Bir yer altı metal madeninde hesaplamalı akışkanlar dinamiği yöntemi ile havalandırma analizi ve değerlendirmesi
Ventilation analysis and assesment in an underground metal mine using the computational fluid dynamics method
- Tez No: 955354
- Danışmanlar: PROF. DR. GÜZİN GÜLSEV UYAR AKSOY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Maden Mühendisliği ve Madencilik, Mining Engineering and Mining
- Anahtar Kelimeler: Havalandırma, Havalandırma sistemleri, Hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD), Maden işletmeleri, Maden mühendisliği, Madencilik yatırımları, Madenler, Patlatma, Yer altı madenciliği, Ventilation, Ventilating systems, Computational fluid dynamics (HAD), Mining enterprises, Mine engineering, Mining investments, Mines, Blasting, Underground mining
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez kapsamında, mekanize bir yer altı metal madeninde havalandırma sistemlerinin performansı, Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) yöntemi kullanılarak üç boyutlu olarak incelenmiştir. Yer altı madenciliğinde güvenli ve verimli bir üretim ortamı sağlanabilmesi için temiz hava temini ve zararlı gazların etkin bir şekilde uzaklaştırılması büyük önem taşımaktadır. Bu bağlamda, klasik havalandırma hesaplarının yetersiz kaldığı noktalarda, gelişmiş sayısal modelleme yöntemleri önemli avantajlar sunmaktadır. Çalışma kapsamında seçilen yer altı metal madenine ait maden tasarımı detaylı biçimde modellenmiş, fan, galeri ve baca sistemleri dikkate alınarak hava debisinin dağılımı, hız ve basınç profilleri çıkarılmıştır. Modelleme süreci ANSYS yazılımı kullanılarak gerçekleştirilmiş; öncelikle geometri (maden tasarımı), daha sonra ise uygun mesh yapısı oluşturulmuştur. Hesaplamalarda sınır koşulları üretim faaliyetlerine uygun şekilde belirlenmiştir. Simülasyonlar üç ana senaryo altında gerçekleştirilmiştir: farklı termodinamik koşullar, patlatma sonrası gaz yayılımı ve yer altı yangını durumları. Özellikle yangın senaryolarında, dumanın galeri boyunca yayılımı, derişimi ve sıcaklık artışı analiz edilerek tahliye süreleri hesaplanmıştır. Üç farklı yangın noktası belirlenerek dumanın yayılma hızı ve derişim izleri değerlendirilmiştir. Ayrıca, patlatma işlemi sonrası oluşan gazların (özellikle CO ve NOx) dağılımı izlenmiş ve havalandırma sisteminin bu gazları ne kadar sürede tahliye edebildiği hesaplanmıştır. Elde edilen bulgular, mevcut havalandırma sisteminin belirli senaryolarda zorlandığını ve özellikle daha büyük yangın durumlarında hava akışının tersine dönebileceğini göstermektedir. Bu durum müdahale sürecini zorlaştırabilir. Ayrıca, mevcut fanların kapasite sınırına yakın çalıştığı ve alternatif hava yönlendirme stratejilerinin gerekliliği vurgulanmıştır. Bu tez çalışması, yer altı madenlerinde HAD tabanlı havalandırma analizinin hem normal işletme koşulları hem de acil durum senaryoları açısından nasıl kritik çıktılar sağlayabileceğini ortaya koymuştur. Çalışmanın özgün katkısı, yangın ve patlatma sonrası gaz dağılımı gibi gerçekçi koşullar altında üç boyutlu modellemelerin uygulanması ve elde edilen sonuçlara göre sistem iyileştirme önerilerinin sunulmasıdır. Aynı zamanda bu çalışma, yer altı maden işletmelerinde havalandırma sistemlerinin tasarımı, optimizasyonu ve acil durum planlaması konularında uygulamaya dönük yol gösterici niteliktedir.
Özet (Çeviri)
In the scope of this thesis, the performance of ventilation system in a mechanized underground metal mine was examined three dimensionally using the Computational Fluid Dynamics (CFD) method. Providing clean air supply and effectively removing harmful gases are crucial for ensuring a safe and efficient working environment in underground mining. In this context, advanced numerical modeling methods offer significant advantages where traditional ventilation calculations fall short. The mine design of the selected underground metal mine was modeled in detail, and flowrate distribution, velocity, and pressure profiles were obtained considering fans, drifts, and ventilation shaft systems. The modeling process was carried out using ANSYS software. Initially, the geometry (mine design) was created, followed by the generation of a suitable mesh structure. The boundary conditions were defined based on operational activities. Simulations were conducted under three main scenarios: differential thermodynamic conditions, post-blasting gas dispersion, and underground fire events. In particular, during fire scenarios, smoke propagation, concentration and temperature increase along the galleries were analyzed to calculate discharge times. Three different fire location were examined, and the rate of smoke propagation and concentration change were evaluated. Furthermore, the distribution of gases (especially CO and NOx) released after blasting was monitored, and the system's gas discharge performance over time was assessed. The findings indicated that the current ventilation system may have difficulties under certain scenarios and that airflow reversal may occur during bigger fire incidents. This may complicate emergency response. It was also emphasized that existing fans operate near capacity limits and that alternative ventilation management strategies are required. This thesis demonstrates the critical outcomes that CFD-based ventilation analysis can provide under both normal and emergency conditions in underground mines. Its original contribution lies in applying realistic scenarios such as fire and post blasting gas emissions through three dimensional modelling and offering system improvement recommendations based on the results. This study also serves as a practical guide for ventilation system design, optimization, and emergency planning in underground mining operations.
Benzer Tezler
- Kollu galeri açma makinelerinin veya benzer makinelerin cevher kazısında kullanımlarının araştırılması
Investigations into application of boom type machines for mineral excavation
HAKAN TUNÇDEMİR
Doktora
Türkçe
2002
Maden Mühendisliği ve Madencilikİstanbul Teknik ÜniversitesiMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NUH BİLGİN
- İzmit havzasının hidrojeoloji incelemesi ve yeraltısuyu akım modellemesi
An examination of the hydrogeology of the İzmit basin, and modelling of the groundwater flow
MERAL ERDOĞAN TOPÇUOĞLU
Doktora
Türkçe
2022
Jeoloji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. REMZİ KARAGÜZEL
- Optimization of energy consuption in iron steelmaking process by use of second law of thermodyynamics
Başlık çevirisi yok
EMRULLAH ÇAYIR
- O-asetilpeptidoglukan esteraz (APE1) enziminin tepkime mekanizmasının ın silico yöntemlerle aydınlatılması
Elucidation of reaction mechanism of APE1 enzyme with in silico methods
ZEYNEP AKSAKAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURCAN TÜZÜN
PROF. DR. FETHİYE AYLİN SUNGUR
- Spor lisesi ve diğer lise öğrencilerinin sosyal kaygı düzeyleri ile yalnızlık düzeyleri arasındaki ilişkinin incelenmesi
Investigation of the relationship between social anxiety levels and loneliness of sport high school and other high school students
BİRSEN DEMİRTOP
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
SporSivas Cumhuriyet ÜniversitesiBeden Eğitimi ve Spor Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HÜSEYİN FATİH KÜÇÜKİBİŞ
