بررسی سرعت جریان هوا در پراکنش گاز متان و نقاط مرده در کارگاه استخراج پلکانی معکوس معادن زغال‌سنگ

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری؛ دانشکده‌ی مهندسی معدن، نفت و ژئوفیزیک، دانشگاه صنعتی شاهرود

2 استاد؛ دانشکده‌ی مهندسی معدن، نفت و ژئوفیزیک، دانشگاه صنعتی شاهرود

10.22044/tuse.2026.17665.1509

چکیده

ﺗﻬﻮﻳﻪ ﻳﻜﻲ از ﻗﺴﻤﺖﻫﺎی اﺻﻠﻲ کارگاه استخراج معدن زیرزمینی زغالسنگ می‌باشد. ﺑﻪ ﻣﻨﻈﻮر اﻳﺠﺎد ﻳﻚ ﻣﺤﻴﻂ اﻣﻦ ﻛﺎری ﺑﺮای ﻛﺎرﮔﺮﻫﺎ و ﺗﺠﻬﻴﺰات؛ ﻛﻤﻴﺖ و ﻛﻴﻔﻴﺖ ﺟﺮﻳﺎن ﻫﻮا در ﺗﻬﻮﻳﻪ ﺑﺎﻳﺪ ﻛﺎﻓﻲ ﺑﺎﺷﺪ ﺗﺎ ﮔﺎزﻫﺎ ﺗﺮﻗﻴق شوند، ﮔﺮد و ﻏﺒﺎر از ﺑﻴﻦ ﺑﺮود و دﻣﺎی ﻫﻮا ﻛﻨﺘﺮل ﺷﻮد. ﻳﻚ ﻣﺪل ﺳﻪ ﺑﻌﺪی ﺑﻪ ﻣﻨﻈﻮر ﺑﺮرﺳﻲ رﻓﺘﺎر جریان و سرعت ﻫﻮا در داﺧﻞ کارگاه استخراج زغالسنگ به روش پلکانی معکوس و با گام تخریب 8 متر در اﻳﻦ ﺗﺤﻘﻴﻖ با استفاده از نرم افزار فلوئنت ﻣﻄﺎﻟﻌﻪ ﺷﺪه اﺳﺖ. ﻧﺘﺎﻳﺞ ﻧﺸﺎن ﻣﻲدﻫﺪ مناطق ﻣﺮده در ﻣﺴﻴﺮ ﺗﺮدد ﭘﺮﺳﻨﻞ وﺟﻮد دارد ﻛﻪ ﺳﺮﻋﺖ ﻫﻮا در آن از ﺳﺎﻳﺮ ﻗﺴﻤﺖﻫﺎی کارگاه استخراج کمتر اﺳﺖ. اﻳﻦ ﻣﻨﻄﻘﻪ ﻣﺮده ﻣﻲ ﺗﻮاﻧﺪ ﻣﺤﻞ ﺗﺠﻤﻊ ﮔﺎزﻫﺎی ﺧﻄﺮﻧﺎک، ﮔﺮد و ﻏﺒﺎر و ﺳﺎﻳﺮ آﻻﻳﻨﺪه ﻫﺎ ﺑﺎﺷﺪ.
با در نظر گرفتن سرعت هوای 2/1 متر بر ثانیه در ورودی کارگاه استخراج، حجم منطقه‌ای که سرعت آن کمتر از 25/0 متر بر ثانیه می‌باشد نسبت به کل حجم کارگاه استخراج 14/87 درصد محاسبه گردید. پس از افزایش سرعت هوای ورودی به 4 متر بر ثانیه حجم منطقه مرده به کل حجم کارگاه استخراج به 85/55 درصد کاهش یافت. پس از افزایش سرعت هوای ورودی به 6 متر بر ثانیه حجم منطقه مرده به کل حجم کارگاه استخراج به 52/32 درصد کاهش یافت. در نهایت با افزایش سرعت هوای ورودی به 8 متر بر ثانیه حجم منطقه مرده به کل حجم کارگاه استخراج به 99/8 درصد کاهش یافت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


Aminossadati, S. M., & Hooman, K. (2008). Numerical simulation of ventilation air flow in underground mine workings.
Bennett, J. S., Feigley, C. E., Khan, J., & Hosni, M. H. (2003). Comparison of emission models with computational fluid dynamic simulation and a proposed improved model. AIHA Journal, 64(6), 739–754.
Daloğlu, G., Önder, M., & Parra, T. (2021). Modeling of methane and air velocity behavior in an auxiliary ventilated coal heading. Archives of Mining Sciences, 66(1).
Gao, K., Li, S., Liu, Y., Jia, J., & Wang, X. (2021). Effect of flexible obstacles on gas explosion characteristic in underground coal mine. Process Safety and Environmental Protection, 149, 362–369.
Guo, Y., & Wang, M. (2016). Thermodynamic analysis of gas flow and heat transfer in microchannels. International Journal of Heat and Mass Transfer, 103, 773–782.
Houda, S., Belarbi, R., & Zemmouri, N. (2017). A CFD Comsol model for simulating complex urban flow. Energy Procedia, 139, 373–378.
Janoszek, T., & Krawczyk, J. (2022). Methodology development and initial results of CFD simulations of methane distribution in the working of a longwall ventilated in a short “Y” manner. Archives of Mining Sciences, 67(1).
Juganda, A., Strebinger, C., Brune, J. F., & Bogin Jr, G. E. (2022). Computational Fluid Dynamics Modeling of a Methane Gas Explosion in a Full-Scale, Underground Longwall Coal Mine. Mining, Metallurgy & Exploration, 39(3), 897–916.
Lolon, S. A., Brune, J. F., Bogin, G. E., & Juganda, A. (2020). Study of methane outgassing and mitigation in longwall coal mines. Mining, Metallurgy & Exploration, 37, 1437–1449.
Mishra, D. P., Kumar, P., & Panigrahi, D. C. (2016). Dispersion of methane in tailgate of a retreating longwall mine: a computational fluid dynamics study. Environmental Earth Sciences, 75, 1–10.
Mohanty, S., Brennan, S., & Molkov, V. (2024). CFD modelling of methane dispersion from buried pipeline leaks: Experimental validation and hazard distance estimation. Process Safety and Environmental Protection, 187, 154.
Seeni, A., Rajendran, P., & Mamat, H. (2019). A CFD mesh independent solution technique for low Reynolds number propeller. CFD letters, 11(10), 15–30.
Tanguturi, K., Balusu, R., Qin, J., & Belle, B. (2025). Interpretation of transient caving dust patterns during sequential caving operation in LTCC face. Podzemni radovi, 1(46), 1–15.
Torno, S., & Torano, J. (2023). Methane emission outbursts in the mine face of two galleries: computational fluid dynamics analysis and on-site calibration. Energies, 16(21), 7298.
Wala, A., JR Stoltz, J., & Jacob, J. (2001). Numerical and experimental study of a mine face ventilation system for CFD code validation.
Wala, A., Vytla, S., Huang, G., & Taylor, C. (2008). Study on the effects of scrubber operation on the face ventilation. Proceedings of the 12th US/North American Mine Ventilation Symposium,
Wala, A., Yingling, J., Zhang, J., & Ray, R. (1997). Validation study of computational fluid dynamics as a tool for mine ventilation design. Proceedings of the 6th international mining ventilation congress, Pittsburgh,
Xie, C., Xiong, G., & Chen, Z. (2022). Using CFD to simulate the concentration of polluting and harmful gases in the roadway of non-metallic mines reveals its migration law. Sustainability.
Xu, C., & Han, L. (2021). Quality evaluation method of water isolating curtain in roadway of Gushan Iron Mine and its application. Arabian Journal of Geosciences, 14(9), 769.
Yuan, L., Smith, A. C., & Brune, J. F. (2006). Computational fluid dynamics study on the ventilation flow paths in longwall gobs.
Zhou, Y., & Yang, D. (2022). Multiple hydraulic fractures growth from a highly deviated well: A XFEM study. Mechanics of Hydraulic Fracturing: Experiment, Model, and Monitoring, 225–249.