شبيه سازي رفتار متان در معادن زغال سنگ زيرزميني با استفاده از ديناميك سيالاتي محاسباتي (CFD) و نقش آن درشناسايي نحوه توزيع گاز متان

Simulation of Methane Behavior in Underground Coal Mines Using Computational Fluid Dynamics (CFD) and its Role in Identifying Methane Gas Distribution

مديريت سنتي با توليد و انتشار گاز متان در معادن زغال سنگ كشور ساليانه مقادير قابل توجهي از منابع انرژي قابل بازيابي را هدر داده و در مواردي مشكلات زيست محيطي و ايمني را براي معادن زغال سنگ ايجاد مي كند. با توجه به پيشرفت هاي قابل توجه در زمينه مدلسازي و رفتارسنجي گاز متان با بهره گيري از مباني ديناميك سيالات محاسباتي (CFD)، در عصر حاضر امكان مدلسازي و بررسي رفتار اين گاز در شبكه هاي معادن زيرزميني فراهم شده است. با توجه به نقش انكارناپذير متان در ايمن سازي اتمسفر فضا هاي معدني در پژوهش حاضر به بررسي رفتار و عملكرد اين گاز در فضا هاي زيرزميني با ديدگاه افزايش جنبه هاي ايمني استخراج پرداخته شده است.در اين پژوهش در خلال گام هاي اجرايي مختلف مدلسازي و رفتار جريان هوا و گاز متان در يك معدن زغال سنگ زيرزميني مورد بررسي و ارزيابي قرار گرفت و نتايج به دست آمده با نتايج تجربي مقايسه شده است. همچين مدلسازي در دو حالت مش منظم و نامنظم صورت پذيرفت كه در حالت منظم نتايج به دست آمده 85 درصد انطباق با نتايج تجربي داشته است. اين در حالي است كه با حذف خطا هاي احتمالي در اندازه گيري تجربي، ميانگين خطا به 10 درصد كاهش مي يابد.

Traditional management, by producing and emitting methane gas in the country s coal mines, wastes significant amounts of renewable energy sources annually and in some cases creates environmental and safety problems for coal mines. Due to significant advances in the field of modeling and behavior measurement of methane gas using fundamentals of computational fluid dynamics (CFD), nowadays it is possible to model and study the behavior of this gas in underground mining networks. Considering the undeniable role of methane in providing a safe atmosphere of mineral spaces, in the present study, the behavior and performance of this gas in underground spaces has been studied with the perspective of increasing the safety aspects of extraction. In this research, modeling and behavior of air flow and methane gas in an underground coal mine was investigated during different executive steps and the results are compared with the experimental results. Modeling was also performed in two modes of regular and irregular mesh, in which the obtained results were 85% consistent with the experimental results. However, by eliminating possible errors in the experimental measurement, the average error is reduced to 10%.