مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

شبیه‌سازی عددی بهبود سیستم‌های تهویه در معادن زغال‌سنگ زیرزمینی اتاق و ستون توسط سدهای هوا و پرده تهویه

نویسندگان
1 تهران، بزرگراه جلال آل احمد، استاد دانشگاه تربیت مدرس، بخش مهندسی مکانیک، اتاق 309
2 تهران، میدان فاطمی، میدان گلها، خیابان هشت بهشت، پلاک 17، واحد 4
چکیده
تهویه معدن یکی از عملیات مهم معدن کاری زیرزمینی است. از اهداف تهویه معدن می‌توان به تأمین اکسیژن کافی برای تنفس افراد، ایجاد شرایط کاری مناسب و رقیق کردن و خارج کردن گازها و گرد و غبار اشاره کرد. هنگام استخراج زغال‌سنگ، گاز متان از کانی‌های زغال متصاعد می‌شود. برای جلوگیری از تجمع این گاز و انفجار شدید، استفاده از تهویه کمکی در کنار تهویه عمومی ضروری است. تهویه کمکی در معدن زغال‌سنگ اتاق و ستون به دو روش سد هوا و پرده تهویه عملیاتی می شود. در این پژوهش با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی معادلات بقای جرم، تکانه، گونه‌ها و انرژی گسسته سازی شده و نتایج حاصله با کار آزمایشگاهی اعتبارسنجی شده است و سپس چند سناریو جهت بهبود تهویه معدن پیش‌بینی‌شده است. از نتایج شبیه‌سازی می‌توان به کاهش 34.8 درصدی غلظت گاز متان با استفاده از سدهای هوا اشاره کرد اما میزان آن همچنان فراتر از استاندارد است. پرده تهویه غلظت بیشینه متان را 74.2 درصد کاهش می‌دهد اما در نواحی کناری دیواره‌ها غلظت این گاز 3.4 درصد است که بیشتر از استاندارد است. با به‌کارگیری همزمان چیدمان سدهای هوا و پرده تهویه کیفیت هوا 88.8 درصد بهبود یافت و استاندارد غلظت گاز متان به طور کامل رعایت شده و ایمنی معدن از نظر تجمع و انفجار این گاز در سطح مطلوبی قرار می‌گیرد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Numerical Simulation to improve underground room and pillar coal mine ventilation using stoppings and brattice

نویسندگان English

Ghassem Heidarinejad 1
Pedram Pakzad 2
1 Tehran, Ale Ahmad Ave, Tarbiat Modares University, Department of Mechanical Engineering, Room 309
2 Tehran, Fatemi Sq. Golha Sq. Hasht behesht St. number 17 unit 4
چکیده English

Mine ventilation is one of the important functions in mining. The purpose of mine ventilation is providing enough oxygen to breath, create comfortable working conditions and dilute and remove the gases and dust from mine. Methane gas released from minerals while extraction in coal mines. To prevent the accumulation of this gas and intense explosions, the use of auxiliary ventilation beside main ventilation is essential. Auxiliary ventilation in room and pillar coal mining is used generally two methods of stopping and brattice.In this study, the equations of conservation of mass, momentum, species and energy is discrete by using computational fluid dynamics and the results have been validated with experimental work and then several scenarios have been predicted to improve mine ventilation. Results show that concentration of methane decreases 47 % using stoppings, but the concentration is still higher than the standard level. By using brattice the level of methane concentration decreased to 74.2%, but methane concentration in side walls of coal face is 3.4% that is still higher than the level of standard. Optimized case was simulated by using stoppings and brattice simultaneously and quality of air improved 88.8% and concentration of methane has been fully respected and mine safety and explosive gas concentration are desirable.

کلیدواژه‌ها English

Coal mine
auxiliary ventilation
stopping
brattice