收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

金川矿井通风系统仿真及其应用研究

赵千里  
【摘要】: 金川矿井是我国井下无轨现代化开采的大型矿山,主通风系统采用多机并串联抽、压联合微正压通风系统。无轨机械排放的尾气不仅严重污染采场和运输中段工作环境,而且严重影响作业人员的身心健康。尤其2005年初14行主回风井出现故障后,矿井通风系统的供风、用风和回风三区处于严重的不匹配状态,作业环境急剧恶化,作业效率、生产能力大幅度降低,尤其1150和1000m主运输水平,几乎没有新鲜风流,中心溜井附近基本处于低风状态,温度较高;另风流循环和反向严重,主斜坡道季节性或常年出现反风现象,盘区回风系统阻力增大,有效回风量明显减小,通风网络复杂,风流管理困难等。 针对金川矿井通风系统所存在的技术问题,开展了矿井通风仿真系统理论研究,该矿井通风仿真系统已在在金川矿井得到了应用,在通风系统优化改造方面取得了良好的经济效益和环境效益,改变了金川矿井通风系统中存在的风量不足、反风、循环风、作业场所污染严重等问题。该研究获得的主要技术创新点和结论如下: 通过本课题研究而得出的主要结论如下: (1)若机站位置或风机功率选择不合理,会导致机站风路的旁侧风路发生风流逆转。在旁侧风路上若无其它通风动力或循环体外的通风动力又不够,则势必导致该旁侧风路风流反向,形成通风网络单向回路,造成一切通路算法都失效。要控制单向回路的出现或者减少单向回路对通风系统的影响程度,须对多级机站的位置设置进行优化,消除旁侧风路或循环风;在旁侧风路中或循环体外增设通风动力,消除旁侧风路风流逆转形成循环风;旁侧风路或循环风消除后,一切通路算法都可有效。 (2)利用有向图不能系统、完整、准确地确定所有角联结构;角联风路仅取决于通风网络所对应图的拓扑关系,与通风系统的各种参数无关;角联分支的风阻发生变化时,不但能导致分支自身以及网络的其它分支的风量发生变化,而且还会导致其它分支的流向发生变化;角联风路具有不稳定性,但是如果角联分支的流向变化无负面影响时,通风网络中如果存在角联风路,将会增加网络整体的稳定性和可靠性,而且还会降低网络的总风阻。 (3)矿井通风系统图和通风网络图只能反映通风系统的拓扑关系,而不能反映其数量关系。但金川矿井风网特征图不仅能反应风网图的节点关系、回路关系、割集关系、通路关系,还能反映每条风路的风量、阻力、功耗的大小;它既能反映通风系统的技术管理水平,又能反映通风防灭火的技术途径。与风网图相比,特征图更形象、更直观,而且是定量化,尤其在反映通路与割集方面更高一筹。 (4)根据对矿用空气幕隔断、引射、增阻理论模型的研究以及对其研究结论的仿真验证和现场应用测试可知,矿用空气幕具有引射风流替代机站通风、隔断风流替代风门、增减阻替代调节风窗技术。 (5)多、单机并联空气幕供风器的出口断面积、风机的叶片角度、空气幕射流轴线与巷道轴线的夹角等对空气幕阻隔和引射风流的能力有很大影响。对于阻隔风流空气幕, S c越大,空气幕抵抗干扰气流的能力和节约动力方面的性能越好,但是由于受到现场条件、风机能力、允许风速等因素的制约, S c有一个限定范围。而对于引射空气幕,缩小引射器出口的断面积会增加出口风流的动能,从而增加其在巷道内的引射风量;但另一方面却增加了空气幕的工作阻力,减少了风机风量,当后者的影响超过了前者时反而会减少引射风量。 获得的主要技术创新点如下: 1、通过现场普查、参数测试,并综合应用通风网络理论、集合论、图论以及计算机技术,研制开发了金川矿井通风仿真模拟系统,实现了矿井通风信息处理与图形的交互及仿真模拟技术。 2、利用金川矿井通风仿真模拟技术和多单机矿用空气幕理论模型,建立了金川矿井空气幕引射风流替代机站技术、空气幕隔断巷道风流替代风门技术、空气幕增减巷道风阻替代风窗技术,成功地解决了大型无轨运输巷道无法安置机站、风门和调节窗的技术难题。 3、利用金川矿井通风仿真技术,对金川矿井进行了仿真应用,并提出了一系列优化改造方案: (1)用金川矿井通风仿真系统模拟运算、验证了井下机站对旁侧风路的影响,并提出了解决旁侧风路的可行方案; (2)用金川矿井通风仿真系统的角联风路自动识别模型,研究分析了金川二矿区复杂通风网络中的角联风路及其影响,并提出了解决角联风路的一套技术方案; (3)用金川矿井通风仿真系统分析确定了1150水平通风问题的解决方案,并仿真模拟了这一方案; (4)用金川矿井通风仿真模拟技术,研究分析了金川二矿区1300、1350两机站移位和1150主回风道的TB9、TB10等四机站移位对周围风路的影响,并从中提出了最佳移位方案,同时仿真模拟了这一方案。 4、利用矿用空气幕在巷道中形成气幕隔断风流这一技术,较好地解释了金川二矿区主回风巷道为什么安置了两道并联风机,回风效果一直不理想这一现象。其主要原因是在巷道中形成了两道气幕,增大了风阻,阻碍了回风。并提出了将并联风机改串联风机的技术方案。 本研究有待于继续开展的主要研究工作如下: (1)应当对地面及井下一年四季风流温度变化规律,围岩表面温度变化规律,湿度变化规律,气压变化规律等进行连续监测,确定适合二矿区的自然风压变化规律及计算公式。 (2)基于无向图的角联分支自动识别问题的研究。目前已有基于有向图的角联分支自动识别数学模型和软件,但在科研实践中我们发现,基于有向图的角联分支自动识别算法在有些情况下无法确定全部角联结构,有必要对基于无向图的角联分支自动识别问题进行研究。 (3)在通风网络解算方面,研究解决无初值迭代计算问题、因巷道风速太小导致阻力测试误差较大问题、2次扇风机特性曲线导致的网络解算假收敛问题。 (4)矿井通风是矿山消防安全的重要工作,因此应增加矿井火灾仿真模拟系统的研究,以更好的指导矿山消防安全工作。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 霍丽萍,张兆文;合理核定矿井通风能力的探讨[J];山西煤炭;2002年03期
2 黄光球,陆秋琴,李金成;用粗糙集理论确定矿井通风经验公式的方法[J];化工矿物与加工;2003年07期
3 李秋东;;浅谈矿井通风经济效益问题[J];煤炭经济研究;1985年04期
4 王恺德;降低矿井通风阻力与防止煤层自燃[J];煤;1994年01期
5 陆秋琴;矿井通风中经验公式确定的遗传规划方法[J];西安科技学院学报;1997年02期
6 祝启坤;矿井通风系统的二级模糊综合评判[J];武汉化工学院学报;1997年01期
7 沈汉年;矿井通风阻力测定中位能计算方法初探[J];工业安全与环保;1999年04期
8 谢贤平,冯长根,王红绪;矿井通风设计的智能化研究[J];有色金属;2000年02期
9 华臻,范辉,李晋江,刘敬云,靳钟铭;虚拟现实在矿井通风中的可控可视化应用[J];煤矿机电;2003年05期
10 鲍侠杰;丰山铜矿矿井通风优化技术研究[J];湖南有色金属;2004年06期
11 牛贵明;宁武县东寨镇石辉沟煤矿矿井改扩建方案[J];山西焦煤科技;2005年11期
12 杨兴;;论矿井通风系统的可靠性[J];化工之友;2007年11期
13 ;准确控制矿井通风的自动装置[J];煤矿安全;1972年04期
14 ;关于推广矿井通风经验以及研究解决若干问题的建议[J];工业安全与环保;1977年03期
15 王英敏 ,王福成 ,栾昌才 ,孙熙;矿井通风局部阻力的研究[J];煤矿安全;1983年03期
16 王启晋;;矿井通风的新发展与新观念[J];陕西煤炭;1987年02期
17 沈斐敏;;矿井通风质量标准评定的综合评判[J];西安科技大学学报;1987年02期
18 郁钟铭,伍宇光;层次分析法(AHP)在矿井通风系统方案优化中的应用[J];贵州工业大学学报(自然科学版);1997年05期
19 熊万峰;团溪锰矿矿井瓦斯的性质及其预防措施[J];中国锰业;1994年02期
20 祝启坤;衡量生产矿井通风系统质量指标的探讨[J];武汉化工学院学报;1995年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李建新;江广鑫;姜海滨;;矿井通风仿真系统的研究与应用[A];开滦矿区采矿技术与实践文集[C];2009年
2 王海桥;陈世强;郝小礼;;工业通风空调与矿井通风空调的差异[A];全国暖通空调制冷2010年学术年会资料集[C];2010年
3 王幸;;矿井通风设计与管理智能化设想[A];2010'中国矿业科技大会论文集[C];2010年
4 李文节;周婷;;矿井通风网络解算的现状与展望[A];煤矿机电一体化新技术2011学术年会论文集[C];2011年
5 赵梓成;谢贤平;;矿井通风优化理论与技术进步[A];中国有色金属学会第三届学术会议论文集——科学技术论文部分[C];1997年
6 华臻;范辉;李晋江;刘敬云;靳钟铭;;虚拟现实在矿井通风中的可控可视化应用[A];煤矿机电一体化新技术及装备学术研讨论文专集[C];2003年
7 崔根全;;矿井通风不良的危害与防治[A];第十六届六省矿山学术交流会论文集[C];2009年
8 杨磊;姚江;孙豁然;柳小波;;基于ObjectARX开发的矿井通风软件研究与实现[A];2004年全国矿山信息化建设成果及技术交流会论文集[C];2004年
9 许天国;杨磊;孙豁然;;基于Object ARX在CAD下自动绘制矿井通风三维实体图[A];2004年全国矿山信息化建设成果及技术交流会论文集[C];2004年
10 魏乐平;;矿井通风安全监控系统的监察[A];江西省煤炭工业协会、江西省煤炭学会二○○四年工作暨学术年会学术论文集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张仕和;突出矿井采掘接替与通风系统的动态模拟及优化[D];中国矿业大学;2012年
2 倪景峰;矿井通风仿真系统可视化研究[D];辽宁工程技术大学;2004年
3 范京道;矿井风量波动与漂移的溯源分析研究[D];西安科技大学;2013年
4 范辉;基于虚拟现实技术的可控可视化矿井通风研究[D];太原理工大学;2007年
5 吴国珉;典型有色金属矿山矿井通风系统优化与防尘技术研究[D];中南大学;2008年
6 王洪德;基于粗集—神经网络的矿井通风系统可靠性理论与方法研究[D];辽宁工程技术大学;2004年
7 胡汉华;金属矿山热害控制技术研究[D];中南大学;2008年
8 赵千里;金川矿井通风系统仿真及其应用研究[D];北京科技大学;2007年
9 王俭;基于安全分区的通风瓦斯风险控制研究[D];西安科技大学;2008年
10 丁翠;矿井巷道风流状态“关键环”实验与数值研究[D];中国矿业大学(北京);2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 吴风国;矿井通风系统安全评价与优化研究[D];河南理工大学;2012年
2 张明旭;基于仿真技术的矿井通风自动调节研究[D];昆明理工大学;2009年
3 陈珊珊;矿井通风辅助设计系统的设计与实现[D];北京邮电大学;2012年
4 胡耀锋;基于粗集与遗传算法的矿井通风安全评价应用研究[D];河北工程大学;2012年
5 余伟伟;矿井通风信息处理系统中主要通风机优化选型模块开发[D];河南理工大学;2012年
6 屈世甲;矿井通风基础数据获取及网络图优化方法的研究[D];西安科技大学;2010年
7 易志根;矿井通风监控系统设计与开发[D];中南大学;2010年
8 陈刚;基于B/S共享模式矿井通风系统可视化研究及应用[D];江西理工大学;2011年
9 魏亚兴;矿井通风井巷热交换规律数值试验研究[D];中南大学;2012年
10 季现伟;基于三维条件的矿井通风网络解算系统研究[D];昆明理工大学;2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 任润山 薛喜忠;邯矿集团实现安全生产两周年[N];邯郸日报;2009年
2 欣华;晋煤集团赵庄矿井竣工投产[N];中国矿业报;2007年
3 通讯员 刘统莉;王洼煤业公司通过自治区“双百工程”验收[N];固原日报;2009年
4 孙非;全国首个仿真煤矿教学基地落户兰州[N];地质勘查导报;2008年
5 周春燕;松藻煤电建立矿井通风智能管理系统[N];经理日报;2008年
6 王红斌;王庄矿依靠科技打造安全型矿井[N];经理日报;2008年
7 本报记者 赵加积 通讯员 张建林;西山煤电多项技术研发获重大突破[N];中国工业报;2009年
8 王红斌;王庄矿依靠科技打造安全型矿井[N];科技日报;2005年
9 丛妍;鞍山一企业研制出煤矿瓦斯预警系统[N];经理日报;2006年
10 郭维新;五阳煤矿强化措施确保全年生产任务[N];长治日报;2006年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978