Szkoła Eksploatacji Podziemnej

Dokładna ocena oporu aerodynamicznego w sieciach wentylacyjnych kopalń jest niezbędna dla zapewnienia bezpieczeństwa i efektywności energetycznej, jednak tradycyjne metody pomiarowe są czasochłonne i obarczone niepewnością. W niniejszym badaniu przedstawiono nowatorską metodologię budowy cyfrowych modeli wentylacji podziemnych wyrobisk górniczych z wykorzystaniem skanowania LiDAR w połączeniu z automatycznym przetwarzaniem danych. Proponowana procedura obejmuje segmentację chmur punktów na sekcje, obliczenie parametrów geometrycznych oraz bezpośrednie wyznaczanie współczynników oporu, które są następnie eksportowane do oprogramowania VentSim. Podejście to zostało zweryfikowane w studium przypadku przeprowadzonym w polskiej kopalni węgla, gdzie zeskanowano i przeanalizowano bocznicę wentylacyjną o długości 369 m. Porównanie symulacji numerycznych z pomiarami in situ wykazało dużą zgodność, dla prędkości przepływu powietrza, spadku ciśnienia i całkowitego natężenia przepływu, podczas gdy większe odchylenia zaobserwowano dla pola przekroju poprzecznego. Metoda jest ograniczona potencjalnymi niedokładnościami w określaniu geometrii wyrobiska, co może prowadzić do błędów w obliczaniu współczynników oporu, szczególnie na skrzyżowaniach wyrobisk oraz na początku i na końcu skanowanych odcinków. Analiza chmury punktów, wyznaczanie współczynników oporu dla poszczególnych odcinków (segmentów), transformacja przestrzenna i redukcja chmury punktów, a także integracja z VentSim, oparte są na skryptach Pythona. Wyniki obliczeń można łatwo eksportować do innych programów obliczeniowych. Proponowane podejście umożliwia integrację z różnymi czujnikami i pozwala na przypisanie tej wartości bezpośrednio do danego odcinka (segmentu wyrobiska). Metoda może wspierać budowę cyfrowych bliźniaków dla kopalń lub tuneli podziemnych. Kody implementacyjne opracowanych algorytmów zostały również udostępnione do celów edukacyjnych i naukowych na licencji Modified GNU General Public License v3 (GPLv3).