#$%&%'%()*+$##,-./%0/.' /1#)2++3)(##$+' '14.)&(/$% :;.+-0

Transkrypt

1 #$%&%'%()*+$##,-./%0/.' /#)++3)(##$+' '4.)&(/$% :;.+-0 Strategiczny proekt badawczy PS pt. "Poprawa bezpieczestwa pracy w kopalniach" Opracowanie zasad proektowania robót górniczych w warunkach wystpowania skoarzonego zagroenia metanowo poarowego w aspekcie systemów przewietrzania w podziemnych zakładach górniczych wydobywacych wgiel kamienny Sprawozdanie z realizaci etapu nr 4 aport kocowy Ocena stabilnoci systemów przewietrzania reonów eksploatacynych oraz wraliwoci wewntrz reonowych prdów na zmiany kierunków przepływu powietrza ze szczególnym uwzgldnieniem eksploataci ponie poziomu udostpnienia ierownik czci proektu strategicznego:... Prof. dr hab. in. Wacław Dziurzyski AÓW, Wrzesie 0 roku!"

2 #$%&%'%()*+$##,-./%0/.' /#)++3)(##$+' '4.)&(/$% :;.+-0 Proekt Strategiczny - Zadanie Opracowanie zasad proektowania robót górniczych w warunkach wystpowania skoarzonego zagroenia metanowo poarowego w aspekcie systemów przewietrzania w podziemnych zakładach górniczych wydobywacych wgiel kamienny Data rozpoczcia etapu 4: Data zakoczenia Etap 4. Ocena stabilnoci systemów przewietrzania reonów eksploatacynych oraz wraliwoci wewntrz reonowych prdów na zmiany kierunków przepływu powietrza ze szczególnym uwzgldnieniem eksploataci ponie poziomu udostpnienia Charakter opracowania: Praca naukowo-badawcza. Opracował zespół w składzie: Prof. dr hab. in. Wacław Dziurzyski dr Teresa Pałka dr hab. in. Jerzy rawczyk prof. IMG PAN dr in. Andrze rach obert Nowak Zatwierdził: Dyrektor Instytutu prof. dr hab. in. Wacław Dziurzyski!"

3 Spis treci. Wprowadzenie. Stabilno przewietrzania reonu eksploataci 3 3. Wraliwo reonowych prdów przepływu powietrza 6 3. Wskanik wraliwoci strumienia obtoci w bocznicy nr i na zmian 6 oporu w bocznicy nr 3. Wskanik wraliwoci strumienia obtoci w bocznicy nr i na zmian 7 gstoci powietrza w bocznicy nr 4. Algorytmy nowych procedur programu VentGraph 8 4. Wyznaczenie wartoci potencału aerodynamicznego 8 4. Wskaniki stabilnoci i wraliwoci - algorytmy 4.. Wskanik stabilnoci przewietrzania reonu eksploatacynego N r 4.. Wskaniki wraliwoci strumienia obtoci powietrza w bocznicy na zmian oporów bocznic sieci 4..3 Wskaniki wraliwoci strumienia obtoci powietrza w bocznicy 4 na zmian gstoci powietrza w bocznicach 5. Opis funkconowania nowych procedur programu VentGraph 7 5. Opca programu "Wskaniki" - moduł GAS Wyznaczenie wskanika wraliwoci dla wybrane bocznicy Wyznaczenie wskaników stabilnoci przepływu 5 5. Opca programu "Wskaniki" - moduł POZA Opca Czunik - obserwaca wartoci mocy prdu Przykład - poar w prdzie wznoszcym Przykład odwrócenie kierunku przepływu i ego stabilizaca Podsumowanie Literatura 36

4 . Wprowadzenie Celem etapu 4 pt. "Ocena stabilnoci systemów przewietrzania reonów eksploatacynych oraz wraliwoci wewntrz reonowych prdów na zmiany kierunków przepływu powietrza ze szczególnym uwzgldnieniem eksploataci ponie poziomu udostpnienia proektu strategicznego zadanie pt. Opracowanie zasad proektowania robót górniczych w warunkach wystpowania skoarzonego zagroenia metanowo poarowego w aspekcie systemów przewietrzania w podziemnych zakładach górniczych wydobywacych wgiel kamienny est wykonanie prac badawczych i programistycznych umoliwiacych w sposób prosty i przyazny obliczanie wskaników stosowanych do oceny stabilnoci i wraliwoci strumieni powietrza w reonie eksploatacynym i w całe sieci wentylacyne kopalni. W opisie proektu ako produkt kocowy zawarto nastpuc deklarac: "opracowanie zawierace wyniki oblicze z zastosowaniem nowych procedur dla komercynego programu komputerowego VentGraph z moliwoci obliczanie wskaników stosowanych do oceny stabilnoci i wraliwoci strumieni powietrza w reonie eksploatacynym i w całe sieci wentylacyne kopalni, w tym z uwzgldnieniem rozpływu gazów poarowych po wystpieniu poaru oraz uwzgldnieniem wyrobisk ponie poziomu udostpnienia". Istot powyszego sformułowania est dostarczenie narzdzi obliczeniowych i umoliwienie słubom wentylaci samodzielne obliczenie stosowanych wskaników oceny bezpieczestwa eksploataci systemu wentylaci w oparciu o system programów komputerowych VentGraph wspomagacych prac Inyniera wentylaci kopalni. (Dziurzyski i inni, 006, 007, 00). Wybór tego systemu programów podyktowany est faktem, i est on stosowany w wielu polskich kopalniach wgla, równie znalazł zastosowanie w górnictwie australiskim, Ameryki Północne, w Wietnamie i Czeskie epublice (Gillies A. D. S., Wala A. M., Wu H. W., 005, Pritchard MS P.E, 00). Dobre wyniki w zakresie oceny bezpieczestwa pracy systemu wentylaci dae analiza systemów przewietrzania w oparciu o wskaniki stabilnoci, która uzupełniona badaniem wraliwoci wewntrz reonowych prdów powietrza wnosi interesuce elementy dla oceny poziomu zagroe naturalnych. Zagadnienie stabilnoci prdów doprowadzacych powietrze do ciany ma szczególne znaczenie. Przy słabych, niestabilnych prdach powietrza, w przypadku zaistnienia poaru, istniee moliwo odwrócenia si prdów powietrza. Stabilno przewietrzania reonów wydobywczych ma znaczenie nie tylko przy poarach podziemnych, ale równie przy przewietrzaniu pól metanowych. Zmiany warunków przewietrzania tych pól mog spowodowa poawienie si niebezpiecznych ste metanu w miescu pracy. Wynika to nie tylko z braku dostateczne iloci powietrza niezbdne do rozrzedzenia metanu, ale równie z generowanych procesów gazodynamicznych w reonie cian. Podstawowym problemem przy przewietrzaniu reonów wydobywczych est zmienna w czasie wydano wystpucych w nich ródeł metanu, która zaley głównie od postpu eksploataci oraz warunków przewietrzania. Wskutek zaburzenia warunków przewietrzania zmienia si iloci powietrza migrucego przez zroby, a w konsekwenci iloci metanu wypływacego ze zrobów. Wydzielanie metanu z przestrzeni wybrane (zrobów) est ednym z nabardzie zmiennych ródeł metanu w reonie ciany, którego aktywno zaley w główne mierze od stabilnoci

5 3 prdu powietrza przepływacego przez reon. Zatem, zagadnienie ewentualnych niestabilnoci przepływu, wyraacych si zmianami wydatku powietrza i ego kierunku w okrelonych bocznicach sieci wentylacyne, ma ogromne znaczenie z punktu widzenia bezpieczestwa poarowego i metanowego w kade kopalni. ealizuc cel bada w pierwsze czci raportu przedstawiono naczcie stosowane w praktyce górnicze wzory pozwalace wyznaczy wskaniki, na podstawie których ocenia si stabilno przepływu powietrza w sieci wyrobisk kopalni. Wybrano naczcie uywane: wskanik mocy prdu, wskanik stabilnoci wg. W. Budryka oraz wskanik stabilnoci wg. H. Bystronia (dla sieci aktywnych). Przedstawiono równie zagadnienie oceny wraliwoci reonowych prdów przepływu powietrza na zmiany oporów aerodynamicznych wyrobisk. Parametr ten pokazue stopie zalenoci strumienia obtoci powietrza w danym wyrobisku od oporów innych wyrobisk tworzcych sie. Dla reonów wyrobisk zlokalizowanych ponie poziomu udostpnienia wane est zbada (prognozowanie) moliwo zmian strumienia obtoci (masy) przepływacego powietrza (gazów poarowych) w warunkach rozwinitego poaru. Dlatego zaproponowano nowe podecie do zagadnienia oceny przepływu powietrza dla wyrobisk ponie poziomu udostpnienia i wyprowadzono wzory dla wyznaczenia wraliwoci reonowych prdów przepływu powietrza z uwagi na zmian (zmnieszenie) gstoci powietrza. Dla przedstawionych w raporcie wzorów i równa zaproponowano algorytmy, według których opracowano nowe procedury programu VentGraph. Przedstawiono wybrane przykłady pokazuce funkconowanie nowych moliwoci obliczeniowych programu komputerowego VentGraph. Uzyskane wyniki potwierdza ich przydatno dla potrzeb analizy oceny bezpieczestwa i pozwala na stwierdzenie, e cele etapu 4 proektu Strategicznego zostały zrealizowane zgodnie z planowanym zakresem merytorycznym.. Stabilno przewietrzania reonu eksploataci Stabilno układu est to taka ego własno, e układ wyprowadzony ze stanu równowagi sam powraca do tego stanu. W przypadku sieci wentylacyne tak zdefiniowana stabilno nazywa si stabilnoci kierunków przepływu (Pawiski J., oszkowski J., Strzemiski J., 995). Wystpue równie pocie stabilnoci prdu reonowego, które ma nieco inne znaczenie. Wskanik stabilnoci prdu reonowego okrela ego odporno na zmiany w bocznicach reonu, takie ak zmiany oporów bocznic i zmiany gstoci powietrza w bocznicach. Inacze mówic, prd reonowy est tym bardzie stabilny im mnie zmienia si warto strumienia masy (lub obtoci) powietrza przewietrzacego reon przy zmianach oporu lub gstoci powietrza w bocznicach reonu. Na to, ak strumie masy powietrza w dane bocznicy reague na zmiany oporu lub gstoci powietrza w inne bocznicy sieci wskazu współczynniki wraliwoci. Przepływ powietrza w wyrobiskach kopalni opisywany est układem czterech równa, które zapewnia tylko pewne przyblienie rzeczywistego procesu przewietrzania wyrobisk kopalni. Teoria potencałów reprezentue odmienne podecie do opisu zawisk przepływowych w wyrobiskach górniczych. Za korzystne dla praktyków górników mona

6 4 uzna stosowanie ednego i drugiego podecia do opisu procesu przewietrzania wentylaci wyrobisk w kopalni głbinowe. Aerologia górnicza wypracowała kilka wskaników oceny stabilno przepływu powietrza w sieci wyrobisk kopalni. W praktyce wentylaci kopal naczcie (Bystro H. 97, Pawiski J., oszkowski J, Strzemiski J,995, Madea- Strumiska B., Strumiski A. 009) uywane s nastpuce wskaniki: a) wskanik mocy prdu, b) wskanik stabilnoci wg. W. Budryka, c) wskanik stabilnoci wg. H. Bystronia. a) Oceniac stabilno przewietrzania reonu eksploatacynego mona posłuy si wskanikiem stabilnoci prdu reonowego, który po analizie wyników prac (Bystro H. 97, Pawiski J., oszkowski J, Strzemiski J,995, Madea-Strumiska B., Strumiski A. 009) oraz przytego modelu matematycznego w programie VentGraph (Dziurzyski W., 00) zdefiniowano ako wskanik mocy prdu dany wyraeniem: N = P [W] () V gdzie: P - rónica potencałów wlotu i wylotu reonu [J/m 3 ], V - strumie obtoci powietrza dopływacego do reonu [m 3 /s]. Powysz zaleno mona przedstawi w postaci: N = P P = N N () i V i V i i gdzie: P i, P i - potencał w wle na wlocie i wylocie z reonu. Jeeli reon ma z pozostał czci sieci wzłów wspólnych, przy czym i est to ilo wzłów, przez które powietrze dopływa do reonu, a o ilo wzłów, przez które powietrze wypływa z reonu i = o + i,, to, uogólniac zaleno (), sumaryczn moc prdów powietrza przewietrzacych reon mona przedstawi w postaci: N = n= o i P o n V o n m= P i m V i m (3) gdzie: Vi,n - całkowity strumie obtoci powietrza dopływacy do reonu przez bocznice reonu połczone z wzłem nr n, Vo,m - całkowity strumie obtoci powietrza wypływacy z reonu przez bocznice reonu połczone z wzłem nr m. Stosuc zaleno () dla wybranych bocznic tworzcych drog wentylacyn mona okreli wskanik mocy prdu dla te drogi ako sum wskaników dla bocznic drogi.

7 5 N dw = N n= P n V n (4) b) Oceniac stabilno przewietrzania reonu eksploatacynego czsto w praktyce górnicze wyznacza si wskanik stabilnoci wg. W.Budryka, który odnosi si do poszczególnych wyrobisk (bocznic): st = W ' H W ' wc (5) gdzie: H wc W' - spitrzenie wentylatora głównego przewietrzania [Pa]; - spadek naporu w dane bocznicy [Pa]; c) ównie czsto uywanym do prognozy stabilnoci est wskaniki stabilnoci wg. H.Bystronia, który odnosi si do poszczególnych wyrobisk (bocznic) : gdzie: st = H + H ' wc ' H wo ' n ( H ' wc l' f + H ' n ) l' f ' H n - suma naturalne kumulaci energii na drodze przepływu powietrza w bocznicach oczka zewntrznego, do które naley analizowany reon [J/m 3 ], l' - dysypaca energii w rozpatrywane bocznicy [J/m 3 ], f ' H wc - spitrzenie wentylatora głównego przewietrzania [Pa]; ' H = 785 [Pa] dla kopal płytkich, wo ' H = 354 [Pa] dla kopal głbokich lub silnie metanowych. wo (6) Tak zdefiniowany wskanik stabilnoci łatwo mona obliczy stosuc program VentGraph, przy czym konieczne było opracowanie koncepci rozbudowy programu VentGraph o nowy, przyazny dla uytkownika moduł programu o nazwie Wskaniki", który rozbudowano o podopce umoliwiace obliczanie wskaników stabilnoci bocznicy, drogi wentylacyne czy reonu. Ponadto opracowano koncepc modułu programu dla obliczenia wraliwo wskazane bocznicy. Przyto, e moduł ten est aktywny po obliczeniu rozpływu powietrza modułem GAS systemu VentGraph. Na podstawie wskanika mocy prdu przymue si nastpuc klasyfikac stabilnoci prdów: N 6000 prd bardzo mocny; f 00 N < 6000 prd mocny; f 40 N < 00 prd redni; f 50 N < 40 prd słaby; N f < 50 f prd bardzo słaby.

8 6 Dla wskanika według W. Budryka przymue si, e gdy zachodzi zaleno st 0. to stabilno utrzymania kierunku przepływu est zadawalaca. Dla wskanika stabilnoci według H.Bystronia przymue si, e gdy zachodzi zaleno st 0. 5 to kierunek est bardzo stabilny, a dla st 0. stabilno est zadawalaca. Powysza klasyfikaca pozwala na formułowanie wniosków przydatnych przy analizie stanu bezpieczestwa sieci wentylacyne Drugim istotnym załoeniem koncepci nowych algorytmów est praca uytkownika z programem w trybie graficznym z wykorzystaniem kursora myszy komputera do wskazywania na schemacie przestrzennym kopalni wyrobisk, dla których zostan wyznaczone potrzebne parametry t. moc prdu, wartoci potencałów oraz strumie obtoci przepływacego powietrza. Wskazuc kolene bocznice (wyrobiska) reonu eksploataci program sumue np. moc prdu (wzór 4), co pozwala na klasyfikac wskazane drogi wentylacyne. ównie opracowano algorytm wyznaczania mocy prdu w module poarowym PO A systemu VentGraph. Ta nowa moliwo programu pozwala na obserwace zmian mocy prdu wybrane drogi wentylacyne w trakcie rozwiacego si poaru podziemnego, co ma znaczenie dla analizy i oceny zmian stabilnoci przepływu, szczególnie dla eksploataci podpoziomowe. 3. Wraliwo reonowych prdów przepływu powietrza Drugim wanym parametrem oceny i analizy systemów przewietrzania est wraliwo reonowych prdów przepływu powietrza. Parametr ten pokazue stopie zalenoci strumienia obtoci powietrza w danym wyrobisku od zakłóce wystpucych w wyrobiskach tworzcych sie. W rozwaaniach przyto, e zakłóceniami tymi mog by zmiany oporów bocznic wentylacynych i zmiany gstoci powietrza w tych bocznicach na skutek poaru lub dopływu metanu. 3. Wskanik wraliwoci strumienia obtoci w bocznicy nr i na zmian oporu w bocznicy nr Wraliwo strumienia obtoci powietrza w bocznicy nr i na zmian oporów bocznic sieci wentylacyne mona okreli posługuc si wskanikiem wraliwoci, zdefiniowanym nastpuco (olarczyk, 004): V i ε i = (7) gdzie: Vi strumie obtoci powietrza w bocznicy nr i, opór aerodynamiczny bocznicy nr. Dobrym przyblieniem wartoci te pochodne w otoczeniu est nastpuce wyraenie:

9 7 i i V i b a,, = + (8) gdzie współczynniki a i, i b i, s współczynnikami paraboli estymuce zaleno ( ) i V f = : i i i i V c b a,,, + + = (9) Obliczenie tych współczynników wymaga rozwizania sieci wentylacyne dla trzech wartoci oporu : ( ) i V f = ( ) i V f = ( ) 3 3 i V f = (0) Teraz współczynniki a i,, b i, i c i, mona obliczy, rozwizuc układ równa, który w zapisie macierzowym ma nastpuc posta: = i i i V i V i V i c b a,,, () ozwizanie tego układu równa ma posta = 0 3,3 3, 3,,3,,,3,,,,, V i V i V i i i i D c b a () gdzie wyznacznik D est równy D + + = (3) a elementy macierzy i, s to kofaktory macierzy transponowane: 3 3 (4) Obliczone z () współczynniki a i, i b i, s równe V i V i V i i D a 3,3,,, + + = (5) V i V i V i i D b 3,3,,, + + = (6)

10 8 ofaktory macierzy (4) w wzorach (5) i (6) s równe, = 3, = 3,3 = =, 3 =, 3 =,3 (7) Po obliczeniu współczynników a i, i b i, z wzoru (8) mona obliczy współczynniki wraliwoci strumienia obtoci powietrza w bocznicy i na zmian oporu bocznicy. ozwizanie sieci wentylacyne dla trzech wartoci oporu dae moliwo obliczenia współczynników wraliwoci [ i ] dla wszystkich bocznic reonu, znaducych si w kolumnie nr macierzy współczynników wraliwoci o wymiarach J x J, gdzie J est to ilo bocznic w sieci wentylacyne. 3.. Wskanik wraliwoci strumienia obtoci w bocznicy nr i na zmian gstoci powietrza w bocznicy nr Podobnie ak dla zmiany oporu bocznicy mona zdefiniowa wskanik wraliwoci strumienia obtoci powietrza w bocznicy na zmiany gstoci powietrza w sieci wentylacyne: κ V i i = (8) gdzie: Vi - strumie obtoci powietrza w bocznicy nr i, - gsto powietrza w bocznicy nr. Dobrym przyblieniem wartoci te pochodne est nastpuce wyraenie: V i = a i, + b i, (9) gdzie współczynniki a i, i b i, s współczynnikami paraboli estymuce zaleno Vi = f( ): V i a i, + b i, + c i, = (0) Obliczenie tych współczynników wymaga rozwizania sieci wentylacyne dla trzech wartoci gstoci powietrza w bocznicy nr : = f ( ) = f ( ) f ( ) V i V i = () V i 3 3 Teraz współczynniki a i,, b i, i c i, mona obliczy, rozwizuc układ równa, który w zapisie macierzowym ma nastpuc posta:

11 9 V i V i V i 3 = 3 3 a b c i, i, i, () ozwizanie sieci wentylacyne dla trzech wartoci gstoci powietrza dae moliwo obliczenia współczynników wraliwoci [κ i, ] dla wszystkich bocznic reonu, znaducych si w kolumnie nr macierzy współczynników wraliwoci o wymiarach J x J, gdzie J est to ilo bocznic w sieci wentylacyne. 4. Algorytmy nowych procedur programu VentGraph 4. Wyznaczenie wartoci potencału aerodynamicznego Z uwagi na konieczno wyznaczenia wartoci potencału aerodynamicznego w wzłach obliczane sieci wentylacyne, ponie pokazano przyt w programie VentGraph metodyk ego wyznaczania bazuc na prognostycznych obliczeniach rozpływu powietrza w sieci wentylacyne kopalni. W sieciach wentylacynych zazwycza wystpu powolne przepływy powietrza wilgotnego z wymian masy, pdu i energii. Podczas tego procesu powietrze kopalniane ulega przemianom, które mog by traktowane ako cykl termodynamiczny. Dlatego w wielu badaniach przepływu stosowano metody termodynamiki. Jedn z metod est porównywanie rzeczywistego przepływu z idealnym. W idealnym przepływie powietrze ulega odwracalnym przemianom bez strat i wymiany energii z otoczeniem. W takim procesie entropia S nie ulega zmianie, dlatego est on nazywany izentrop lub adiabat odwracaln, a ego parametry s oznaczane indeksem S. Wiadomo, e eli powietrze nie wymieniałoby energii z otoczeniem i pozostawałoby w spoczynku to ego cinienie statyczne p S i gsto S zmieniałyby si z głbokoci "z" zgodnie z zalenociami: κ κ κ 0 p S = p0 g( z z0 ) (3) κ p0 κ κ 0 S = 0 g( z z0 ) (4) κ p0 gdzie p0, 0, z0 to odpowiednio cinienie, gsto powietrza oraz głboko wybranego przekrou sieci tzw. wzła odniesienia - zwykle zrbu szybu wdechowego, κ =. 4 wykładnik przemiany izentropowe. W rzeczywistym procesie przewietrzania nastpue dopływ i rozpraszanie energii oraz wymiana masy zwizana z dopływami gazów z górotworu i zawilgoceniem powietrza, dlatego rzeczywisty rozkład gstoci i cinie (a take temperatur) róni si od idealnego. Badanie tych rónic moe dostarczy wielu informaci o stanie przewietrzania. Szerokie zastosowanie ma tuta pocie potencału aerodynamicznego, rozwiane w pracach H.Bystronia (969, 999) oraz B.Madea-Strumiskie i A.Strumiskiego (009). Dla

12 0 kadego przekrou wyrobiska na podstawie pomiarów moemy obliczy potencał aerodynamiczny, w ten sposób moemy okreli rozkład czy te pole potencału w sieci. W praktyce zaleca si wyznaczenie potencałów w przekroach dolotowym i wylotowym wyrobisk poprzez wykonanie pomiarów wentylacynych. Wyniki mona zobrazowa w formie schematu potencalnego, w którym schemat kanoniczny est przekształcony tak, by współrzdna y (pionowa o) wzłów i punktów charakterystycznych sieci odpowiadała wartoci potencału. Potencał odniesiony do ednostki obtoci gazów midzy rzeczywistym cinieniem statycznym p i warunkami idealnymi: v p S Φ v natomiast potencał odniesiony do ednostki masy Φ ednostki obtoci J 3 m, est definiowany ako rónica Φ = p (5) Φ v dodatkowo odniesiony do gstoci H. Bystro stosue tuta dwa podecia: S J kg S : est to potencał odniesiony do p p Φ = S (6) a) odnosi stan rzeczywisty do powietrza pozostacego w spoczynku: sposób wtedy ps S okrela wzory (3) i (4), b) porównue z przepływem bez strat z prdkoci redni równ rzeczywiste: sposób wtedy we wzorach na ps S wystpue rednia prdko przepływu, teraz mamy: κ κ 0 κ p S = p0 g( z z0 ) + ( v v0 ) (7) κ p0 S κ 0 = 0 g κ p0 ( z z ) + ( v v ) 0 0 κ gdzie v 0 oznacza prdko przepływu powietrza w wybranym przekrou wzła odniesienia, v oznacza prdko przepływu powietrza w przekrou wzła dolotowego. Dla uwzgldnienia wpływu czynników naturalnych (temperatura, cinienie, wilgotno, skład chemiczny) naley wyznaczy naturaln kumulace energii w bocznicy. Na podstawie pracy Bystronia H. do zastosowa praktycznych przydatna est edna z definici izentropowe naturalne kumulaci energii dana wzorem (Bystro H. 967):

13 l ' f ( p p ) g ( z z ) = s s sr (8) orzystac z modelu numerycznego rozpatrywane sieci wentylacyne mona wyznaczy rzeczywiste cinienie w wle sieci, które obliczymy korzystac z przytego w modelu matematycznym (Dziurzyski W. 00) równania ruchu oraz z nastpuce zalenoci: p N = n i= σ p + p (9) ϖ, i gdzie: p - rzeczywiste cinienie w wle sieci, i =,,3...N n ϖ =,,3..D n i 0 σ ϖ,i - elementy macierzy drogowo-bocznicowe, które przybiera wartoci σ =,, 0 w zalenoci od tego, czy i-ta bocznica skierowana est zgodnie z ϖ, i orientac drogi, niezgodnie lub te nie wchodzi w skład drogi wentylacyne, przy czym D to numer drogi wentylacyne, a N to całkowita liczba bocznic nalecych n do dane drogi wentylacyne, p = p p - rónica cinienia midzy wylotem a wlotem do i-te bocznicy. i L wl Wystpuc we wzorze wielko pi wyznaczymy z równania ruchu danego dla i-te bocznicy. Uwzgldniac powysze otrzymamy: p = p 0 + N n i= ( z z ) n i w w ' σ ϖ, ihw g i i sri Li 0 i m m w (30) sri gdzie: s - oznacza współrzdn przestrzenn mierzon wzdłu osi wyrobiska [m], t - czas [s], p 0 - cinienie w wle odniesienia (wzeł wlotowy do kopalni), λ - bezwymiarowy współczynnik oporu, O b - obwód wyrobiska [m], A - pole poprzeczne wyrobiska [m ], z - współrzdna wysokociow, skierowan do góry [m], v (s,t) - prdko przepływu mieszaniny [m/s], i s w i Ob, i Li 3 8A i λ = - opór aerodynamiczny wyrobiska [kg/m 7 ]. w m = - wydatek masowy przepływu mieszaniny w wyrobisku [kg/s], v i Ai i sr, i = w L i w L i 0 ds - gsto rednia,

14 Wzór (30) pozwala obliczy warto cinienia w wle sieci wentylacyne. Przedstawione powye wzory (3), (4), (5), (8) i (30) s zastosowane do obliczenia wartoci potencału w wle oraz naturalne kumulaci energii bocznicy w systemie programów VentGraph. 4. Wskaniki stabilnoci i wraliwoci - algorytmy 4.. Wskaniki stabilnoci przewietrzania reonu eksploatacynego N r Jeeli reon ma z pozostał czci sieci wzłów wspólnych, przy czym i est to ilo wzłów, przez które powietrze dopływa do reonu, a o ilo wzłów, przez które powietrze wypływa z reonu i = o + i,, to sumaryczn moc prdów powietrza przewietrzacych reon czyli wskanik stabilnoci przewietrzania mona przedstawi w postaci: N r = o i n= Φ, Φ, (3) v i n V i n m= v o m gdzie: Vi n - całkowity strumie obtoci powietrza dopływacy do reonu przez bocznice reonu połczone z wzłem nr n, V o m Vo m - całkowity strumie obtoci powietrza wypływacy z reonu przez bocznice reonu połczone z wzłem nr m, Φ v i n - potencał w wle nr n - obliczy na podstawie wzorów 3, 4, 5, 30, Φ v o m - potencał w wle nr m - obliczy na podstawie wzorów 3, 4, 5, 30,. Wskanik stabilnoci dla drogi wentylacyne N dw obliczymy ze wzoru: N dw N = n= δ Φ (3) m, n v, n V n gdzie: Φ n - rónica potencał na pocztku i na kocu bocznicy nr n, v V n - strumie obtoci powietrza w bocznicy nr n, m,n - współczynnik incydenci drogi wentylacyne nr m z bocznic nr n, N - ilo bocznic w sieci. Wskaniki stabilnoci według W. Budryka i H. Bystronia obliczamy zgodnie ze wzorami 5 i 6 oraz korzystac z wyznaczonych wartoci potencałów aerodynamicznych i wartoci naturalne kumulaci dla oczka zwizanego z dan bocznic (patrz pkt.4., wzór 8). 4.. Wskaniki wraliwoci strumienia obtoci powietrza w bocznicy na zmian oporów bocznic sieci Wskanik wraliwoci strumienia obtoci powietrza w bocznicy wentylacyne nr i na zmian oporu inne bocznicy (nr ), zdefiniowany wzorem (7) ak podano w pkt. 3.

15 3 sprawozdania (olarczyk, 004), pokazue ak zmienia si strumie powietrza w bocznicy nr i na skutek zmiany oporu bocznicy nr, przy czym im wiksza est warto modułu wskanika tym wiksza est zmiana strumienia powietrza w bocznicy nr i przy zmianie oporu bocznicy nr. Znak wskanika pokazue kierunek te zmiany: znak dodatni wskanika wiadczy o wzrocie strumienia powietrza w bocznicy nr i w wyniku wzrostu oporu bocznicy nr, znak uemny wskazue na zmian przeciwn, przy wzrocie oporu bocznicy nr malee strumie powietrz w bocznicy nr i. Ponie podano wyprowadzone wzory do obliczania wskanika wraliwoci i, strumienia powietrza w bocznicy nr i na zmian oporu bocznicy nr danego wzorem (8) w pkt.3. sprawozdania. Wzory obliczeniowe dla trzech dowolnych rónych wartoci oporu powietrza w bocznicy nr s nastpuce: Wskanik wraliwoci: A,V i + A,V i, + A,3V i 3 ε i, = (33) D gdzie: V i,, V i,, V i, 3 - strumienie obtoci powietrza w bocznicy nr i obliczone dla wartoci oporów,, 3 bocznicy nr Wyznacznik macierzy (): D = + + (34) ofaktory macierzy transponowane:,, = 3,, = 3,,3 = =,, 3 =,, 3 =,,3 (35) Wartoci współczynników A,..3 wyznacza wzory: A = +, A,, +,,,,,,,, = A, 3,,3 +,, 3 = (36) Dla wartoci oporów bocznicy nr wyraonych przez ułamek u wyprowadzono wzory obliczeniowe ak nie. Do oblicze przyto nastpuce wartoci oporów bocznicy nr : =, = +, 3 = (37) Przymuc, e est pewnym ułamkiem u wartoci oporu otrzymue si: = ( ), = ( u ) + u gdzie u = 0, 0,5 3 (38)

16 4 - opór aerodynamiczny bocznicy nr. Wskanik wraliwoci est równy: V i, V i, 3 ε i, = (39) u Obliczanie wskaników wraliwoci strumienia obtoci powietrza na zmiany oporów bocznic sieci wentylacyne z trzech rónych wartoci oporu bocznicy mona wykona nastpuco: rok : Obliczy wyznaczniki D (wzór 34) i D, kofaktory,,3 (wzory 35) i współczynniki A,, A,, A,3 (wzory 36) dla = J, gdzie J ilo bocznic w sieci. rok : Obliczy strumienie obtoci powietrza w bocznicach sieci dla wartoci oporów,, 3 bocznicy nr (Cross), obliczy współczynniki wraliwoci i, (wzór 33) dla i = J, tworzce kolumn nr macierzy współczynników wraliwoci. Obliczenia powtarza dla = J. Obliczanie wskaników wraliwoci strumienia obtoci powietrza na zmiany oporów bocznic sieci wentylacyne wyraonych przez ułamek u mona wykona nastpuco: rok : Obliczy strumienie obtoci powietrza V i,, V i, 3 w bocznicach sieci dla oporów,,,3 bocznicy nr (Cross), gdzie wartoci oporów, 3 dane s wzorami (38), a współczynniki wraliwoci i, dla i = J, tworzce kolumn nr macierzy współczynników wraliwoci, dane s wzorem (39). Obliczenia powtarzamy dla = J. Interpretaca wskanika wraliwoci ze wzgldu na zmiany oporu bocznicy: Analizuc obliczone dla dane sieci wentylacyne wskaniki wraliwoci strumienia obtoci powietrza na zmiany oporów bocznic pod wzgldem modułu wartoci i znaku mona stwierdzi, e: uemny znak wskanika odpowiada podstawowe zalenoci midzy strumieniem obtoci powietrza i oporem aerodynamicznym, t. strumie obtoci malee przy wzrocie oporu bocznicy. moduł wartoci wskanika pozwala wytypowa bocznice, w których zmiana oporu ma znaczcy wpływ na zmian strumienia obtoci w wybrane bocznicy, czyli istotnych dla regulaci sieci. Przykładowo, gdy wskanik wraliwoci strumienia obtoci powietrza w bocznicy nr i na zmian oporu bocznicy nr est równy i, = - to oznacza, e wzrost oporu bocznicy nr o 0 % spowodue spadek wartoci strumienia obtoci w bocznicy nr i o około 0 %.

17 5 Przyblienie wynika z tego, e zaleno midzy strumieniem obtoci powietrza w bocznicy nr i a oporem bocznicy nr nie est liniowa Wskaniki wraliwoci strumienia obtoci powietrza w bocznicy na zmian gstoci powietrza w bocznicach Wskanik wraliwoci strumienia obtoci powietrza w bocznicy wentylacyne nr i na zmian gstoci powietrza w bocznicy nr, zdefiniowany wzorem (8) ak podano w pkt.3. sprawozdania, pokazue ak zmienia si strumie powietrza w bocznicy nr i na skutek zmiany gstoci powietrza w bocznicy nr, przy czym im wiksza est warto modułu wskanika tym wiksza est zmiana strumienia powietrza w bocznicy nr i przy zmianie gstoci powietrza w bocznicy nr. Znak wskanika pokazue kierunek te zmiany: znak dodatni wskanika wiadczy o wzrocie strumienia powietrza w bocznicy w wyniku wzrostu gstoci powietrza w bocznicy nr, znak uemny wskazue na zmian przeciwn, przy wzrocie gstoci powietrza w bocznicy nr malee strumie powietrz w bocznicy nr i. Ponie podano wzory do obliczania wskanika wraliwoci κ i, strumienia powietrza w bocznicy nr i na zmian oporu bocznicy nr danego wzorem (9) w pkt.3. sprawozdania. Wzory obliczeniowe dla trzech dowolnych rónych wartoci gstoci powietrza w bocznicy nr s nastpuce: Wskanik wraliwoci κ i, A + A V i V i 3 V i 3 = (40) D + A gdzie V i,, V i,, V i, 3 - strumienie obtoci powietrza w bocznicy nr i obliczone dla wartoci gstoci powietrza,, 3 w bocznicy nr Wyznacznik macierzy () D = + + (4) ofaktory macierzy transponowane,, = 3,, = 3,,3 = =,, 3 =,, 3 =,,3 (4) Współczynniki A,..3 A = +, A,, +,,,,,,,, = A, 3,,3 +,, 3 = (43)

18 6 Wzory obliczeniowe dla wartoci gstoci powietrza w bocznicy nr wyraonych przez ułamek u Do oblicze mona przy nastpuce wartoci gstoci powietrza w bocznicy nr : =, = +, 3 = (44) Przymuc, e est pewnym ułamkiem u wartoci gstoci powietrza otrzymue si: = ( + ), = ( u ) u gdzie u = 0, 0,5 - opór aerodynamiczny bocznicy nr. Wskanik wraliwoci est równy 3 (45) κ i, V i, V i, 3 = (46) u Obliczanie wskaników wraliwoci strumienia obtoci powietrza na zmiany gstoci powietrza w bocznicach sieci wentylacyne z trzech rónych wartoci gstoci powietrza mona wykona analogicznie ak dla wskaników wraliwoci na zmiany oporów bocznic: rok : Obliczy wyznaczniki D (wzór 4) i D, kofaktory,,3 (wzory 4) i współczynniki A,, A,, A,3 (wzory 43) dla = J, gdzie J ilo bocznic w sieci. rok : Obliczy strumienie obtoci powietrza w bocznicach sieci dla wartoci gstoci powietrza,, 3 bocznicy nr (Cross), obliczy współczynniki wraliwoci κ i, (wzór 40) dla i = J, tworzce kolumn nr macierzy współczynników wraliwoci. Obliczenia powtarza dla = J. Obliczanie wskaników wraliwoci strumienia obtoci powietrza na zmiany oporów bocznic sieci wentylacyne wyraonych przez ułamek u mona wykona nastpuco: rok : Obliczy strumienie obtoci powietrza V i,, V i, 3 w bocznicach sieci dla gstoci powietrza,,,3 bocznicy nr (Cross), gdzie wartoci gstoci, 3 dane s wzorami (45) i współczynniki wraliwoci κ i, (wzór 46) dla i = J, tworz kolumn nr macierzy współczynników wraliwoci. Obliczenia powtarza dla = J.

19 7 Interpretaca wskanika wraliwoci ze wzgldu na zmiany gstoci powietrza: Analizuc obliczone dla dane sieci wentylacyne wskaniki wraliwoci strumienia obtoci powietrza na zmiany gstoci powietrza w bocznicach pod wzgldem modułu wartoci i znaku mona stwierdzi, e: dodatni znak wskanika oznacza wzrost wartoci strumienia obtoci powietrza w bocznicy przy wzrocie gstoci powietrza w inne bocznicy oraz spadek wartoci strumienia przy malece gstoci powietrza w inne bocznicy. Zmnieszenie gstoci powietrza w wyrobisku wystpue w przypadku poaru lub dopływu metanu do wyrobiska. moduł wskanika pozwala wytypowa bocznice, w których zmiana gstoci powietrza ma znaczcy wpływ na zmian strumienia obtoci w wybrane bocznicy. W połczeniu z dodatnim znakiem wskanika moe wskazywa na moliwo odwrócenia kierunku przepływu powietrza. Przykładowo, gdy wskanik wraliwoci strumienia obtoci powietrza w bocznicy nr i na zmian gstoci powietrza w bocznicy nr est κ i, > to oznacza, e w bocznicy nr i istniee prawdopodobiestwo odwrócenia kierunku przepływu powietrza. Graniczna warto wskanika κ i, = wynika z załoenia, e warto gstoci powietrza w przypadku poaru w bocznicy nr moe zmnieszy si nawet o 50 % i przy tym nastpi spadek strumienia obtoci powietrza w bocznicy nr i nawet o warto 00 %. Zastosowanie do oblicze strumieni obtoci powietrza w sieci wyrobisk kopalni programu komputerowego VentGraph w znacznym stopniu ułatwia obliczanie wskaników wraliwoci. 5. Opis funkconowania nowych procedur programu VentGraph Przedstawione powye algorytmy umoliwiły prawidłowe ułoenie szeregu nowych procedur programu, które były intensywnie testowane, a stwierdzone błdy w programowaniu były systematycznie poprawiane. Ta cz realizaci zada w proekcie stanowiła pracochłonny etap bada. 5. Opca programu "Wskaniki" - moduł GAS W programie VentGraph w module obliczeniowym GAS poawia sie nowa opca "Wskaniki" i zawiera ona podopce:. wskanik wraliwoci dla wybrane bocznicy,. wskanik stabilnoci drogi (bocznicy, reonu) wentylacyne. Jako przykład pokazucy działanie nowych procedur programu wybrano reon ciany F-3 w fazie likwidaci i ciany F-4 bdce w fazie uzbraania. Dane dotyczce struktury sieci, wyrobisk reonu oraz parametry charakteryzuce przepływ w wyrobiskach reonu zestawiono a Tablicy, bdce kopi ekranu programu VentGraph.

20 8 Tablica Tablica W Tablicy przedstawiono wyniki oblicze potencału aerodynamicznego i naturalne kumulaci energii dla omawianego przykładu.

21 9 5.. Wyznaczenie wskanika wraliwoci dla wybrane bocznicy orzystac z przytego algorytmu przedstawionego w pkt.4.. opracowano algorytmy procedur programu oblicze VentGraph wraliwoci strumienia obtoci w bocznicy i-te:. na zmian oporu w bocznicy -te.. na zmian gstoci powietrza w bocznicy -te. Jako przykład oblicze wskanika wraliwoci ε i, wybrano reon wyrobisk kopalni pokazany na rysunku. W module obliczeniowym GAS programu VentGraph, w menu programu znadue si dodatkowa opca "Wskaniki", po e uyciu aby przeprowadzi obliczenia naley wybra podopc programu "wskanik wraliwoci dla wybrane bocznicy". ys. Widok okna programu VentGraph, moduł GAS, w prostoktach strumie obtoci przepływu powietrza, w wzłach wartoci potencału Po wybraniu te podopci i wskazaniu i-te bocznicy, rozwia si okno programu, które pokazano na rysunku.

22 0 ys.. Obliczanie wskaników wraliwoci dla bocznicy nr 7 Pokazana plansza na rys. pozwala na obliczenie wskaników wraliwoci dla bocznicy nr 7, ze wzgldu na zmian oporu aerodynamicznego -te bocznicy lub ze wzgldu na zmian gstoci w -te bocznicy. Wyboru dokonuemy poprzez kliknicie kursorem myszy w aktywny przycisk (guzik) opci. Uycie go spowodue obliczenie wskaników wraliwoci dla i-te bocznicy sieci, ze wzgldu na zmian koleno we wszystkich bocznicach sieci: oporów - guzik po lewe stronie planszy, gstoci - guzik po prawe stronie planszy. Powstał macierz wskaników wraliwoci mona zapisa w postaci pliku o rozszerzeniu nazwa.wr lub nazwa.wo, przy czym nazw nadae uytkownik programu. Zapis ten umoliwia opca programu "Wraliwo z " oraz "Wraliwo z o" znaduca si na górnym pasku planszy programu VentGraph, patrz rysunek 3. ys.3. Plansza programu VentGraph, moduł GAS z widokiem paska aktywnych opci Plik zapisany est tekstowo w sposób umoliwiacy odczytanie go przez EXCEL lub Notatnik. Wyznaczona macierz wraliwoci ε dla przykładowe sieci wyrobisk pokazano ponie w tabeli 3 (dla zmian oporów) oraz w tabele 4 (dla zmian gstoci). i,

23 Lp/nrb Tabela 3. Pełna macierz wraliwoci ε i, sieci wyrobisk kopalni dla zmian oporu aerodynamicznego

24 Lp/nrb Tabela 4. Pełna macierz wraliwoci ε i, sieci wyrobisk kopalni dla zmian gstoci w -te bocznicy

25 3 Istotnym elementem pracy z programem komputerowym est przycie uytecznego i przyaznego sposobu prezentaci wyników wyznaczone macierzy wraliwoci, w taki sposób aby przedstawiona informaca była uyteczna z punktu widzenia praktycznego szczególnie w zakresie regulaci przepływu powietrza w złoone sieci wyrobisk. W zwizku z tym zaproponowano graficzn prezentac wyniku wprost na schemacie przestrzennym sieci wyrobisk. Dotychczasowe dowiadczenia pokazu, e z punktu widzenia praktycznego taka prezentaca wyniku wnosi interesuce dane dla inyniera wentylaci. ys. 4. eon sieci wentylacyne z prezentac wskanika wraliwoci, w przyte skali barwne pokazane w górne czci rysunku Z uwagi na rozmiary i znaczne wartoci macierzy (od 0 do 6000) wraliwoci ε i, oraz dostpnoci tylko do omiu kolorów barw stosowanych w programie VenGraph zaproponowano prezentac wskaników tylko dla zaznaczonego na schemacie reonu wyrobisk. Po wybraniu opci znaduce si w dolne czci planszy pokazane na rysunku "Zaznacz reon sieci do pokazania wskaników w skali barw", naciskamy lewy klawisz myszy i trzymac go cigniemy mysz białe kontury prostokta, który poawia si wraz z ruchem myszy. Zwolnienie lewego klawisza myszy oznacza zakoczenie wyboru obszaru sieci do pokazania. Nastpnie kursor myszy umieszczamy w obrbie białego prostokta (zmienia si posta kursora) i przez kliknicie myszy pokazuemy w przyte skali barw wskanik wraliwoci. Po obliczeniu przez program ich wartoci, bocznice sieci s przerysowane kolorami z przedstawione w osobnym panelu skali barw. Granice dla skali barw obliczane s z modułu wskaników poczwszy od 0 do maksymalne wartoci wskanika (rozdzielone równomiernie na 8 barw). Bocznice dla których warto wskanika est dodatnia narysowane s lini

26 4 przerywan, uemna - lini cigł. Bocznica dla które obliczano te wskaniki dodatkowo zaznaczona est podwón lini w odpowiednim kolorze. Na rysunku 4 pokazano, na przykładzie testowym, wynik oblicze wskanika wraliwoci ε dla bocznicy nr 7 (wlot wzeł 7 - wylot wzeł 6), bocznica ta est oznaczona lini 7, =...9 cienk i pogrubion oraz zaznaczona w tym przypadku kolorem ciemnofioletowym. Na rysunku 5 pokazano reon ciany N-5 dla którego pokazano w postaci graficzne wynik wyznaczenia wskanika wraliwoci dla wyrobiska o numerze 377 t. ciany N-5, ze wzgldu na zmian oporu. Przykładow siec wentylacyn kopalni "" tworzy 498 wyrobisk (bocznic). ys. 5. eon sieci wentylacyne z prezentac wskanika wraliwoci, dla zmian oporu w przyte skali barwne Dla sieci kopalni "" moduł warto wskanika wraliwoci ze wzgldu na zmiany oporu aerodynamicznego zawiera si od 0 do 334, a dla wskanika wraliwoci ze wzgldu na zmiany gstoci zawiera si od 0 do 6,8. Interpretaca wskaników wraliwoci została podana w pkt i Na rysunku 6 pokazano reon ciany N-5 dla którego pokazano w postaci graficzne wynik wyznaczenia wskanika wraliwoci dla wyrobiska o numerze 377 t. ciany N-5, ze wzgldu na zmian gstoci.

27 5 ys. 6. eon sieci wentylacyne z prezentac wskanika wraliwoci dla zmian gstoci w przyte skali barwne Program VentGraph umoliwia wykonywanie regulaci przepływu powietrza w sieci wyrobisk poprzez uycie opci w module GAS "zmiana param." (np. zmiana oporu lub gstoci). Proponue si uytkownikowi programu wykorzystanie wyznaczonych wskaników dla wyboru bocznic w których regulaca przepływu bdzie bardzie efektywna. Po zmianie oporów i wykonaniu oblicze stanu ustalonego sieci wskaniki wraliwoci dla wskazane uprzednio bocznicy s obliczane ponownie i schemat przestrzenny sieci est przerysowywany wg. nowe skali barw. 5.. Wyznaczenie wskaników stabilnoci przepływu orzystac z przytego algorytmu przedstawionego w pkt.4.. opracowano i uruchomiono procedury programu oblicze wskanika stabilnoci przepływu powietrza w bocznicy i-te lub drodze wentylacyne tworzce reon eksploatowane ciany.. wskanik mocy prdu,. wskanik stabilnoci wg. W. Budryka, 3. wskanik stabilnoci wg. H. Bystronia. Jako przykład oblicze wskanika stabilnoci wg mocy prdu wybrano reon wyrobisk kopalni pokazany na rysunku. W menu programu VentGraph w module obliczeniowym GAS po uyciu opci "Wskaniki" naley wybra podopc programu "wskaniki stabilnoci drogi wentylacyne". Po wybraniu te opci programu otwiera si okno (rys.7) programu GAS systemu VentGraph. Uytkownik wskazuc kursorem myszy wybran bocznic i klikac lewym klawiszem myszy zatwierdza wybór bocznicy dla które obliczana est moc prdu. W tabeli okna programowego umieszczana est te informaca o nr bocznicy, nr wzła wlotowego i wylotowego, strumie obtoci, długo bocznicy oraz rónica potencałów. likac na kolene bocznice tworzce reon, program umieszcza wybrane bocznice w tabeli

28 6 okna programowego, oblicza moc prdu ak równie oblicza sum mocy prdu oraz długo cigu bocznic reonu kopalni. W zalenoci od wartoci sumy mocy cigu bocznic program dokonue oceny mocy prdu zgodnie z obowizuc klasyfikac (patrz pkt.). Usunicie bocznicy z wybrane drogi nastpue po ustawieniu kursora myszy na właciwe bocznicy (dowolne pole dla bocznicy) i uyciu prawego klawisza myszy. Poawi si wówczas aktywne podmenu "Usu bocznic" a po klikniciu na nie usunita zostanie wybrana bocznica z rozpatrywane drogi. Tego samego mona dokona za pomoc klawisza "Del". ys. 7. Widok okna programu z obliczonymi wskanikami, mocy prdu, wg. W.Budryka, wg. H. Bystronia Oprócz obliczania mocy prdu dla wybrane drogi wentylacyne w oknie tym (ys.7) istniee moliwo obliczenia wskaników stabilnoci wg W. Budryka oraz H. Bystronia. W tym celu naley zaznaczy w oknie właciw cech kopalni (głboka czy płytka) dla które bd przeprowadzane obliczenia. Dla przeprowadzenia oblicze wskaników stabilnoci konieczne est wskazanie bocznicy doprowadzace powietrze do interesucego nas reonu. Po uyciu klawisza "Wska na rysunku szyb wlotowy" naley wskaza kursorem myszy i e lewym klawiszem szyb doprowadzacy powietrze. Wzeł wlotowy bocznicy musi mie numer "" - program dokonue sprawdzenia poprawnoci wskazane bocznicy pod tym ktem. Jeli wskazana bocznica est właciwa obok klawisza poawia si informaca o numerze wskazane bocznicy. Nastpnie naley wskaza bocznic z wentylatorem dla tego reonu. Po sprawdzeniu poprawnoci bocznicy zostae wywietlona informaca o spitrzeniu wentylatora.

29 7 Jeeli w tabeli okna est u wywietlona interesuca nas droga (została wskazana uprzednio) to uywac klawisza "Oblicz wskaniki istniece drogi" mona obliczy interesuce nas wskaniki stabilnoci dla te drogi. Wyniki oblicze zostan wpisane w odpowiednie kolumny tabeli, a odpowiednio posumowane równie wypisane w oknie wyników. Jeeli chcemy wskaza now drog do oblicze wskaników naley uy klawisza "Wska bocznice nowe drogi". Wówczas zostanie wyczyszczona tabela bocznic i uytkownik moe wskaza ak poprzednio poszczególne bocznice nowe drogi wentylacyne. W tabeli zostan wywietlone dane dotyczce bocznicy ak długo, wydatek, rónica potencałów oraz wartoci porednich oblicze potrzebnych do obliczenia stabilnoci. Obliczona zostanie moc prdu w bocznicy, wskaniki stabilnoci wg W. Budryka oraz H. Bystronia, wskaniki te zostan zsumowane i wywietlone w oknie wyników wraz z ocen mocy prdu w reonie zgodnie z obowizuc klasyfikac. Podczas wskazywania bocznic drogi, szybu wlotowego czy bocznicy z wentylatorem program, w celu umoliwienia uytkownikowi właciwego wyboru reonu do oblicze, wywietla ednoczenie panel "Info o bocznicy" zawieracy wszystkie parametry opisuce bocznic. Wskazane bocznice drogi wentylacyne przerysowywane s na rysunku lini przerywan w kolorze asnozielonym. Wykonano obszerne testowanie nowych procedur obliczeniowych programu Ventgraph, stwierdzac ich prawidłowe działanie, a uzyskane wyniki potwierdza ich praktyczna przydatno. 5. Opca programu "Wskaniki" - moduł POA W aspekcie prewenci zaburze kierunków (odwracania si) prdów powietrza w przypadku wystpienia poaru podziemnego, podstawowym warunkiem zapewnienia bezpieczestwa sieci wentylacyne kopalni est wystpowanie dostatecznie duych mocy prdów w poszczególnych bocznicach. Praktyczne dowiadczenia wskazu, e co namnie prd mocny (> 00 W) zapewnia wystarczac stabilno prdu powietrza przewietrzacego reon eksploatowane ciany. Ten sposób podecia ma t wad, e odnosi si na ogół do sytuaci sprzed wystpienia zagroenia akim est poar czy nagły dopływ metanu. W sytuaci powstania poaru nastpu znaczne zmiany w przepływie powietrza, a tym samym zmianie ulega wszystkie parametry charakteryzuce przepływ mieszaniny powietrza i gazów poarowych. Ma to szczególne znaczenie dla wyrobisk zlokalizowanych ponie poziomu udostpnienia. Obecnie nauka i praktyka dysponue inn, bardzie precyzyn, metod pozwalac dokona oceny stabilnoci przepływu powietrza w sieci wyrobisk po wystpieniu poaru podziemnego z uwzgldnieniem dopływu metanu. Metod t est numeryczna symulaca nieustalonego rozpływu powietrza i gazów poarowych po wystpieniu poaru podziemnego wykonana w oparciu o system programów komputerowych VentGraph. Program POA umoliwia prognozowanie procesów przewietrzania w warunkach normalnych oraz w stanie awarynym akim est poar i charakteryzue si szerokimi moliwociami obliczeniowymi i łatwoci obsługi programu, ak i interpretaci wyników ego oblicze. Prowadzenie wielowariantowych symulaci umoliwia poznanie - przed wystpieniem rzeczywistego zagroenia - zachowania si sieci wentylacyne w czasie poaru. W szczególnoci poprzez wielowariantowe symulace mona wyznaczy te

30 8 wyrobiska, w których moe do do znacznych zaburze w przepływie, a do odwróce kierunku przepływu powietrza i gazów poarowych, dlatego za wane uznano poszerzenie moliwoci obserwaci zmian mocy prdu oraz poznanie wraliwoci strumienia obtoci powietrza przepływacego we wskazane bocznicy na zmiany oporu lub gstoci przepływace mieszaniny powietrza i gazów poarowych. Jak wspomniano, skutkiem zachodzcych w ognisku poaru zawisk nastpue dopływ masy gazów poarowych i nastpue zmiana strumienia obtoci płyncego powietrza i gazów poarowych oraz rozkładu gstoci przepływace mieszaniny. Ma to wpływ na zmiany cinienia w wle wentylacynym, a tym samym czasowym zmianom ulega warto potencału podczas rozwou poaru podziemnego (Dziurzyski W. Pałka T 00). Wymienione parametry ma wpływ na wyznaczenie mocy prdu, który est miernikiem ego stabilnoci. W pkt. 4 pokazano metodyk wyznaczenia potencału aerodynamicznego w wle sieci wentylacyne w oparciu o numeryczny model sieci wentylacyne kopalni. Biorc powysze pod uwag proponue si monitorowanie zmian wskanika stabilnoci prdu poprzez załoenie wirtualnego czunika mocy prdu dla bocznicy lub wybrane drogi wentylacyne. Ponadto interesucym est wyznaczenie wskanika wraliwoci strumienia obtoci ze wzgldu na zmian oporu lub gstoci przepływacego powietrza i gazów poarowych w trakcie rozwou poaru podziemnego. Wymienione powye nowe informace pozwol na poszerzenie analizy bezpieczestwa przepływu powietrza i gazów poarowych w złoone sieci wyrobisk kopalni. 5.. Opca Czunik - obserwaca wartoci mocy prdu W module PO A podczas symulaci rozpływu mieszaniny powietrza i gazów poarowych istniee równie moliwo obliczania wskaników wraliwoci dla wybrane bocznicy (opca "Wraliwo") ze wzgldu na zmian oporu lub gstoci przepływacego powietrza i gazów poarowych w trakcie rozwou poaru podziemnego oraz wskaników stabilnoci wybrane drogi wentylacyne (opca "Wsk.stab. drogi") (patrz rysunek 8, ponie) tak ak w module GAS (ozdz. 5..). ys.8. Plansza programu VentGraph, moduł POA z widokiem paska aktywnych opci Dodatkowo w trakcie symulaci rozpływu mieszaniny powietrza i gazów poarowych w warunkach poaru podziemnego, mona obserwowa na wykresie (ys.0) zachodzce zmiany wartoci sumy mocy prdu w wybrane przez uytkownika drodze wentylacyne. W tym celu naley po ustawieniu miesca poaru w wyrobisku oraz pocztkowych obliczeniach (opca "Symulaca") stanu ustalonego przepływacego powietrza przed wystpieniem poaru, w opci "Ustawienia" wybra podopc "Czunik MP". Na dole ekranu w pasku opisu poawi si informaca dotyczca kolenych czynnoci do wykonania przez uytkownika. Naley