Przyjmuje się, że metody komputerowej symulacji zjawisk zastosowane do rozwiązania zagadnienia regulacji przepływu w sieci rurociągów odmetanowania wnoszą skuteczne narzędzie do dalszego rozwoju wiedzy i przyczyniają się do obniżenia zagrożenia metanowego w kopalniach węgla. Interesującym i przydatnym dla praktyki jest dalszy rozwój metod symulacji procesu odmetanowania umożliwiających poznanie wpływu na efektywność odmetanowania regulacji prowadzonej w pobliżu otworów drenażowych znajdujących się w rejonie wydobywczym lub w bezpośrednim sąsiedztwie starych zrobów. W tym zakresie można posłużyć się gotowymi programami numerycznej mechaniki płynów CFD jak np. pokazano to w pracy (Nawrat St., Stopa J., Napieraj S., Marks G., 2008) lub rozwijać badania prowadzące do opracowania nowego oprogramowania dostosowanego do wymogów rozważanego zagadnienia oraz warunków górniczych. Zaletą tego rozwiązania jest pełna wiedza o przyjętych założeniach i dokonanych uproszczeniach oraz możliwość stałego rozwoju metod symulacji rozważanego zagadnienia w zależności od postępu w badaniach eksperymentalnych.

 

W artykule przedstawiono model matematyczny przepływu mieszaniny powietrza i metanu w wyrobiskach górniczych w zrobach i rurociągu odmetanowania, który stanowi podstawę na rozważenie zagadnień związanych z regulacją w układzie zroby, calizna węglowa, rurociągi odmetanowani i wyrobisko z którego wykonano otwory drenażowe. Opracowanie takiego modelu matematycznego oraz opracowanie programu obliczeniowego umożliwi przeprowadzenie metodą symulacji komputerowej prognozy ujęcia metanu z wybranego rejonu eksploatacji węgla z równoczesną regulacją ujęcia metanu w elementach rurociągu odmetanowania. W artykule rozważono przykład obliczeniowy regulacji wiązki otworów drenażowych zlokalizowanych w rejonie ściany wydobywczej. Uzyskane rezultaty przedstawiono na rysunkach zawierających rozkłady zmian obserwowanych parametrów.

 

Przedstawiono w rozdziale 3 równania, wzory i odpowiednie warunki brzeżno-początkowe formułują model matematyczny, który stanowi podstawę opracowanego programu komputerowego RegOdmet. Przeprowadzone symulacje dla wybranego rejonu ściany i jej zrobów, aktualnie eksploatowanej z odmetanowaniem, pozwalają na wyznaczenie wpływu prowadzonej regulacji zaworami na otworach lub ich wiązkach na zmianę dopływu metanu do sieci odmetanowania. Należy zaznaczyć, że zagadnienie rozważa się dla układu wielowymiarowego dla obszaru zrobów, a przepływ w wyrobiskach przyścianowych i w rurociągu odmetanowania rozważa się dla układu jednowymiarowego.

 

Opracowany program RegOdmet poddano intensywnemu testowaniu, w wyniku którego możliwe jest prowadzenie obliczeń z równoczesnym śledzeniem rozwiązania. Podano krótki opis funkcjonowania programu komputerowego oraz wykonano przykład obliczeń pokazując możliwości wykorzystania programu dla celów regulacji sieci odmetanowania.

 

Analizując pokazany przykład widać przydatność opracowanej metody symulacji regulacji procesu odmetanowania kierunkowymi otworami drenażowymi mającymi kontakt ze zrobami poprzez otaczający górotwór. Wykonywane czynności regulacyjne pokazują wyraźnie zmiany w przedstawionych rozkładach parametrów przepływu w funkcji czasu prowadzenia odmetanowania. Dlatego należy jako sukces uznać osiągnięte rezultaty symulacji komputerowej w oparciu o stosunkowo prosty model matematyczny, a zastosowanie metod wizualizacji wyników obliczeń ułatwia interpretacje zjawisk przepływowych. Stwierdzono, że na obecnym etapie rozwoju oprogramowania RegOdmet można np. dla celów szkoleniowych pokazać różne warianty regulacji i wpływ tych czynności na ujęcie metanu. Wykonany przykład wykazał przydatność tego typu oprogramowania i konieczne jest kontynuowanie prac nad jego rozwojem uwzględniającym inne ruchowe przypadki. Nieodzowne jest również prowadzenie prac eksperymentalnych metodami pomiarowymi „in situ” w celu walidacji wyników komputerowej symulacji numerycznej.