Simulation of flow of fire gases in a ventilation network of a mine with a application of mathematical models of a different complexity implemented in the VENTGRAPH software

Abstract

System programów komputerowych VENTGRAPH jest przeznaczony do prognozowania procesów przewietrzania w warunkach normalnych oraz w stanie awaryjnym jakim jest pożar i charakteryzuje się szerokimi możliwościami obliczeniowymi i łatwością obsługi programu jak i interpretacji wyników jego obliczeń. Stan przepływu powietrza w sieci wyrobisk można przewidywać przy pomocy badań symulacyjnych w oparciu o złożone modele matematyczne konstruowane w różnym stopniu uproszczenia. W artykule porównano warianty opisujące przepływ suchego lub wilgotnego powierza. Oba warianty uwzględniają odpowiednie modele ogniska pożaru a także przepływ mieszaniny powietrza i gazów z równoczesną wymianą ciepła wzdłuż dróg przepływu gazów pożarowych a także wpływ depresji pożaru. Modele te są efektem optymalnego doboru poszczególnych składników, dokonanego tak aby w możliwie krótkim czasie prowadzić dostatecznie wierną symulację rozpatrywanych zjawisk. Przedstawiono przykład prognozy procesu przewietrzania wywołanego otwartym pożarem podziemnym w wyrobiskach czynnych kopalń przewietrzanych prądem wznoszącym. Pozwoli to na dokonanie analizy jakościowej zmian wydatku przepływu mieszaniny powietrza i gazów pożarowych oraz sprawdzenia możliwości odwrócenia prądów powietrza, którymi przewietrzane są ściany. Uzyskane wyniki przedstawiono w postaci wykresów czasowych zmian obserwowanych parametrów.

VENTGRAPH computer programmes, enable the forecasting of ventilation processes under normal conditions and in emergency situations, such as a fire. The state of the flow of air in a network of headings may be forecasted by numerical simulations using a set of mathematical models, which are constructed at various degrees of simplification. Variants considering dry air only and more complex mathematical model, which takes into consideration the flow of the mix of humid air and gases were compared. Both variants consider relevant fire models and exchange of heat along the flow routes of fire gases and buoyancy effects. This models are the result of the optimal selection of individual components, performed in such a way as to conduct a sufficiently reliable simulation of the phenomena as set forward herein in as short a time as possible. Paper contains a study that is devoted to an instance of forecasting the process of ventilation that are caused by an open subsurface fire in the operational headings of mines that are ventilated by upward air current. This has made it possible to execute a qualitative analysis of the changes in the flow rate of the mix of air and fire gases, and also to verify the possibility of reversing the air currents that ventilate the longwalls. The results obtained have been presented in the form of time graphs of changes in the observed parameters.