شماره راهنما :
1526 دكتري
پديد آورنده :
هاشمي نسب زواره، فخرالسادات
عنوان :
شبيه سازي انتشار گرد زغال و گاز متان در روش حفاري مكانيزه زغال
گرايش تحصيلي :
استخراج معدن
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
شانزده، [111]ص.: مصور، (رنگي)، جدول، نمودار
استاد راهنما :
راحب باقرپور
استاد مشاور :
مصطفي امين الساداتي، ابراهيم قاسمي
توصيفگر ها :
سيستم تهويه معدن , انتشار متان , غلظت گرد و غبار زغال , شبيه سازي عددي , ديناميك سيالات محاسباتي
استاد داور :
لهراسب فرامرزي، جواد غلام نژاد، نوراله ميرغفاري
تاريخ ورود اطلاعات :
1398/07/03
رشته تحصيلي :
مهندسي معدن
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1398/10/08
چكيده فارسي :
1 چكيده با توجه به اهميت موضوع گرد و غبار و گاز متان معلق در هوا و خطرات ناشي از آن در اين رساله تالش شده است كه با استفاده از شبيهسازي عددي بر پايه ديناميك سياالت محاسباتي CFD توزيع غلظت اين دو پارامتر گرد و غبار زغال و گاز متان ناشي از استخراج يك جبههكار واقع در دستكي از يك جبههكار طوالني مورد بررسي قرار گيرد بدين منظور مدلهايي از تركيب سيستمهاي تهويه كمكي مختلف پيشنهاد و شبيهسازي شده است و تاثير هر يك از آنها بر الف توزيع جريان هواي تازه وارد شده به هندسه مورد نظر و چگونگي تهويه آن مناطق ب توزيع ذرات گرد و غبار زغال آزاد شده و انتشار يافته در محدوده مورد بررسي ج توزيع غلظت گاز متان كه در اثر استخراج جبههكار به همراه ذرات گرد و غبار وارد محيط ميشود مورد بررسي قرار گرفته است اين مدلها از تركيب سيستمهاي تهويه كمكي برتيس و داكت و فن شبيهسازي شد و اطالعات دقيق از مسير جريان سرعت هوا غلظت گاز متان و غلظت گرد و غبار زغال كه پارامترهاي كليدي در اين مطالعه هستند حاصل شد در اين مدلها تغييراتي در پارامترهاي مهم سيستم داكت و فن قطر و فاصله ورودي داكت تا جبههكار استخراجي مشخصات برتيس فاصله برتيس تا ديوار تونل و طول برتيس و سرعت هوا ايجا د و تاثير هريك مورد بررسي قرار گرفت اين اطالعات به افزايش بهرهوري سيستم تهويه در مناطق خطرناك از جمله مناطق بسته و مناطق آلوده به گاز و گرد و غبار زغال كه در آن خطر انفجار باال است كمك ميكند شبيهسازي بر پايه ديناميك سياالت محاسباتي داراي اصولي است و با حل معادالت ديفرانسيلي مختلف و با اعمال تقريبهايي بر يك دستگاه معادالت خطي امكانپذير است از آنجايي كه در اين رساله محيط دو فازي گاز جامد گاز متان گرد و غبار زغال است و فن مكشي به عنوان تهويه كمكي نيز وجود دارد بنابراين بايد عالوه بر حل معادالت جريان و تعيين و حل مدلهاي آشفتگي معادالت مربوط به فاز گازي با مدل گونهها معادالت فاز جامد با مدل فاز گسسته DPM و معادالت فن نيز حل شوند نتايج شبيهسازي نشان داد كه عدم حضور سيستمهاي تهويه كمكي و در نتيجه عدم گردش جريان هوا در محدوده دستك محدوده به يك گودالي تبديل شده است كه غلظت آاليندهها در آن با گذشت زمان رو به افزايش است افزايش سرعت هواي ورودي نيز در تهويه اين محدوده موثر نبوده و غلظت گاز متان و گرد و غبار زغال چندين برابر حد مجاز آنهاست بنابراين سيستم برتيس با طولهاي 5 1 5 2 و 57 2 برابر عرض جبههكار و فواصل 1 0 و 51 0 براير عرض جبههكار از ديوار تونل گماشته شد با اعمال سيستم برتيس در ورودي دستك ذرات هوا در اثر برخورد با برتيس تغيير جهت داده و به اين محدوده وارد شدند همچنين نشان داده شد كه افزايش طول برتيس و افزايش فاصله برتيس از ديوار تونل سبب بهبود تهويه دستك و در نتيجه كاهش غلظت گاز متان و گرد و غبار زغال در اين محدوده ميشود هرچند كه سيستم برتيس به تنهايي سبب گردش هوا در منطقه دستك شد و تغيير پارامترهاي آن در كيفيت تهويه اين منطقه موثر بود اما اين سيستم به تنهايي توانايي حذف كامل گازهاي سمي و گرد و غبار زغال از انتهاي تونل و در واقع از جبههكار استخراجي را ندارد از طرفي سيستم برتيس تنها به حركت ذرات جامد و گاز موجود در هوا جهت داده و باعث حركت آنها به سمت راست و باال دست دستك و از آنجا به تونل اصلي ميشود بنابراين اين آاليندهها همراه با جريان هوا به تونل اصلي رسيده و تونل اصلي را آلوده ميكنند بنابراين در كنار سيستم برتيس سيستم داكت و فن به قطر 51 0 عرض جبههكار استخراجي و در ارتفاع 4 2 متري از كف تونل به هندسه تونل اضافه شد تغييرات در پارامترهاي مربوط به داكت و فن تغييرات به سزايي در تهويه دستك داشت بهترين مدل جهت تهويه دستك با شرايط هندسه مدل وجود برتيس به طول 57 2 برابر و فاصله تا ديوار تونل 51 0 برابر عرض جبههكار استخراجي سيستم داكت و فن با دهانه ورودي 52 1 و قطر 2 0 برابر عرض جبهه كار پيشنهاد شد كليدواژهها سيستم تهويه معدن انتشار متان غلظت گرد و غبار زغال شبيهسازي عددي ديناميك سياالت محاسباتي
چكيده انگليسي :
ABSTRACTDue to the importance of the issue of dust on the air and its dangers this thesis attempts touse the numerical simulation based on Computational Fluid Dynamics CFD to examinethe concentration distribution of this parameter coal dust produced by a working facelocated in the crosscut of longwall face Therefore models of the combination of various auxiliary ventilation systems are proposedand simulated and the impact of each model has been assessed on a the distribution offresh air flow into the desired geometry and how to ventilate these areas b the distributionof released and distributed dust particles within the range c Distribution of methane gasconcentration that is released into the environment with dust particles through the workingface These models are simulated from the combination of auxiliary ventilation systems Brattice Duct and Fan and accurate information on the flow path air velocity methanegas concentration and coal dust concentration which are the key parameters in this study isachieved In these models changes are made to the important parameters of the duct and thefan system the diameter and the distance of duct inlet from the working face the bratticeparameters brattice distance from the tunnel wall and brattice length and the air velocity and the impact of each is studied This information contributes to increase the efficiency ofthe ventilation system in hazardous areas including dead end and polluted areas of gas andcoal dust where the risk of explosion is high The simulation based on computational fluid dynamics includes some basis and it is possibleto be solved by various differential equations and implementing approximations to a linearequation system Since the thesis describes a two phase solid gas environment methane gas coal dust and there is an exhaust fan technology as an auxiliary ventilation therefore inaddition to solving the flow equations and determining and solving the turbulence models the corresponding equations to the gas phase with the species model the solid phaseequations with the Discrete Phase Model DPM and the equations of the fan are also solved The simulation results show that the absence of auxiliary ventilation systems and the lack ofair flow in the crosscut area the area has become a pit in which the concentration ofpollutants is increasing over time Increasing the air flow rate is not effective in theventilation of this area and the concentration of methane and coal dust is several times theirlimits Therefore the brattice system is applied with the length of 1 5 2 5 and 2 75 times thewidth of working face and the distance of 0 1 and 0 15 times the width of working face from
استاد راهنما :
راحب باقرپور
استاد مشاور :
مصطفي امين الساداتي، ابراهيم قاسمي
استاد داور :
لهراسب فرامرزي، جواد غلام نژاد، نوراله ميرغفاري
