Исследование динамики процесса воздухообмена в системе тупиковых и сквозной выработок большого сечения

Авторы: Мальцев С. В., Казаков Б. П., Исаевич А. Г., Семин М. А.

Исследована потенциальная возможность проветривания тупиковых камер большого сечения (132 м2) длиной 50 м, без использования ВМП. В связи с тем, что в тупиковых выработках работает техника с ДВС, происходит активное выделение выхлопных газов (оксиды углерода и окислы азота). Представлена численная трехмерная модель для расчета воздухораспределения в выработках рабочих панелей, проветриваемых эжекторными установками, работающими без перемычек. Расчеты произведены с помощью программного комплекса Ansys в модулях CFX и Fluent. По результатам тестовых расчетов установлено, что Fluent больше подходит для решения задач воздухообмена в горных выработках. На основании численного трехмерного моделирования для обеспечения забоев расчетным количеством воздуха определена зона влияния эжекторной установки. Выявлено, что эжекторная установка оказывает существенное аэродинамическое влияние на воздухообмен в четырех камерах, расположенных за этой установкой, по тракту движения воздушной струи. Средний расход воздуха в этих камерах оказывается достаточным для того, чтобы обеспечить надлежащее проветривание камер после ведения буровзрывных работ. Влияние одного вентилятора-эжектора распространяется на четыре камеры по критерию обеспеченности воздухом. Представлены результаты численного моделирования интенсивности воздухообмена в панельном транспортном штреке и камерах при различном расположении вентиляторовэжекторов. Определены места наилучшего размещения эжекторных установок, их влияние на проветривание тупиковых забоев. Размещение эжекторных установок у ближней стенки транспортного штрека (вблизи камеры) позволяет улучшить интенсивность проветривания камер в 2—3 раза по сравнению с вариантом размещения вблизи дальней стенки транспортного штрека. Предложенная схема проветривания позволяет обеспечить достаточный воздухообмен для проветривания тупиковых выработок большого сечения.

Ключевые слова: гипсовая шахта, вспомогательный вентилятор, эжекторная установка, камера смешения, проветривание тупиковых камер, шероховатость горных выработок, численное моделирование, интенсивность воздухообмена, повышение эффективности проветривания.
Как процитировать:

Мальцев С. В., Казаков Б. П., Исаевич А. Г., Семин М. А. Исследование динамики процесса воздухообмена в системе тупиковых и сквозной выработок большого сечения // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2020. – № 2. – С. 46–57. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-2-0-46-57.

Благодарности:

Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского научного фонда в рамках проекта № 19-77-30008.

Номер: 2
Год: 2020
Номера страниц: 46-57
ISBN: 0236-1493
UDK: 622.4
DOI: 10.25018/0236-1493-2020-2-0-46-57
Дата поступления: 02.09.2019
Дата получения рецензии: 23.12.2019
Дата вынесения редколлегией решения о публикации: 20.01.2020
Информация об авторах:

Мальцев Станислав Владимирович1 — инженер, e-mail: stasmalcev32@gmail.com,
Казаков Борис Петрович1 — д-р техн. наук, профессор, главный научный сотрудник, Scopus ID: 14042066100,
Исаевич Алексей Геннадьевич1 — канд. техн. наук, зав. сектором, Scopus ID: 56671263900,
Семин Михаил Александрович1 — канд. техн. наук, научный сотрудник, Scopus ID: 56462570900,
1 Горный институт Уральского отделения РАН.

Контактное лицо:

Мальцев С.В., e-mail: stasmalcev32@gmail.com.

Список литературы:

1. Казаков Б. П., Мальцев С. В., Семин М. А. Обоснование участков измерения аэродинамических параметров воздушного потока при определении аэродинамического сопротивления стволов // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2015. — № S7. — С. 69—75.
2. Мохирев Н. Н. Исследование работы эжектирующих установок в рудничных вентиляционных сетях: Дис. … канд. техн. наук. — 1974. — С. 217.
3. Казаков Б. П., Семин М. А., Мальцев С. В. Математическое моделирование проветривания панелей гипсовой шахты эжекторными установками // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. — 2018. — № 3. — С. 245—255.
4. Levin L. Yu., Isaevich A. G., Semin M. A., Gazizullin R. R. Dynamics of air-dust mixture in ventilation of blind drifts operating a team of cutter-loaders // Gornyy Zhurnal. 2015, no 1, pp. 72—75.
5. Качурин Н. М., Стась Г. В., Мохначук И. И., Поздеев А. А. Аэрогазодинамика очистных участков шахт и рудников / Проблемы безопасности и эффективности освоения георесурсов в современных условиях: сборник трудов конференции. — Пермь, 2014. — С. 381—386.
6. Качурин Н. М., Мохначук И. И., Поздеев А. А., Стась Г. В. Математические модели аэрогазодинамических процессов на очистных участках шахт и рудников // Известия Тульского горного университета. Науки о Земле. — 2013. — № 1. — С. 267—276.
7. Каледина Н. О., Кобылкин С. С. Объемное моделирование как метод исследования и управления термои аэрогазодинамическими процессами на горных предприятиях // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2013. — № 1. — С. 149—156.
8. Каледина Н. О., Кобылкин С. С. Системное проектирование вентиляции шахт на основе объемного моделирования аэрогазодинамических систем // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2012. — № S1. — С. 282—293.
9. Hasheminasab F., Bagherpour R., Aminossadati S. M. Numerical simulation of methane distribution in development zones of underground coal mines equipped with auxiliary ventilation // Tunnelling and Underground Space Technology. 2019, no 89, pp. 68—77.
10. Nel A. J. H., Vosloo J. C., Mathews M. J. Evaluating complex mine ventilation operational changes through simulations // Journal of Energy in Southern Africa. 2018, no 29 (3), pp. 22—32.
11. Camelli F. E., Byrne G., Löhner R. Modeling subway air flow using CFD // Tunnelling and Underground Space Technology. 2014, no 43, pp. 20—31.
12. Kurnia J. C., Sasmito A. P., Mujumdar A. S. CFD simulation of methane dispersion and innovative methane management in underground mining faces // Applied Mathematical Modelling. 2014, no 38 (14), pp. 3467—3484.

Наши партнеры

Подписка на рассылку

Раз в месяц Вы будете получать информацию о новом номере журнала, новых книгах издательства, а также о конференциях, форумах и других профессиональных мероприятиях.