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摘要:介紹了三維通風模擬仿真系統(tǒng)軟件,針對五虎山礦井提高產(chǎn)量時風量不足的問題,提出了改變主通風機參數(shù)的通風優(yōu)化方案,采用礦井三維通風模擬仿真軟件數(shù)值模擬了主要通風機性能參數(shù)改變后對五虎山礦井主要巷道通風量的影響,結合現(xiàn)場實際得到該礦的最優(yōu)通風方案。研究結果為今后五虎山礦井通風系統(tǒng)優(yōu)化提供了理論基礎和技術支持。
關鍵詞:礦井通風;主要通風機;三維通風模擬仿真;通風量;數(shù)值模擬;優(yōu)化
0引言
五虎山煤礦位于內(nèi)蒙古自治區(qū)巴彥淖爾盟阿拉善旗東部,礦井采用綜合機械化回采工藝,全部垮落法管理頂板。礦井通風方式為中央分列式,通風方法為抽出式,有4個進風井,分別為主斜井、副斜井、行人斜井、四層反斜井。有2個回風井,分別為9層回風斜井和12層回風斜井。礦井總進風量為13121m3/min,總排風量為13460m3/min,其中,9層回風斜井排風量為6808m3/min,負壓為2470Pa,12層回風斜井排風量為6567m3/min,負壓為2000Pa。五虎山礦井通風系統(tǒng)目前存在的問題是部分巷道通風量不足,嚴重影響了礦井的安全生產(chǎn)效率。針對五虎山礦井提高產(chǎn)量時風量不足的問題,提出了改變主通風機參數(shù)的通風優(yōu)化方案,采用三維通風模擬仿真軟件數(shù)值模擬了通風機性能參數(shù)改變后對五虎山礦井主要巷道通風量的影響,結合現(xiàn)場實際得到該礦的最優(yōu)通風方案。研究結果為五虎山礦井和類似情況礦井通風系統(tǒng)優(yōu)化提供了理論基礎和技術支持。
1礦井三維通風模擬仿真優(yōu)化軟件
礦井通風系統(tǒng)是礦井生產(chǎn)的重要組成部分,是礦井實現(xiàn)安全生產(chǎn)的保障。礦井三維通風仿真系統(tǒng)利用數(shù)值仿真技術可以科學、準確地分析通風系統(tǒng)存在的問題,并找出解決問題的最優(yōu)方案,是礦井通風系統(tǒng)優(yōu)化改造的有力工具。礦井三維通風模擬仿真系統(tǒng)是典型的AutoCAD與GIS完美結合的面向煤礦“一通三防”行業(yè)特定應用需求定制開發(fā)的專業(yè)軟件產(chǎn)品?;陟`活的樣式與巷道位置坐標實現(xiàn)通風系統(tǒng)圖、通風網(wǎng)絡圖、通風立體圖、防塵系統(tǒng)圖等通防專題圖形實體的繪制與管理?;趫D形特性可以靈活賦予或自動計算通風巷道分支與節(jié)點的各種屬性值與實測值,構建風網(wǎng)風阻數(shù)據(jù)庫。可實現(xiàn)新建礦山通風網(wǎng)絡系統(tǒng)設計、解算和礦井風流動態(tài)模擬;生產(chǎn)礦山通風網(wǎng)絡解算、通風現(xiàn)狀分析、通風系統(tǒng)調(diào)整方案設計與分析、通風系統(tǒng)風流動態(tài)模擬;任意風路固定風量、固定風壓、礦井風量按需分配解算及動態(tài)模擬。動態(tài)解算和模擬巷道貫通、新掘或廢棄巷道分支后通風系統(tǒng)的風流分配;自動根據(jù)風量要求反算調(diào)節(jié)風阻和調(diào)節(jié)風窗面積,動態(tài)模擬風門、風窗、密閉等通風構筑物設置和風量調(diào)節(jié)效果。計算并動態(tài)模擬井巷斷面或長度變化后通風系統(tǒng)的變化;可進行風機調(diào)速、反風計算和動態(tài)模擬。礦井三維通風模擬仿真軟件界面如圖1所示。
2數(shù)值模擬
2.1數(shù)值模型
針對五虎山礦井通風系統(tǒng)現(xiàn)狀,采用礦井三維通風模擬仿真軟件模擬主要通風機角度或運轉(zhuǎn)頻率的變化對周圍風路的影響。根據(jù)礦井通風阻力測定報告、主要通風機性能測定報告及當前礦井通風系統(tǒng)圖,建立了五虎山礦井通風系統(tǒng)網(wǎng)絡解算數(shù)值模型,表1、表2為當前通風系統(tǒng)數(shù)值模擬主要通風機參數(shù)運行工況及各主要巷道解算風量與實測風量對比。從表1、表2可看出,該通風系統(tǒng)網(wǎng)絡解算模型是較為接近礦井實際通風系統(tǒng)運行狀況的,可以用于通風系統(tǒng)模擬預測。表2中的0表示實測風量中礦上沒有這條巷道的實測值。
2.2模擬結果及分析
為提高礦井通風系統(tǒng)總風量,將9層主要通風機葉片角度設為13/15°,其他不變,進行通風網(wǎng)絡解算。表3—表5為經(jīng)礦井通風仿真系統(tǒng)模擬調(diào)整主要通風機參數(shù)后通風系統(tǒng)運行工況,主斜井、副斜井、各主要大巷、主要硐室等位置解算風量和解算阻力的數(shù)據(jù)。從表3可看出,改變9層煤主要通風機角度運行率后,模擬系統(tǒng)預測主要通風機壓力由2364Pa降低至2186Pa,而實際測量礦井負壓為2459Pa,與實際誤差僅為113Pa,誤差為4.5%,精度可以滿足預測分析要求。通過模擬預測,從表4可看出,改變主要通風機參數(shù)后,9層軌道(24)、011206工作面、12層軌道、9層軌道(5)、12層膠帶下山、盤區(qū)回風大巷、風硐、12層回風大巷、9層回風大巷、011206運輸巷、9層回風大巷(153)各處解算風量均有大幅增加。011206運輸大巷、9層軌道下山兩處解算風量變化較小。預測結果與實際情況相符,說明此方案可行。通過模擬預測,從表5可看出,9層軌道(24)、011206工作面、12層軌道、9層軌道(5)、12層膠帶下山、盤區(qū)回風大巷、12層回風大巷、9層回風大巷、011206運大巷、副斜井、主斜井各處解算壓力有較為顯著的增加。風硐、011206運輸大巷、9層回風大巷(153)、9層軌道下山各處解算壓力略有增加。預測結果與實際情況相符,說明此方案可行。
3結語
介紹了三維通風模擬仿真系統(tǒng)軟件,針對五虎山礦井主要巷道通風量不足的現(xiàn)狀,分析了五虎山礦井通風系統(tǒng)存在的問題,提出了改變主要通風參數(shù)的通風優(yōu)化方案,采用三維通風模擬仿真系統(tǒng)軟件數(shù)值模擬了通風機性能參數(shù)改變后對五虎山礦井主要巷道通風量的影響,為礦井通風系統(tǒng)主要通風機的調(diào)整提供了科學的方法,為今后主要通風機風量調(diào)整提供了經(jīng)驗。研究結果為今后五虎山礦井通風系統(tǒng)優(yōu)化提供了理論基礎和技術支持。
作者:石銀斌 單位:國家能源集團烏海能源有限責任公司