СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОСА В ЗАМОРАЖИВАЕМОМ ПОРОДНОМ МАССИВЕ, РЕАЛИЗОВАННОЙ В ПРОГРАММЕ FROZENWALL

Author:

Богомягков Александр Васильевич,Пугин Алексей Витальевич

Abstract

Ссылка для цитирования: Богомягков А.В., Пугин А.В. Совершенствование математической модели тепломассопереноса в замораживаемом породном массиве, реализованной в программе FrozenWall // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. – 2023. – Т. 334. – № 2. – С. 164-174. Актуальность исследований по разработке и численной реализации математических моделей тепломассопереноса в замораживаемых грунтах и породах в условиях строительства шахтных стволов обусловлена рядом технологических факторов и особенностей организации данного процесса. Корректный расчет искусственного замораживания пород для конкретных практических случаев оказывается невозможен без учета таких факторов, как переменный режим работы замораживающих колонок, наличие двух контуров замораживания, различная длина питающих труб замораживающих колонок, теплообмен с пространством шахтного ствола переменной глубины, образование каверн в объеме замороженных пород вследствие вывалов породы, тепловыделение от твердеющего цементного раствора, фильтрация поровых вод. Представляет интерес описание и анализ особенностей реализации данных факторов на примере модели тепломассопереноса, исполненной в специализированной программе FrozenWall, предназначенной для теплотехнического расчета замораживания пород и разработанной при участии авторов статьи. Цель работы состоит в описании и анализе внесенных улучшений в модель и алгоритмы программного обеспечения FrozenWall в ходе проведения работ по контролю состояния ледопородного ограждения на строящихся вертикальных стволах калийных рудников. Объектом исследования являются влажные горные породы, подверженные тепловому влиянию системы искусственного замораживания при строительстве вертикальных шахтных стволов. Методы включали экспериментальное измерение температуры в контрольно-термических скважинах, обработку полученных данных, математическое моделирование процесса искусственного замораживания пород, параметризацию модели теплопереноса в породах по данным натурных наблюдений посредством решения обратной задачи Стефана. Результаты. В ходе проведенной модернизации в программе FrozenWall были добавлены алгоритмы, учитывающие такие технологические факторы, как нестабильная работа замораживающих колонок, наличие двух контуров замораживания, различная длина питающих труб замораживающих колонок, теплообмен с пространством шахтного ствола в случае его затопления, образование каверн в объеме замороженных пород вследствие вывалов породы, тепловыделение от твердеющего цементного раствора в строящемся стволе, плоскопараллельная фильтрация поровых вод. Посредством программного учета этих факторов становится возможным разрабатывать новые технические мероприятия, нацеленные на повышение энергоэффективности и безопасности углубки шахтных стволов в обводненных горных породах, снижение вероятности возможных аварийных ситуаций.

Publisher

National Research Tomsk Polytechnic University

Subject

Management, Monitoring, Policy and Law,Economic Geology,Waste Management and Disposal,Geotechnical Engineering and Engineering Geology,Fuel Technology,Materials Science (miscellaneous)

同舟云学术

1.学者识别学者识别

2.学术分析学术分析

3.人才评估人才评估

"同舟云学术"是以全球学者为主线,采集、加工和组织学术论文而形成的新型学术文献查询和分析系统,可以对全球学者进行文献检索和人才价值评估。用户可以通过关注某些学科领域的顶尖人物而持续追踪该领域的学科进展和研究前沿。经过近期的数据扩容,当前同舟云学术共收录了国内外主流学术期刊6万余种,收集的期刊论文及会议论文总量共计约1.5亿篇,并以每天添加12000余篇中外论文的速度递增。我们也可以为用户提供个性化、定制化的学者数据。欢迎来电咨询!咨询电话:010-8811{复制后删除}0370

www.globalauthorid.com

TOP

Copyright © 2019-2024 北京同舟云网络信息技术有限公司
京公网安备11010802033243号  京ICP备18003416号-3