Symulacja komputerowa zaburzeń przepływu w rejonie ściany wywołanych wyrzutem metanu i skał lub uszkodzeniem urządzeń wentylacyjnych

W opracowaniu porównano przewidywane zakłócenia wentylacji spowodowane nagłym wrzutem metanu ze skutkami innych zaburzeń przepływu, takich jak zamykanie i otwieranie tamy wentylacyjnej oraz zatrzymanie wentylatora lutniowego. Do symulacji użyto modelu jednowymiarowego przepływu płynu ściśliwego. Rozpatrywano fragment rzeczywistej kopalnianej sieci wentylacyjnej i uproszczoną reprezentację wyrzutu, jako nagły wypływ samego metanu z pominięciem skutków ruchu mas skalnych transportowanych przez rzeczywisty wyrzut. Opis dotyczył wyrobiska rejonu ściany oraz ślepe wyrobisko z wentylacją pomocniczą. Przeprowadzono serie symulacji dla wybranych prędkości zmian powodujących zaburzenia. Wyniki przedstawiono w formie wykresów ewolucji ciśnień udziałów masowych metanu i wydatków przepływu. Dokonano oceny wrażliwości zaburzeń na szybkość zamykania lub otwierania tamy względnie czas narastania dopływu gazów wyrzutowych. Wyniki symulacji wykazały iż mając do dyspozycji jedynie pomiary pojedynczym czujnikiem ciśnienia i prędkości trudno jest odróżnić wyrzut gazów i skał od występujących znacznie częściej zaburzeń, spowodowanych zamykaniem i otwieraniem tamy wentylacyjnej lub zatrzymaniem wentylatora lutniowego. Szansa wykrycia wyrzutu rośnie w przypadku zastosowania systemu pomiarowego, który analizowałoby równolegle sygnały z kilku czujników rozmieszczonych w rejonie zagrożenia.

---

The foreseen ventilation disturbances caused by outburst of methane are compared with results of other flow disturbances such as closing and opening of an air dump as well as booster fan stoppage. The model of one-dimensional flow of compressible fluid has been used for simulation. A fragment of real mine ventilation system and simplified representation of outburst have been considered as outburst of methane only excepting the results of rock mass movement transported by a real outburst. The description would concern working of longwall region and blind drift with auxiliary ventilation. Series of simulations have been carried out for selected velocities changes causing disturbances. The results are presented in the form of diagrams of pressure evolution, methane mass fractions and flow rates. Evaluation of disturbance sensitivity to the speed of closing or opening of air dam or the time of outburst gases inflow growing. Results of simulation showed that having measurements of one pressure sensor and velocity at disposal there is difficult to differentiate outburst of gases and rocks from occurring more often disturbances caused by closing or opening air dam or stoppage of booster fan. Chance of outburst detection grows when using measuring system analysing the parallel signals from several sensors spaced in the hazard region.