Архив
Редакция журнала «Вестник МГТУ» поддерживает политику открытого доступа «Open Access», что позволяет пользователям бесплатно и неограниченно использовать тексты научных статей (читать, загружать, копировать, распространять) при условии указания авторства.
Методический подход к оценке времени проветривания тупиковых выработок на базе трехмерного численного моделирования
DOI: 10.21443/1560-9278-2017-20-1/1-5-12
Аннотация. Приведены результаты трехмерного численного моделирования процесса проветривания тупиковых выработок различной длины при фиксированном поперечном сечении за счет турбулентной диффузии. Для вычисления аэродинамических характеристик применялась стандартная (k – ?)-модель турбулентности. Процесс проветривания выработки промоделирован посредством численного решения конвективно-диффузионного уравнения переноса примеси. Численные эксперименты по проветриванию тупиковой выработки длиной от 10 до 20 м выполнены для диапазона расхода воздуха в сквозной выработке от 6,25 до 50 м3/с. Начальное загрязнение атмосферы тупиковой выработки принято в интервале 15–25 ПДК (по окислам азота). Для рассмотренных краевых условий получены пространственные распределения скоростного поля и коэффициентов турбулентной вязкости по длине выработки. Выявлена существенная неоднородность поля скорости в тупиковой выработке и низкие значения компонент вектора скорости вблизи забоя, что выводит механизм турбулентной диффузии на доминирующую позицию по рассеиванию примеси. Приведены примеры распределения примеси по пространству выработок на момент достижения уровня ПДК в тупиковой выработке в зависимости от значений варьируемых параметров модели. Установлено, что время проветривания при прочих равных условиях существенным образом зависит от количества воздуха, подаваемого в основную выработку. Показано, что при принятых начальных и граничных условиях прогноз времени проветривания тупиковых выработок посредством механизма турбулентной диффузии может быть выполнен на основе обобщенного аналитического соотношения, аргументами которого являются длина выработки, расход воздуха и начальный уровень загазованности. Анализ результатов численных экспериментов, выполненных на базе созданных 3D-моделей, показал, что тупиковые выработки длиной более 10 м, в которых ведутся очистные работы, могут проветриваться за счет механизма турбулентной диффузии. Время проветривания тупиковой выработки в зависимости от концентрации газов в ней может достигать более двух часов в зависимости от объема подаваемого воздуха в сквозную выработку.
Ключевые слова: тупиковая выработка, проветривание, численное моделирование; blind excavation, aeration, numerical modeling
Печатная ссылка: Козырев С. А., Амосов П. В. Методический подход к оценке времени проветривания тупиковых выработок на базе трехмерного численного моделирования // Вестник МГТУ. 2017. Т. 20, № 1. C. 5-12.
Электронная ссылка: Козырев С. А., Амосов П. В. Методический подход к оценке времени проветривания тупиковых выработок на базе трехмерного численного моделирования // Вестник МГТУ. 2017. Т. 20, № 1. C. 5-12. URL: http://vestnik.mstu.edu.ru/v20_1_1n69/1_Kozyrev_5_12.pdf.
(на русск., cтр.8, рис. 5, табл 3, ссылок 4, Adobe PDF)
