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

Abstract

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.