Computer Simulation of Dead-End Mine Working Ventilation
Loading...
Date
2019
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Dnipro National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan
Abstract
ENG: Purpose. The important problem in the field of ecological safety and industrial safety is providing of normal microclimate in dead-end mine working. In these regions of the mine methane gas can be accumulated and as a result explosion may take place. So, to avoid these accidents it is important to ventilate appropriately dead-end mine working. The purpose of the work is development of quick computing mathematical model to obtain information about dead-end mine working ventilation process. Methodology. The process of dead-end mine working ventilation computing is separated in two stages. At the first stage the velocity flow field is computed in the dead-end mine working. We consider the situation when the suction tube is situated in this region. To solve this problem the fluid dynamics model of inviscid gas flow was used. At the second stage of the computational modeling the convective-diffusive equation of admixture transfer was used. The equation takes into account non-uniform flow field in the dead end mine workings. Findings. The developed numerical model was coded using FORTRAN language. The developed computer code allows to perform numerical experiment to assess the efficiency of suction tube imple-mentation to decrease methane gas concentration in dead-end mine working. Originality. The developed numerical model takes into account physical factors, which are not considered nowadays in the empirical models, which are used for solving the problems of dead-end mine working ventilation. It allows taking into account the geometrical form of the dead-end mine working. Practical value. The developed computer program allows to perform calculations to assess the efficiency of suction system used for the ventilation of the dead-end mine working.
UKR: Мета. Важливою проблемою в галузі екологічної та промислової безпеки є створення нормального мікроклімату в тупиковій шахтній виїмці. У цій зоні шахти може накопичуватися газоподібний метан, що в результаті призводить до вибуху. Тому, щоб уникнути нещасних випадків, важливо належним чином провітрити шахтну виїмку. Метою роботи є розробка швидкодіючої математичної моделі для отримання інформації про процес вентиляції тупикової шахтної виїмки. Методика. Процес розрахунку вентиляції шахтної виїмки розділено на два етапи. На першому етапі обчислюють поле швидкісного потоку в шахтній виїмці. Розглядаємо ситуацію, коли усмоктувальна труба знаходиться в цій зоні. Для розв’язання задачі використано гідродинамічну модель потоку нев’язкого газу. На другому етапі обчислювального моделювання використано конвективно-дифузійне рівняння переносу домішки. Рівняння враховує нерівномірне поле потоку у виїмці. Результати. Розроблена чисельна модель була закодована з використанням мови FORTRAN. Створений комп’ютерний код дозволяє провести чисельний експеримент для оцінки ефективності застосування всмоктувальної труби з метою зниження концентрації метану в тупиковій виїмці. Наукова новизна. Розроблена чисельна модель враховує такий фізичний фактор, який у наш час не враховують в емпіричних моделях, застосовуваних для розв’язання задачі вентиляції шахтної виїмки, – це її геометрична форма. Практична значимість. Розроблена комп'ютерна програма дозволяє проводити розрахунки для оцінки ефективності системи всмоктування, використовуваної для вентиляції шахтної виїмки.
RUS: Цель. Важной проблемой в области экологической и промышленной безопасности является обеспечение нормального микроклимата в тупиковой шахтной выемке. В этой зоне шахты может накапливаться газообразный метан, что в результате приводит к взрыву. Поэтому, чтобы избежать несчастных случаев, важно надлежащим образом проветрить шахтную выемку. Целью работы является разработка быстродействующей математической модели для получения информации о процессе вентиляции тупиковой шахтной выемки. Методика. Процесс расчета вентиляции шахтной выемки разделен на два этапа. На первом этапе вычисляют поле скоростного потока в шахтной выемке. Рассматриваем ситуацию, когда всасывающая труба находится в этой зоне. Для решения задачи была использована гидродинамическая модель потока невязкого газа. На втором этапе вычислительного моделирования использовано конвективно-диффузионное уравнение переноса примеси. Уравнение учитывает неравномерное поле потока в выемке. Результаты. Разработанная численная модель была закодирована с использованием языка FORTRAN. Созданный компьютерный код позволяет провести численный эксперимент для оценки эффективности применения всасывающей трубы для снижения концентрации метана в тупиковой выемке. Научная новизна. Разработанная численная модель учитывает такой физический фактор, который в настоящее время не учитывают в эмпирических моделях, используемых для решения задачи вентиляции шахтной выемки, – это её геометрическая форма. Практическая значимость. Созданная компьютерная программа позволяет проводить расчеты для оценки эффективности системы всасывания, используемой для вентиляции шахтной выемки.
UKR: Мета. Важливою проблемою в галузі екологічної та промислової безпеки є створення нормального мікроклімату в тупиковій шахтній виїмці. У цій зоні шахти може накопичуватися газоподібний метан, що в результаті призводить до вибуху. Тому, щоб уникнути нещасних випадків, важливо належним чином провітрити шахтну виїмку. Метою роботи є розробка швидкодіючої математичної моделі для отримання інформації про процес вентиляції тупикової шахтної виїмки. Методика. Процес розрахунку вентиляції шахтної виїмки розділено на два етапи. На першому етапі обчислюють поле швидкісного потоку в шахтній виїмці. Розглядаємо ситуацію, коли усмоктувальна труба знаходиться в цій зоні. Для розв’язання задачі використано гідродинамічну модель потоку нев’язкого газу. На другому етапі обчислювального моделювання використано конвективно-дифузійне рівняння переносу домішки. Рівняння враховує нерівномірне поле потоку у виїмці. Результати. Розроблена чисельна модель була закодована з використанням мови FORTRAN. Створений комп’ютерний код дозволяє провести чисельний експеримент для оцінки ефективності застосування всмоктувальної труби з метою зниження концентрації метану в тупиковій виїмці. Наукова новизна. Розроблена чисельна модель враховує такий фізичний фактор, який у наш час не враховують в емпіричних моделях, застосовуваних для розв’язання задачі вентиляції шахтної виїмки, – це її геометрична форма. Практична значимість. Розроблена комп'ютерна програма дозволяє проводити розрахунки для оцінки ефективності системи всмоктування, використовуваної для вентиляції шахтної виїмки.
RUS: Цель. Важной проблемой в области экологической и промышленной безопасности является обеспечение нормального микроклимата в тупиковой шахтной выемке. В этой зоне шахты может накапливаться газообразный метан, что в результате приводит к взрыву. Поэтому, чтобы избежать несчастных случаев, важно надлежащим образом проветрить шахтную выемку. Целью работы является разработка быстродействующей математической модели для получения информации о процессе вентиляции тупиковой шахтной выемки. Методика. Процесс расчета вентиляции шахтной выемки разделен на два этапа. На первом этапе вычисляют поле скоростного потока в шахтной выемке. Рассматриваем ситуацию, когда всасывающая труба находится в этой зоне. Для решения задачи была использована гидродинамическая модель потока невязкого газа. На втором этапе вычислительного моделирования использовано конвективно-диффузионное уравнение переноса примеси. Уравнение учитывает неравномерное поле потока в выемке. Результаты. Разработанная численная модель была закодирована с использованием языка FORTRAN. Созданный компьютерный код позволяет провести численный эксперимент для оценки эффективности применения всасывающей трубы для снижения концентрации метана в тупиковой выемке. Научная новизна. Разработанная численная модель учитывает такой физический фактор, который в настоящее время не учитывают в эмпирических моделях, используемых для решения задачи вентиляции шахтной выемки, – это её геометрическая форма. Практическая значимость. Созданная компьютерная программа позволяет проводить расчеты для оценки эффективности системы всасывания, используемой для вентиляции шахтной выемки.
Description
V. Biliaieva: ORCID 0000-0003-2399-3124; P. Kirichenko: ORCID 0000-0002-0793-9593; E. Gunko: ORCID 0000-0001-9257-763X; I. Bondarenko: ORCID 0000-0003-4717-3032; P. Mashykhina: ORCID 0000-0003-3057-9204; Z. Yakubovska: ORCID 0000-0002-9893-3479
Keywords
air pollution, dead end mine workings, mathematical modelling, numerical model, забруднення повітря, шахтна виїмка, математичне моделювання, чисельна модель, загрязнение воздуха, шахтная выемка, математическое моделирование, численная модель, КГВ, КККГ
Citation
Biliaieva V. V., Kirichenko P. S., Gunko O. Y., Bondarenko I. O., Mashykhina P. B., Yakubovska Z. M. Computer Simulation of Dead-End Mine Working Ventilation. Наука та прогрес транспорту. 2019. № 5 (83). С. 26–35. DOI: 10.15802/stp2019/181499.