Simulation dynamique d’un ‘airblast‘ lors d’un éboulement souterrain

À cause des conséquences graves que peuvent engendrer les jets d’air lors d’un éboulement non contrôlé dans une mine, leurs simulations deviennent des outils précieux pour la prévention. La difficulté principale réside dans le fait que les phénomènes concernés sont essentiellement des écoulements de gaz compressibles transitoires. On considère ainsi trois phénomènes principaux :

• une compression initiale dans la chambre principale,
• l’écoulement à travers le déblais (‘muckpile‘), puis
• l’écoulement à travers les différents tunnels.

A2GC a développé un code de simulation pour les écoulements compressibles transitoires dans les tunnels, qui peut être couplé à d’autres modèles numériques simulant la compression dans la chambre principale et l’écoulement à travers le déblais.

La technique de résolution choisie pour résoudre les équations aux dérivées partielles de l’écoulement d’air à travers le tunnel est la méthode des caractéristiques en 1D. Elle permet de bien représenter les fronts de pression et de vitesse qui progressent à travers le tunnel, ainsi que de reproduire l’accélération de l’air au fur et à mesure qu’il progresse à travers le tunnel.

À titre d’exemple, les images suivantes montrent quelques résultats d’une simulation d’un ‘airblast‘. Dans cette simulation, l’éboulement est modélisé par un piston poreux (laissant passer l’air) qui tombe. Il n’y a pas de déblais dans cet exemple, ce qui explique les vitesses élevées obtenues dans le tunnel.

Vitesse et pression au milieu du tunnel (longueur totale de 200m)

Vitesse de l’air dans le tunnel au moment où la roche « arrête de tomber ».

La première image illustre bien les multiples rebonds des fronts de vitesse et pression. Ces rebonds sont un phénomène naturel de réflexion d’onde aux extrémités ouvertes de tunnels. Cet effet est appelé à s’atténuer si la modélisation du ‘muckpile’ est incluse, puis ce dernier agirait comme un amortisseur. La deuxième image montre le changement brusque de régime lorsque la roche finit sa chute (à environ 7s).

N’hésitez pas à nous contacter pour plus d’informations ou pour explorer les possibilités d’appliquer cette méthode à vos problématiques ! Nous serons intéressés d’en discuter avec vous.