Wpływ charakterystyki zastępczej otoczenia rejonu wydobywczego na zagrożenie metanowe

Transkrypt

1 Instytut Eksploatacji Złóż Wydział Górnictwa i Geologii Politechnika śląska Wpływ charakterystyki zastępczej otoczenia rejonu wydobywczego na zagrożenie metanowe Grzegorz Pach Zenon Różański Paweł Wrona

2 Zakres referatu zwalczanie zagrożenia metanowego, Opracowanie własne podsieć rejonu wentylacyjnego oraz jej otoczenie, metodyka wyznaczania charakterystyki otoczenia rejonu wentylacyjnego, wpływ nachylenia charakterystyki otoczenia rejonu wentylacyjnego na zagrożenie metanowe, dobór funkcji aproksymującej charakterystykę otoczenia rejonu wentylacyjnego, wnioski.

3 Zwalczanie zagrożenia metanowego właściwe przewietrzanie intensyfikacja wydatku objętościowego powietrza oraz prędkości powietrza w wyrobiskach, odmetanowanie, kontrola metanometryczna, urządzenia pomocnicze.

4 Podsieć rejonu wentylacyjnego oraz jej otoczenie Schemat przestrzenny kopalni X (opracowanie własne)

5 Podsieć rejonu wentylacyjnego oraz jej otoczenie Schemat kanoniczny (a) oraz wydzielenie podsieci i otoczenia w kopalnianej sieci wentylacyjnej (b) (opracowanie własne)

6 Równania charakterystyk zastępczych Podsieć rejonu wentylacyjnego ΔW z = f(v z )=R z (V z ) 2 Charakter zgodny z elementem pasywnym Otoczenie rejonu wentylacyjnego H z = f(v z ) Charakter elementu wymuszającego przepływ powietrza (wentylatora) Zależności zachodzące w układzie podsieć - otoczenie zgodnie z I prawem Kirchhoffa dla węzłów styczności ilość powietrza dopływającego do podsieci równa jest ilości powietrza wypływającej z otoczenia i analogicznie ilość powietrza wypływającego z podsieci równa jest ilości powietrza dopływającego do otoczenia. zgodnie z II prawem Kirchhoffa ΔW z =H z

7 Metodyka wyznaczania charakterystyki otoczenia rejonu wentylacyjnego Pomiar wydatku objętościowego powietrza V z na wlocie lub wylocie z podsieci (rejonu wydobywczego) Pomiar i określenie potencjału izentropowego na wlocie lub wylocie z podsieci (rejonu wydobywczego) Zbiór wynikowy Pary V z i H z TAK Obliczenie różnicy potencjału izentropowego ΔΦ pomiędzy wlotem i wylotem z podsieci Czy liczba pomiarów jest wystarczająca Otwarcie/zamkniecie rejonowej tamy regulacyjnej NIE

8 Charakterystyka otoczenia rejonu wentylacyjnego H z W z W f(v) z z H f(v) Charakterystyki zastępcze podsieci ΔW z (V z ) i otoczenia H z (V z ) (opracowanie własne) z z V

9 Wpływ nachylenia charakterystyki otoczenia rejonu wentylacyjnego na zagrożenie metanowe Charakterystyka otoczenia - funkcja liniowa I Charakterystyka podsieci Rz=1,5495 kg/m^7 Charakterystyka otoczenia - funkcja liniowa II Charakterystyka podsieci Rz=0,47 kg/m^7 dw z, H z [Pa] V z [m 3 /s] Charakterystyki otoczenia i podsieci rejonu wydobywczego przykład I (opracowanie własne)

10 Wpływ nachylenia charakterystyki otoczenia rejonu wentylacyjnego na zagrożenie metanowe prędkość powietrza Stan początkowy Otwarcie tamy - płaska charakterystyka otocz. Otwarcie tamy - stroma charakterystyka otocz. Wydatek objętościowy powietrza V z [m 3 /s] Straty wewnątrzrejonowe [%] Pole przekroju ściany [m 2 ] Prędkość powietrza [m/s] 13,03 17,96 15, ,30 1,80 1,59

11 Dobór funkcji aproksymującej charakterystykę otoczenia rejonu wentylacyjnego dw z, H z [Pa] Charakterystyka otoczenia - funkcja liniowa Charakterystyka otoczenia - funkcja paraboliczna Charakterystyka podsieci Rz=8,463 kg/m7 Charakterystyka podsieci Rz=0,8 kg/m V [m 3 /s] Charakterystyki otoczenia i podsieci rejonu wydobywczego przykład II (opracowanie własne)

12 1000 Dobór funkcji aproksymującej charakterystykę otoczenia rejonu wentylacyjnego dw z, H z [Pa] Charakterystyka otoczenia - funkcja liniowa Charakterystyka otoczenia - funkcja paraboliczna Charakterystyka podsieci Rz=1,5495 kg/m7 Charakterystyka podsieci Rz=0,47 kg/m V [m 3 /s] Charakterystyki otoczenia i podsieci rejonu wydobywczego przykład III (opracowanie własne)

13 Wnioski 1. Charakterystyki zastępcze otoczenia rejonów wydobywczych są użyteczne przy analizie zwalczania zagrożenie metanowego i cieplnego za pomocą zwiększonej wentylacji rejonu wentylacyjnego. 2. W niektórych przypadkach charakterystyka otoczenia podsieci rejonu wydobywczego może być aproksymowana funkcją liniową w całym zakresie wydatku zastępczego powietrza V z. Spostrzeżenie to nie może być rozszerzane na dowolne sieci wentylacyjne. Jak wskazano aproksymowanie taką funkcją może doprowadzić do nieprawidłowych rozwiązań. Należy jednak stwierdzić, że dla niewielkich zmian oporu podsieci rejonu wydobywczego, aproksymowanie charakterystyki otoczenia za pomocą funkcji liniowej jest zadawalające. 3. Każdy rejon wentylacyjny należy rozpatrywać oddzielnie. Dla dwóch identycznych (w sensie struktury, oporów wentylacyjnych, wydatków powietrza) rejonów wentylacyjnych jednakowa zmiana oporu bocznicy może doprowadzić do dwóch różnych rozpływów powietrza w tych rejonach. Przyczyną takich różnic są odmienne charakterystyki otoczenia podsieci rejonów wentylacyjnych.

14 Wnioski 4. Strome charakterystyki zastępcze otoczenia powodują, że podsieć rejonu wydobywczego reaguje słabiej (występuje mniejsza zmiana wydatku objętościowego powietrza w podsieci), w stosunku do przypadku z bardziej płaską charakterystyką otoczenia, na zmiany jej oporu wentylacyjnego. 5. Otoczenie rejonów wentylacyjnych o szczególnie stromych charakterystykach może spowodować, że nawet całkowite otwarcie wlotowych tam regulacyjnych nie spowoduje dostarczenia pożądanych, ze względu na zagrożenia metanowe i cieplne, ilości powietrza. Dziękuję za uwagę