Modelování proudění plynů v horninovém prostředí.

Abstract

Tato disertační práce se zabývá problematikou úniku nebezpečného důlního plynu, metanu, z podzemí na povrch za využití numerického modelování proudění pomocí CFD programu Fluent. Výstupy důlních plynů závisejí na mnoha přírodních a báňsko-technických podmínkách. S uzavíráním důlních děl a tím pádem ukončením jejich větrání se situace výrazně zhoršuje. Jedním z problémů, se kterým se tedy můžeme setkat v oblastech s ukončenou hornickou činností v uhelných hlubinných dolech, je výstup metanu ze zbytkových částí slojí po těžbě uhlí. Pro ochranu obyvatelstva byla doposud přijata řada opatření, která postupně snížila riziko. Přesto je současná situace všeobecně hodnocena jako vážná, neboť uvedená rizika i nadále trvají. Exkluzivitou tohoto přístupu je snaha vizualizovat a ukázat, jak se bude chovat plyn v porézním prostředí v daných testovaných modelových příkladech. Bez použití numerické technologie proudění, obecně označované jako CFD programy, prakticky nemůžeme nikdy zobrazit a poznat situaci v podzemí a právě díky využití programu Fluent si můžeme teoreticky namodelovat a následně uvědomit, jak mohou okolní vlivy měnit a ovlivňovat proudění z podzemí na povrch a měnit bezprostřední podmínky. Disertační práce tedy reaguje na potřebu poznání přírodních procesů v dané oblasti, a proto se zabývá simulací a modelováním proudění metanu z podzemí na povrch skrze horninový masiv. Pro vytvoření geometrického modelu pracovní oblasti byl použit softwarový nástroj Gambit, pro modelování proudění plynu bylo využito CFD software Fluent, ANSYS, Inc.

This dissertation thesis deals with the escape of dangerous mine gas, methane, from underground to the surface using numerical modeling of flow using the CFD program Fluent. Leaks of mine gases depend on many natural and mining-technical conditions. Situation is significantly worse with the closing of mines and thus the end of ventilation. One of the problems with which we can meet in the areas of end-mining activities in coal underground mines is the leakage of methane from remaining parts of coal seams. For the protection of the population has so far taken a number of measures to gradually reduce risk. Yet the current situation is generally rated as serious as these risks continue to exist. Exclusivity of this approach is to visualize and show how gas will behave in porous media model tested in these examples. Without the use of numerical simulation of flow, commonly known as CFD programs, practically we can never see and know the situation in the ground and thanks to the use of Fluent, we can theoretically modeled and then realize how environmental influences can alter and influence the flow from underground to the surface and immediate change conditions. Dissertation therefore responds to the need for understanding natural processes in this field, and therefore deals with the simulation and modeling of the flow of methane from underground to the surface through rocks. To create a geometric model of the working area was used Gambit software tool and for modeling the flow of gas was used CFD software, Fluent, ANSYS, Inc..