Treffer: Numerical Simulation of Inrush Water Spreading Through a Mine: A Case Study of the Beixinyao Mine, Shanxi Province, China.

Studies on risk assessment and prediction of inrush water in mines are available, but the evolution process of water inrush events is unclear, which makes it difficult to formulate control and rescue measures. In this paper, a novel numerical simulation approach has been developed to calculate and analyze the spreading process for water inrush in a coal mine in Shanxi Province, China. Possible inrush scenarios for the mine were created based on the water-filling conditions, inrush risk analysis, and the mining works. A spatial model for the mine was constructed, providing the preconditions for numerical modeling. Furthermore, a coupling model for the water flows in the roadway and the goaf was created based on pipe-flow and non-Darcian seepage theories. A numerical solution was then used to resolve the spreading processes for the inrush. The proposed approach was verified through a model experiment for the roadways and a CFD simulation of the goaf. The simulation results for the water inrush scenarios reveal the mine areas susceptible to inundation; these areas can be delineated at different times. The inundation area is related to the mine structure and is mainly controlled by the position of the localized high and low elevation points. The time for inundation is affected by the cumulative water inrush. This study provides a method for assessing the inundation risk of a mine in the event of water inrush disasters. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

Resumen: Existen estudios sobre la evaluación de riesgos y la predicción de las irrupciones de agua en las minas, pero el proceso de evolución de las irrupciones de agua no está claro, lo que dificulta la formulación de medidas de control y rescate. En este trabajo, se ha desarrollado un novedoso enfoque de simulación numérica para calcular y analizar el proceso de propagación de las irrupciones de agua en una mina de carbón de la provincia de Shanxi (China). Se crearon posibles escenarios de irrupción en la mina basados en las condiciones de llenado de agua, el análisis de riesgo de irrupción y los trabajos de minería. Se construyó un modelo espacial para la mina, que proporcionó las condiciones previas para la modelización numérica. Además, se creó un modelo de acoplamiento para los flujos de agua en la calzada y el pozo, basado en las teorías de flujo de tuberías y de infiltración no darciana. A continuación, se utilizó una solución numérica para resolver los procesos de propagación de la irrupción. El enfoque propuesto se verificó mediante un experimento de modelo para las calzadas y una simulación CFD del pozo. Los resultados de la simulación para los escenarios de irrupción de agua revelan las áreas de la mina susceptibles de inundación; estas áreas pueden ser delineadas en diferentes momentos. La zona de inundación está relacionada con la estructura de la mina y está controlada principalmente por la posición de los puntos de elevación alta y baja localizados. El tiempo de inundación se ve afectado por la entrada de agua acumulada. Este estudio proporciona un método para evaluar el riesgo de inundación de una mina en caso de catástrofe por entrada de agua. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

Zusammenfassung: Es gibt zwar Studien zur Risikobewertung und Vorhersage von Wassereinbrüchen in Bergwerken, aber der Entwicklungsprozess von Wassereinbrüchen ist unklar, was es schwierig macht, Kontroll- und Rettungsmaßnahmen zu entwickeln. In diesem Beitrag wurde ein neuartiger numerischer Simulationsansatz entwickelt, um den Ausbreitungsprozess von Wassereinbrüchen in einem Kohlebergwerk in der Provinz Shanxi, China, zu berechnen und zu analysieren. Auf der Grundlage der Wasserfüllungsbedingungen, der Risikoanalyse des Wassereinbruchs und der Bergbauarbeiten wurden mögliche Einbruchszenarien für das Bergwerk erstellt. Es wurde ein räumliches Modell für das Bergwerk erstellt, das die Voraussetzungen für die numerische Modellierung schafft. Darüber hinaus wurde ein Kopplungsmodell für die Wasserströme entlang der Fahrwege und im Bruchfeld auf der Grundlage von Rohrströmungs- und nicht-Darcy Sickertheorien erstellt. Eine numerische Lösung wurde dann verwendet, um die Ausbreitungsprozesse für den Wassereinbruch zu lösen. Der vorgeschlagene Ansatz wurde durch ein Modellexperiment für die Fahrwege und eine CFD-Simulation des Bruchfeldes verifiziert. Die Simulationsergebnisse für die Wassereinbruchszenarien zeigen die für eine Überflutung anfälligen Grubenbereiche, die zu unterschiedlichen Zeiten abgegrenzt werden können. Das Überflutungsgebiet hängt mit der Grubenstruktur zusammen und wird hauptsächlich durch die Lage der lokalisierten Hoch- und Tiefpunkte bestimmt. Die Zeit der Überflutung wird durch den kumulativen Wassereinbruch beeinflusst. Diese Studie bietet eine Methode zur Bewertung des Überflutungsrisikos eines Bergwerks im Falle von Wassereinbruchskatastrophen. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

摘要: 矿井突水的风险评价与预测研究已经较多, 而突水的演变过程还不甚清楚, 给水害控制和紧急救援带来了困难。本文研究开发出一种新的计算和分析中国山西省北辛窑煤矿突水演化过程的数值模拟方法。基于矿井的充水条件、突水风险和采矿工程背景, 构建出该矿可能的突水情景。建立矿井的空间模型, 作为数值建模的前提条件。同时, 基于管道流和非达西渗流理论, 建立了巷道和采空区水流的耦合模型。然后, 用数值解刻画突水的演化过程。通过巷道的模型实验和采空区CFD模拟验证了提出的模拟方法。矿井突水情景模拟揭示, 了不同时间矿井易被淹没的区域。淹没区与矿井结构有关, 主要受局部高低点的位置控制。淹没时间受累积突水量影响。研究提供了一种矿井突水后评估淹没风险的方法。 [ABSTRACT FROM AUTHOR]

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