Труды КНЦ (Естественные и гуманитарные науки вып.3/2025(4))

Если проварьировать указанные на рис. 2 параметры (L* — от 100 до 500 м; в — от 10° до 80°; H — от 100 до 700 м), то с использованием простейших тригонометрических соотношений несложно показать следующее: чтобы иметь возможность одновременно моделировать все три режима проветривания, следует рассматривать неглубокие карьеры (100-200 м) с размерами подошвы 400-500 м. При создании геометрической модели карьера в программе COMSOL [35, 36] пространственный шаг сетки построения (не расчётной) по осям X и Y принят равным 25 м. Высота уступов принята равной указанному размеру, ширина рабочей (транспортной) горизонтальной площадки соответствует выбранному углу откоса. Остальные геометрические параметры модели карьера приведены в табл. 1. Таблица 1 Варьируемые параметры модели при фиксированных Н (150 м) и L* (500 м) Variable model parameters at fixed H (150 m) and L* (500 m) Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Естественные и гуманитарные науки. 2025. Т. 4, № 3. С. 14-32. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Natural Sciences and Humanities. 2025. Vol. 4, No. 3. P. 14-32. № п/п Угол откоса борта карьера в Длина карьера L, м L/H Схема проветривания по [34, с. 33-35] 1 ~10,6 2100 14 Прямоточная 2 ~20,6 1300 8,7 Рециркуляционно -прямоточная 3 ~31,0 1000 6,7 Практически рециркуляционная 4 45,0 800 5,3 Рециркуляционная 5 ~56,3 700 4,7 То же 6 ~63,4 650 4,3 « Цель исследования — на базе метода численного моделирования изучить процесс проветривания карьеров, классифицируемых при проведении взрывных работ по различным схемам проветривания, с учётом механизмов плавучести и фоновой стратификации. На текущем этапе не ставилась задача построения полноценной научной модели, интересен был анализ механизмов проветривания карьеров/котловин в условиях Севере, где продолжительные устойчивые стратификации атмосферы существенно меняют картину. По этой причине авторами использована описанная ниже упрощённая модель, позволяющая отследить эффект указанных в цели исследования механизмов. Для выполнения численных экспериментов под обозначенную цель исследований в программе COMSOL построены шесть вариантов геометрий карьеров с основными геометрическими параметрами (см. табл. 1). Численная модель, включающая физику процессов с учётом механизмов плавучести и атмосферной стратификации и набором краевых условий, подробно изложена в публикации авторов [37], в которой дан обзор литературных источников по применению неспециализированных программных продуктов (ANSYS, COMSOL, FLOWVISION) к исследованиям в рудничной аэрологии и процессов пыления на объектах горнопромышленного комплекса. Применительно к изучению процессов проветривания карьеров были отмечены публикации специалистов учебных, научных и промышленных организаций [38-47]. Коротко напомним основные положения используемой математической модели. Основные уравнения модели и краевые условия Система основных уравнений аэротермодинамики и переноса загрязнений в объёмной постановке представлена авторами в статье [37]. Здесь же приведём систему уравнений в двухмерной постановке (координаты X -Z ), которая реализована в данном исследовании, используя обозначения и терминологию программы COMSOL [35, 36]: ды ды ды дп д f д ы д f д ы ч ( 1а) р ----- hры----- h pw — = -------- 1 ----- ді дх дг дх дх дг © Амосов П. В., Бакланов А. А., 2025 19