Горный институт УрО РАН (Пермь, Россия)
Семин М. А., зав. лабораторией, д-р техн. наук, seminma@inbox.ru
Колесов Е. В., научный сотрудник, канд. техн. наук
Попов М. Д., научный сотрудник, канд. техн. наук
Лузин Р. Д., инженер
Рассмотрены методологические аспекты разработки и параметризации трехмерных математических моделей проветривания карьеров на примере сложной системы близкорасположенных карьеров золоторудного месторождения в Амурской области, включающей множество чаш и отвалов. Описаны процедуры настройки и валидации CFD-модели по данным натурных наблюдений и экспериментальных измерений параметров газовоздушной среды. В качестве ключевых индикативных показателей предложено использовать предельную глубину естественного проветривания карьеров и матрицы корреляционных коэффициентов аэрогазодинамического взаимовлияния отдельных чаш и карьеров между собой.
Исследование выполнено при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования РФ в рамках государственного задания (№ 126012716039–2).
1. Луговский С. И., Дымчук Г. К., Дробот Б. Я., Аврамчук Р. Н. Вентиляция шахт и карьеров. – М. : Недра, 1964. – 307 с.
2. Бакланов А. А. Численное моделирование в рудничной аэрологии. – Апатиты : Изд-во Кольского филиала АН СССР, 1988. – 200 с.
3. Бакланов А. А. Определение распространения примесей в атмосфере карьера на основе математического моделирования // ФТПРПИ. 1984. № 5. С. 73–79.
4. Алоян А. Е., Бакланов А. А., Пененко В. В. Применение метода фиктивных областей в задачах численного моделирования вентиляции карьеров // Метеорология и гидрология. 1982. № 7. С. 42–49.
5. Козырев С. А., Амосов П. В. Пути нормализации атмосферы глубоких карьеров // Вестник МГТУ. Труды Мурманского государственного технического университета. 2014. Т. 17. № 2. С. 231–237.
6. Амосов П. В. Численное моделирование процесса проветривания карьера при вариации местоположения пылегазового облака // Известия вузов. Горный журнал. 2021. № 7. С. 5–15.
7. Амосов П. В., Козырев С. А., Назарчук О. В. Разработка компьютерной модели аэротермодинамики атмосферы карьера в ANSUS Fluent // Известия Санкт-Петербургского государственного технологического института (технического университета). 2018. № 44(70). С. 121–125.
8. Бублик С. А., Семин М. А. Математическое моделирование тепло- и воздухораспределения в карьерах при естественном проветривании // Горное эхо. 2022. № 1(86). С. 126–133.
9. Raj K. V., Fochesatto G. J., Bandopadhyay S. Air Temperature Inversions and its Impact on Natural Ventilation in Open pit Mines // Proceedings of the 15th North American Mine Ventilation Symposium. – Virginia, 2015.
10. Кобылкин С. С., Кобылкин А. С., Сис М., Альфа М. Б. Моделирование в ANSYS CFD процесса проветривания карьеров // Горная промышленность. 2024. № 4. С. 102–106.
11. Назарчук О. В. Влияние геометрических параметров и математического описания CFD-модели на пространственное распределение загрязняющих веществ внутри карьерного пространства, на примере программного комплекса ANSYS Fluent // Горная промышленность. 2024. № 6. С. 42–46.
12. Tukkaraja P., Keerthipati M., French A. Simulating temperature inversions in surface mines using computational fluid dynamics // Proceedings of the South Dakota Academy of Science. 2016. Vol. 95. P. 119–124.
13. Гендлер С. Г., Борисовский И. А. Оценка особенностей формирования температурных инверсий при открытой добыче полезных ископаемых в условиях Арктики // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2021. № 4. С. 59–75.
14. Борисовский И. А. Аэрологические обоснование комбинированных схем проветривания глубоких золоторудных карьеров арктической зоны России : дис. … канд. техн. наук. – СПб., 2023. – 149 с.
15. Гендлер С. Г., Борисовский И. А. Учет вариативности метеорологических параметров атмосферного воздуха при выборе способа проветривания глубоких карьеров Арктической зоны // ГИАБ. 2022. № 8. С. 38–55.
16. Kia S., Flesch T. K., Freeman B. S., Aliabadi A. A. Atmospheric transport over open-pit mines: The effects of thermal stability and mine depth // Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics. 2021. Vol. 214. ID 104677.
17. Wang Y., Du C. Distribution Law of the Temperature Inversion Layer in a Deep Open-Pit Mine // ACS Omega. 2021. Vol. 6. Iss. 12. P. 8693–8699.
18. Yi H., Kim M., Lee D., Park J. Applications of Computational Fluid Dynamics for Mine Ventilation in Mineral Development // Energies. 2022. Vol. 15. Iss. 22. ID 8405.
19. Казаков Б. П., Колесов Е. В., Накаряков Е. В., Исаевич А. Г. Обзор моделей и методов расчета аэрогазодинамических процессов в вентиляционных сетях шахт и рудников // ГИАБ. 2021. № 6. С. 5–33.
20. Flores F., Garreaud R., Munoz R. C. OpenFOAM applied to the CFD simulation of turbulent buoyant atmospheric flows and pollutant dispersion inside large open pit mines under intense insolation // Computers & Fluids. 2014. Vol. 90. P. 72–87.
21. ANSYS FLUENT Theory Guide. Release 18.0 / ANSYS, Inc., 2017. – 1034 p.