composition of product gas, its heating value and temperature of process were also examined (on outlet of rector) in function of content of steam in gasification agent (which was mixture of O2 and H2O). Obtained results indicated a possibility of conduct of stable gasification process (with predictable characteristic of gas). The simulation also demonstrated a possibility of deterioration of conditions in real reactors as a results of applying of too high amounts of steam.

8

Modelling of underground coal gasification process using CFD methods

Wachowicz J., Łączny J. M., Iwaszenko S., Janoszek T., Cempa-Balewicz M.

Archives of Mining Sciences

|

2015

|

Vol. 60, no. 3

663--676

EN

The results of model studies involving numerical simulation of underground coal gasification process are presented. For the purpose of the study, the software of computational fluid dynamics (CFD) was selected for simulation of underground coal gasification. Based on the review of the literature, it was decided that ANSYS-Fluent will be used as software for the performance of model studies. The ANSYS-Fluent software was used for numerical calculations in order to identify the distribution of changes In the concentration of syngas components as a function of duration of coal gasification process. The nature of the calculations was predictive. A geometric model has been developed based on construction data of the georeactor used during the researches in Experimental Mine “Barbara” and Coal Mine “Wieczorek” and it was prepared by generating a numerical grid. Data concerning the georeactor power supply method and the parameters maintained during the process used to define the numerical model. Some part of data was supplemented based on the literature sources. The main assumption was to base the simulation of the georeactor operation on a mathematical models describing reactive fluid flow. Components of the process gas and the gasification agent move along the gasification channel and simulate physicochemical phenomena associated with the transfer of mass and energy as well as chemical reactions (together with the energy effect). Chemical reactions of the gasification process are based on a kinetic equation which determines the course of a particular type of equation of chemical coal gasification. The interaction of gas with the surrounding coal layer has also been described as a part of the model. The description concerned the transport of thermal energy. The coal seam and the mass rock are treated as a homogeneous body. Modelling studies assumed the coal gasification process is carried out with the participation of separately oxygen and air as a gasification agent, under the specific conditions of the georeactor operations within the time interval of 100 hours and 305 hours. The results of the numerical solution have been compared with the results of experimental results under in-situ conditions.

PL

Zaprezentowano wyniki badań modelowych polegających na numerycznej symulacji procesu podziemnego zgazowania węgla. Dla potrzeb realizowanej pracy dokonano wyboru oprogramowania wykorzystywanego do symulacji procesu podziemnego zgazowania węgla. Na podstawie przeglądu literatury zdecydowano, że oprogramowaniem, za pomocą, którego będą realizowane badania modelowe, będzie oprogramowanie informatyczne ANSYS-Fluent. Za jego pomocą przeprowadzano obliczenia numeryczne z zamiarem zidentyfikowania rozkładu zmian stężenia składników gazu procesowego w funkcji czasu trwania procesu zgazowania węgla. Przeprowadzone obliczenia miały charakter predykcji. W oparciu o dane konstrukcyjne georeaktora stosowanego podczas badań na KD Barbara oraz KWK Wieczorek, opracowano model geometryczny oraz wykonano jego dyskretyzację poprzez wygenerowanie odpowiedniej siatki numerycznej w oparciu, o którą wykonywane są obliczenia. Dane dotyczące sposobu zasilania georeaktora oraz parametrów utrzymywanych podczas procesu wykorzystano do definiowania modelu numerycznego. Część danych została uzupełniona w oparciu o źródła literaturowe. Głównym przyjętym założeniem było oparcie symulacji pracy georeaktora o modele opisujące reaktywny przepływ płynu. Składniki gazu procesowego oraz czynnik zgazowujący przemieszczają się wzdłuż kanału zgazowującego symulując zjawiska fizykochemiczne związane z transportem masy i energii oraz zachodzące reakcje chemiczne (wraz z efektem energetycznym). Chemizm procesu zgazowania oparto o równanie kinetyczne, które determinuje przebieg danego typu równania chemicznego zgazowania węgla. W ramach modelu opisano też interakcję gazu z otaczającą warstwą węgla. Opis ten dotyczył transportu energii cieplnej. Warstwę węgla oraz warstwy geologiczne otaczające georeaktor traktuje się jako ciało jednorodne. Badania modelowe zakładały prowadzenie procesu zgazowania calizny węglowej przy udziale, osobno tlenu i powietrza, jako czynnika zgazowującego, w warunkach ustalonych pracy georeaktora w przedziale czasu 100 godzin i 305 godzin. Uzyskane wyniki rozwiązania numerycznego zestawiono z wynikami badań eksperymentalnych w warunkach in-situ.

9

Symulacyjne badanie procesu ex-situ zgazowania węgla kamiennego wspomagane metodami CFD

Wachowicz J., Łączny M.J., Iwaszenko S., Janoszek T., Cempa-Balewicz M.

Przegląd Górniczy

|

2014

|

T. 70, nr 11

70--75

PL

Zaprezentowano wyniki numerycznej symulacji procesu zgazowania węgla z zastosowaniem metod numerycznej mechaniki płynów CFD (z ang. Computational Fluid Dynamics) przy wykorzystaniu narzędzia informatycznego Ansys-Fluent. Badania modelowe zakładały prowadzenie procesu zgazowania masy węglowej przy udziale tlenu, jako czynnika zgazowującego, w stanie ustalonym, tj. między 30 a 48 godziną trwania eksperymentu. Symulacje numeryczne prowadzono z zamiarem identyfikacji rozkładu zmian szukanych składników gazu procesowego. Uzyskane wyniki rozwiązania numerycznego zestawiono z wynikami badań eksperymentalnych prowadzonych w rzeczywistym reaktorze ex-situ.

EN

This paper presents the results of numerical simulation of coal gasification process with the use of computational fluid dynamics (CFD) methods applying the Ansys-Fluent software. Modelling studies assumed the conduction of the coal gasification process with the presence of oxygen as a gasification agent, in a stationary state i.e. between 30 and 48 hour of the experiment. Numerical simulations were developed with the intention of identifying the changes of components of the process gas. The results of the numerical solution were compared with the results of experimental studies.

10

Modelowanie gęstych zawiesin popiołów lotnych w rurociągu podsadzkowym

Janoszek T., Lubosik Z., Łączny J. M., Prusek S.

Przegląd Górniczy

|

2014

|

T. 70, nr 4

90--98

PL

Przedmiotem opracowania jest zaprezentowanie możliwości zastosowania metod numerycznej mechaniki płynów do analizowania parametrów wydajnościowych związanych z procesem hydrotransportu w rurociągu mieszaniny popiołowo-wodnej do podsadzania wyrobisk. Celem pracy jest zidentyfikowanie wartości ciśnień roboczych panujących w poszczególnych odcinkach analizowanej instalacji podsadzkowej w warunkach hydrotransportu gęstej zawiesiny popiołów lotnych. Analizą objęto rzeczywiste parametry geometryczne rurociągu podsadzkowego w jednej z polskich kopalń węgla kamiennego.

EN

The purpose of this study is to demonstrate the applicability of the Computational Fluid Dynamics methods to analyze the performance parameters of the hydraulic transportation of ash-water mixture in the gravity transportation pipeline. The aim of the test is to identify the values of working pressures in the given sections of the pipeline under the conditions of hydraulic transportation of fly ash slurry. The analysis included the actual geometric parameters of the pipeline in one of the Polish coal mines.

11

Założenia modelu konceptualnego narażenia pracowników na toksyczne produkty spalania w wyniku pożarów egzogenicznych w kopalniach głębinowych

Wachowicz J., Iwaszenko S., Wypior K., Janoszek T.

Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie

|

2014

|

nr 11

3--8

EN

The paper discusses the threat caused by toxic substances created during exogenous fires in underground mines. These substances, referred to as toxic combustion products, are generated in the process of thermal and thermo-oxidative degradation of materials used by mining equipment and within the mining excavation infrastructure. The paper focuses on the materials used in the manufacture of conveyor belts. It discusses the concept of a model describing the creation of toxic combustion products, their transport within the excavations and employee exposure to these substances. The application of kinetic models for the description of the toxic substances emission process has been proposed, as well as the implementation of numerical fluid mechanics as a basis for the propagation forecasting of these substances within mining excavations. It has been assumed that the assessment principle of the health-related consequences for mining employees will be the absorbed dose of a toxic substance, determined on the basis of its predicted concentration value in air. The developed and presented conceptual model will be employed as a starting point for the creation of a complete mathematical model of a mine.

PL

W artykule przedstawiono ideę szacowania narażenia pracowników kopalń głębinowych na toksyczne produkty spalania. Substancje te powstają podczas pożarów egzogenicznych, obejmujących elementy wyposażenia technicznego wyrobisk. W pracy skupiono uwagę na taśmach przenośnikowych. Zaproponowany model obejmuje trzy powiązane ze sobą grupy zjawisk: uwalnianie toksycznych produktów spalania, ich transport w sieci wyrobisk oraz wpływ na organizm ludzki. W artykule zaprezentowano sposób opisu modelowego dla każdej z grup, jak też sposób ich wzajemnego powiązania w model całego rozważanego zjawiska. Wskazano również użyteczność badań TGA do wyznaczania parametrów kinetycznych występujących w zaproponowanym modelu.

12

Zastosowanie pakietu FLUENT do symulacji procesu podziemnego zgazowania węgla : koncepcja metody

Wachowicz J., Łączny M.J., Iwaszenko S., Janoszek T., Cempa-Balewicz M.

Przegląd Górniczy

|

2013

|

T. 69, nr 2

64--71

PL

W artykule omówiono koncepcję zastosowania numerycznej mechaniki płynów (CFD) do modelowania podziemnego zgazowania węgla. W tym celu opracowano model numeryczny georeaktora przy użyciu oprogramowania Ansys-Fluent. W symulacji ujęto następujące składowe: odwzorowanie geometrii i modelowanie obszaru dyskretyzacji, modelowanie przepływu czynnika zgazowującego, modelowanie turbulencji, modelowanie wymiany ciepła, modelowanie reakcji zgazowania, modelowanie ośrodka porowatego. Rozpatrzono dwa przypadki geometrii reaktora: z kanałem prostym „I” oraz z kanałem w kształcie litery „ V”. W wyniku przeprowadzonych symulacji otrzymano rozkład zmian stężenia podstawowych produktów zgazowania (CH4, H2, CO2, CO) na wylocie z reaktora w funkcji czasu trwania procesu.

EN

This article presents the idea of application of the computational fluid dynamics (CFD) for the underground coal gasification process modeling. Consequently, a numerical model of the georeactor by use of Ansys-Fluent software was developed. The following components of the model were considered: representation of geometry, modeling of the discretization area, modeling of the gasification medium flow, modeling of turbulence, modeling of heat exchange, modeling of gasification reaction, modeling of porous medium. Two cases of the reactor’s geometry were examined: straight channel ‘I’ and V-shaped channel. The simulations allowed to determine the distribution of changes in the concentration of the basic products of gasification (CH4, H2, CO2, CO) in the outlet of the reactor in time function.

13

Założenia do analizy ryzyka wystąpienia pożaru podziemnego z udziałem taśm przenośnikowych w kopalniach głębinowych

Wachowicz J., Iwaszenko S., Wypior K., Janoszek T.

Przegląd Górniczy

|

2013

|

T. 69, nr 5

113--122

PL

Artykuł stanowi omówienie założeń do analizy ryzyka narażenia na produkty pochodzące termicznego rozkładu substancji organicznych w warunkach pożaru podziemnego z udziałem taśm przenośnikowych. Dokonano przeglądu pozycji literaturowych traktujących o pożarach egzogenicznych, w tym o wpływie procesu przewietrzania wyrobisk górniczych oraz ich geometrii na ruch ciepła i masy jako czynników przydatnych do oceny ryzyka narażenia na toksyczne produkty spalania (TPS) podczas pożarów egzogenicznych. Przedstawiono wyniki badań głównych składników gazu pożarowego wybranych próbek materiałów, z których obecnie wykonywane są taśmy przenośnikowe. Ustalono możliwy scenariusz oraz mechanizm narażenia ludzi przebywających w strefie pożaru, które mogą stanowić założenie do metody oceny ryzyka na produkty rozkładu termicznego TPS. Przeanalizowano rolę metod numerycznego modelowania CFD w prognozowaniu procesu przenoszenia produktów TPS w warunkach zaistniałego pożaru egzogenicznego w sieci wentylacyjnej kopalni głębinowej. Dokonano przeglądu prac uwzględniających informacje o wykorzystaniu, do analizy wspomnianych czynników, modelowania zagrożenia pożarowego w wyrobiskach górniczych, z wykorzystaniem metody numerycznej CFD.

EN

This article presents a discussion of the assumptions for the analysis of risk of exposure to toxic products of combustion (POC) under the conditions of underground fire. The authors made a review of the subject literature, including the impact of ventilation process of mine workings and their geometry, movement of heat and mass transfer as factors that are relevant for the assessment of the exposure risk to toxic products of combustion during the exogenous fire. The test results of the major components of the POC were presented. The possible scenario and the mechanism of human exposure were developed, which can be an assumption for the methods of risk assessment. The role of CFD numerical modelling methods in predicting the transfer process of the POC under the conditions of exogenous fire was analyzed.

14

Prognozowanie zagrożeń toksycznymi produktami spalania w pożarach taśm przenośnikowych w wyrobiskach górniczych

Wachowicz J., Iwaszenko S., Wypior K., Janoszek T.

Przegląd Górniczy

|

2013

|

T. 69, nr 6

51--61

PL

W pracy przedstawiono wybraną metodę prognozowania narażenia pracowników kopalni na toksyczne produkty spalania (TPS). Podstawą wykonania prognozy jest zastosowanie narzędzi informatycznych w postaci modelu numerycznego wykorzystującego numeryczną mechanikę płynów CFD (z ang. Computational Fluid Dynamics). Scharakteryzowano również metody badania produktów gazowych powstających podczas rozkładu termicznego (termooksydacji) próbek taśm przenośnikowych. Otrzymane wyniki oraz ich analiza pozwoli na opracowanie metody prognozowania narażenia na emisję toksycznych produktów termooksydacji. Zaproponowano sposób rozwiązania problemu składający się z utworzenia modelu numerycznego geometrii wyrobiska (model przestrzenny). Numeryczny model geometrii układu wyrobisk kopalni objętych analizą stanowi w istocie przedstawienie przestrzeni objętej wyrobiskami w dyskretnej, numerycznej postaci. Stanowi podstawową informację wejściową do modelu numerycznego CFD (zwanego w opracowaniu modelem numerycznym) opracowanego jako narzędzie obliczeniowe wspomagające wykonanie prognozy. Do modelu tego potrzebne są wyznaczane w oparciu o obowiązujące metody badania palności parametry opisujące rozkład materiału taśmy. Wyznaczone w oparciu o opracowany model numeryczny CFD zmienne w czasie pola stężeń toksycznych produktów spalania będzie stanowić podstawę do oceny narażenia pracownika. Opracowane narzędzia składają się na kompletny model numeryczny służący do prognozowania narażenia na toksyczne produkty spalania, a przedstawiony opis postępowania stanowi trzon metodyki wyznaczania narażenia na toksyczne produkty spalania w podziemiach kopalń.

EN

This paper presents a method of forecasting the exposure of miners to toxic products of combustion (POC). The forecast is of gaseous products released during thermo oxidation of samples of the conveyor belts were characterized. The analysis of the results may allow to develop a method of forecasting the exposure to toxic products of combustion. A solution to the problem on the basis of a numerical model of the excavation was proposed. Numerical model of the geometry of mine workings is a representation of the space covered by the excavations in a discrete, numerical form. It is a basic input information for the CFD numerical model developed as a tool to support the execution of computational forecasts. Parameters determined on the basis of the existing test methods describing thermal decomposition of conveyor belts are necessary. The time-varying fields of toxic concentrations of POC determined on the basis of the solution of numerical model will be essential for the assessment of the workers’ exposure. The developed tools are components of the complete numerical model which is applied to predict the exposure of workers to toxic POC while the presented procedure is the core of this methodology and allows to determine the exposure to toxic products of combustion in underground coal mines.

15

Modelling of gas flow in the underground coal gasification process and its interactions with the rock environment

Janoszek T., Łączny M. J., Stańczyk K., Smoliński A., Wiatowski M.

Journal of Sustainable Mining

|

2013

|

Vol. 12, iss. 2

8--20

EN

The main goal of this study was the analysis of gas flow in the underground coal gasification process and interactions with the surrounding rock mass. The article is a discussion of the assumptions for the geometric model and for the numerical method for its solution as well as assumptions for modelling the geochemical model of the interaction between gas-rock-water, in terms of equilibrium calculations, chemical and gas flow modelling in porous mediums. Ansys-Fluent software was used to describe the underground coal gasification process (UCG). The numerical solution was compared with experimental data. The PHREEQC program was used to describe the chemical reaction between the gaseous products of the UCG process and the rock strata in the presence of reservoir waters.

PL

W niniejszym artykule dokonano analizy badanego zjawiska pod kątem zrozumienia zagadnienia przepływu gazów i ich interakcji z warstwą mineralną w oparciu o dostępne narzędzia informatyczne oraz wyniki eksperymentów. Zakres pracy obejmuje opracowanie modelu geometrycznego i założeń do modelu numerycznego georeaktora oraz zdefiniowanie układu trójfazowego gaz – skała – płyn w aspekcie obliczeń równowagowych, chemicznych oraz możliwości modelowania przepływu gazów w ośrodku porowatym. W prezentowanej pracy pakiet Ansys-Fluent został zaadaptowany do modelowania przepływu gazów i procesu podziemnego zgazowania węgla (PZW). Przeprowadzone symulacje oraz weryfikacje uzyskanych wyników odniesiono do dostępnych danych eksperymentalnych. Program PHREEQC został wykorzystany do analizy interakcji zachodzących między gazowymi produktami podziemnego zgazowania węgla a środowiskiem skalnym.

16

High temperature versus geomechanical parameters of selected rocks – the present state of research

Sygała A., Bukowska M., Janoszek T.

Journal of Sustainable Mining

|

2013

|

Vol. 12, iss. 4

45--51

EN

This paper presents the current state of knowledge concerning the examination of the impact of increased temperatures on changes of geomechanical properties of rocks. Based on historical data, the shape of stress-strain characteristics that illustrate the process of the destruction of rock samples as a result of load impact under uniaxial compression in a testing machine, were discussed. The results from the studies on changes in the basic strength and elasticity parameters of rocks, such as the compressive strength and Young’s modulus were compared. On their basis, it was found that temperature has a significant effect on the change of geomechanical properties of rocks. The nature of these changes also depends on other factors (apart from temperature). They are, among others: the mineral composition of rock, the porosity and density. The research analysis showed that changes in the rock by heating it at various temperatures and then uniaxially loading it in a testing machine, are different for different rock types. Most of the important processes that cause changes in the values of the strength parameters of the examined rocks occured in the temperature range of 400 to 600C.

17

Exergy analysis of the coal gasification process in ex-situ conditions

Janoszek T.

Journal of Sustainable Mining

|

2013

|

Vol. 12, iss. 3

32--37

EN

In this article the possibilities of implementing exergy analysis of coal gasification processes in ex-situ conditions was presented. The analysis was performed in order to detect the sources of exergy loss. The experimental results of the coal gasification process are also presented and was used as input data to perform the exergy analysis of the coal gasification process.

18

CFD simulation of temperature variation in carboniferous rock strata during UCG

Janoszek T., Sygała A., Bukowska M.

Journal of Sustainable Mining

|

2013

|

Vol. 12, iss. 4

34--44

EN

The numerical simulation was based on the computational fluid dynamics formalism in order to identify the change of temperature in rock strata during underground coal gasification (UCG). The calculations simulated the coal gasification process using oxygen and water vapour as a gasification agent in 120 hours. Based on the selected software (Ansys-Fluent) a model of underground coal gasification (UCG) process was developed. The flow of the gasification agent, the description of the turbulence model, the heat-exchange model and the method of simulation of chemical reactions of gasification are presented herein.

19

Zastosowanie metod CFD w projektowaniu urządzenia do pomiaru rozproszonej emisji CO2 z powierzchni zwałowisk odpadów powęglowych

Łączny J., Passia H., Bajerski A., Janoszek T.

Przegląd Górniczy

|

2012

|

T. 68, nr 12

62--74

PL

Artykuł stanowi omówienie efektów prowadzonych badań modelowych urządzenia do pomiaru rozproszonej emisji dwutlenku węgla CO2 z powierzchni obiektów składowania odpadów powęglowych. Przybliżono praktyczne aspekty płynące ze stosowania technik komputerowych w procesie wspomagania projektowania urządzenia, między innymi poprzez wykorzystanie metody numerycznej mechaniki płynów CFD (Computational Fluid Dynamics). Omówiono dane wejściowe do budowy modelu geometrycznego, założenia metody numerycznej CFD, zdefiniowano obszar dyskretyzacji oraz warunki jednoznaczności rozwiązania modelu numerycznego. Zaprezentowano prototyp urządzenia (ATK), który został zaprojektowany i zbudowany w oparciu o przyjęte założenia do modelu numerycznego CFD. Uzyskane dane pomiarowe odniesiono do wyników badań modelowych.

EN

This article presents a description of model testing of the device for CO2 dissipated emission measurement from the surface of coal mine waste dumping grounds. Practical aspects for computer technologies applied in the process of supporting the development were determined, among others, the numercal method of fluid mechanics CFD (Computational Fluid Dynamics). Alternatively, input data for the draft of geometric model, brief foredesign of the CFD method, digitization area and determinants for a unique solution of the numerical model were presented. This article shows a prototype of the device (ATK), which was designed and constructed on the basis of the foredesign of the CFD numerical model. The results of those measurements were applied to the results of the model testing.

20

Prognozowanie emisji toksycznych produktów spalania z pożaru taśmy przenośnikowej

Wachowicz J., Janoszek T.

Cuprum : czasopismo naukowo-techniczne górnictwa rud

|

2010

|

nr 3

109-120

PL

Prewencja przeciwpożarowa jest zawsze związana z określonymi rygorami i kosztami. W polskim górnictwie każdy potencjalny pożar zaistniały w wyrobisku podziemnym jest poddawany analizie, przy czym rozpatrywane są szczegółowo czynniki prowadzące do jego powstawania, przebiegu i likwidacji. Efektem tych prac są wnioski i zalecenia, mające na celu zapobieganie w przyszłości podobnym pożarom. Do grupy metod przeciwdziałania pożarom egzogenicznym należy zaliczyć prognozowanie zagrożenia pożarowego w oparciu o odpowiednio sformułowane modele prognostyczne, bazując na danych uzyskanych w drodze właściwego eksperymentu. Niniejszy artykuł jest kolejną próbą zaprezentowania modelu matematycznego w nawiązaniu do prac [11,8], przeznaczonego do prognozowania emisji toksycznych składników gazów pożarowych, wykorzystując wybrane parametry z kalorymetru stożkowego i sztolni pożarowej w zależności od prędkości strumienia powietrza niezależnego, składu chemicznego substancji organicznej w wyrobisku o zadanej geometrii. Wskazano także ważność tematyki związanej z pozyskiwaniem rozwiązania modelowego, które okazuje się przydatne w analizie i prognozowaniu zagrożeń związanych ze stosowaniem w kopalniach taśm przenośnikowych oraz innych materiałów, i wyrobów z tworzyw sztucznych, a tym samym powinno przyczynić się do poprawy bezpieczeństwa w kopalniach głębinowych.

EN

Fire prevention is always associated with certain discipline and costs. In Polish mining industry each underground fire is analyzed, and special attention is paid on factors which caused the fire, its course and process of extinguishing. Conclusions and recommendations aimed to prevent the similar fires in future are the results of such studies. One of the method which prevent the spontaneous fires is predicting the fire hazard using the special prognostic models based on experimental data. The paper presents a successive mathematical model, with reference to studies [11,8], used to predict the emission of toxic components of fire gases, using selected parameters from cone calorimeter and fire adit, depending on independent air stream velocity and chemical composition of organic master in the mine working of given shape. The importance of finding the appropriate mathematical model, which is very useful in analyzing and predicting the hazard resulting from usage of conveyor belts an other materials, including plastics, what in turn improves the safety in underground mines, was indicated as well.