测风求阻法解算矿井复杂通风网路

目前广泛应用的解算矿井复杂通风网路方法是以风网的各分支风阻值和扇风机工作特性参数作为解算基础数据,而获得风网各分支的风阻值是费时费力的。为此,本文提出了通过测算风网风量求分支风阻的方法解算矿井复杂通风网路。从理论上分析了以分支风阻为未知数的线性方程组建立过程及方程组解存在的唯一性。用BASIC语言编写了测风求阻法解算复杂通风网路的计算机程序,并在超群386微机上通过。通过具体实例说明程序的实用性。该解算方法与其它解算方法不同的是本法以风网的风量和扇风机工况点作为解算网路的基础数据,对生产矿井的通风网路解算更能显示其优越性。     

通风网络解算初始风量确定方法

矿井通风网络解算前,各分支风量的初值直接影向网络解算的速度和迭代是否收敛.分析了影响通风网络各分支风量分配的3个因素:网络拓扑结构、矿井总风量和分支本身的风阻;提出了确定通风网络解算初始风量的新思路,把通风网络的独立通路当作并联通风路线,利用矿井总风量和通路风阻计算各通路的风量,再分到每个分支中.通过一个网络图示例说明了使用该思路提出的方法,给出了通风网络解算初值与网络解算真值的误差,除角联分支外都不超过20％.     

矿井通风系统风量变化的可叠加性

 对控制方程为线性的物理现象存在着线性叠加原理。保持其他因素不变,通风系统风量变化与风阻变化之间是一种复杂的非线性关系,因而不能直接应用线性叠加原理。然而,以泰勒公式的应用为基础,通过将非线性方程线性化,则通风系统风量变化与风阻变化之间存在一定程度的可叠加性,即当风阻变化较小时通风系统内某些分支风阻单独变化所产生的通风系统风量变化的叠加总近似等于这些分支风阻同时变化所产生的通风系统风量变化。这种可叠加性的误差随着风阻波动幅度的增加而增加。通风系统的可叠加性对于通风系统风量波动的估计和通风系统风量波动的原因识别都具有重要意义。然而,对于大型复杂通风网络,叠加误差随风阻改变分支数以及随风阻改变量的变化而变化的定量描述关系仍需进一步深入研究。     

矿井通风系统灵敏度分析

从风阻和自然风压两方面考虑,分别对分支风量对风阻的灵敏度以及分支风量对自然风压的灵敏度进行了分析.前者通过求解灵敏度微分方程组,得出灵敏度矩阵,根据矩阵的性质,可以对每一条分支的风流稳定、整个通风网络的稳定作出判断;后者从灵敏度的定义入手,应用线性伴随网路法进行计算,得出灵敏度为自然风压所在分支的动力消耗与i分支中空气动力消耗之比值,为判别风流反向提供了一定的依据.     

存在风阻未知分支的大规模复杂通风网络解算方法

在一个复杂的地下矿通风网络中,通常存在风阻或风量无法直接通过工程的方法事先测量出来的分支,为复杂通风网络中分支风流特征突然改变的原因推断带来了相当大的困难。为了解决此问题,利用通风系统节点风量平衡定律、回路风压平衡定律和通风系统中其风阻值或风量值可事先测量出来的部分分支的信息,重新构建了通风系统风网解算模型,通过对该模型的严密理论推导,获得了一种新的风网解算方法．该算法还可进行通风系统漏风点辨识。     

矿井通风网路的增阻优化调节

一、序言井下各需风地点的风量必须保质保量供给。然而,任何通风网路中,各需风地点的自然分风量不可能恰巧与它们的需风量完全吻合,会出现有的地方风量过剩,有的地方风量不足。为此,必须进行风量调节,即在通风网路的某些分支巷道中,采取适当的控制措施,以使各需风地点的风量得到保障。这是矿井通风技术管理以及通风设计中的一项很重要的内容。     

节点风压解算通风网络的改进方法

当通风网络存在按需供风的分支且用节点风压法对通风网络进行解算时,将按需分风带来的节点风量代数和归零误差(又称不平衡差)全部集中在那些按需供风分支上,这给风量调节实施带来一定的困难,因为这些分支常常是工作场地.为解决此问题,提出了一种新的节点风压法通风网络解算思路.该思路通过使所有节点风量代数和归零误差的平方和最小化,建立了节点风压法通风网络解算模型,并获得了一种新的节点风压法风网解算算法.解算结果表明:若某节点的不平衡差恰好为0,则该节点相关分支不需进行风量调节;否则,与该节点相关的分支需要进行风量调节来消除该不平衡差.这样一来,可将最小不平衡误差根据工程实际需要分散到所有或部分节点的相关分支上,而不是将不平衡差完全集中在少数按需供风分支上.该方法理论上考虑到了通风系统按需供风分支的存在,具有理论完善、结果正确、可降低风量调节实施的难度的特点.图1,参11.     

北钢一号矿井通风纲路电模计算机

根据通风网路和电路相似原理所做成的通风网路电力模拟计算机具有很大的优越性,它不仅可以用来计算矿井的总风阻、风量、与风压,而且还可以预先确定矿井改建后的通风效果。由此看来它是通风工作者的有力工具,对解决矿山通风实际问题以及对通风教学都具有重大的意义。     

矿井通风网路网孔选择程序的扩展

本文在用计算机解算矿井通风网路时,扩展了传统方法——“最小生成树”理论中自划网孔时所没有顾及的方面,重新编制了网孔选择程序,从而增大了计算机解算通风网路的能力。用传统方法所编制的程序有一个重要的特点,即在网路中固定风量分支数(NBFIXQ)与扇风机分支数(NBFAN)之和必须限制在小于或等于所需的独立网孔数(NM),即NBFIXQ+NBFAN≤NM。本文针对矿山生产中可能遇到的几种不能满足上述限制条件的通风网路使用了分支修改的方法并重新编制网孔选择程序。在圈划网孔时,将过多的扇风机分支转化为普通分支,这样在每个网孔中仍然只包含一个固定风量分支或一个扇风机分支。而在网路迭代计算开始之前,将这些修改的分支再恢复成扇风机分支,从而不影响网路迭代计算。考虑节省机时,在程序中首先顺序识别网路各节点相关联的分支类别,然后比较扇风机分支数与固定风量分支数之和与独立网孔数,发现有过多的扇风机分支时,即对各扇风机分支进行阻力比较,将阻力最小的扇风机分支修改为普通分支,使网孔选择得以继续进行。对于不易明显识别的情况,安排在对网路最小生成树检查过程中确定。用这种方法编制的程序使原来的限制条件NBFAN+NBFIXQ≤NM变为NBFIXQ≤NM,因而使计算机自动选择网孔的范围大大扩展。由于修改的扇风机分支是阻力小的分支,故仍然保持最佳收敛性。新编程序已在金属矿山通风网路分析中使用,效果良好。文中也列举了改进程序的框图和应用实例。     

测风求阻法的原理及实现

矿井通风系统内巷道的风阻是进行通风管理的重要基本参数。常用的获取风阻的方法是通风阻力测定,而单靠阻力测定获得通风网络中所有分支的风阻是一项艰巨的工作。文中在分析风网风量、风阻、风压关系的基础上,提出了通过测定风量得到部分分支风阻的方法,并实现了计算机的辅助计算。作为一种获得分支风阻的辅助手段,该方法计算简单,精度可靠,减小了测定的工作量,是适于现场应用的一种好方法。     

Use of booster fans in underground coal mining to advantage

A booster fan is an underground main fan which is installed in series with a main surface fan and used to boost the air pressure of the ventilation to overcome mine resistance.Currently booster fans are used in several major coal mining countries including the United Kingdom,Australia,Poland and China.In the United States booster fans are prohibited in coal mines although they are used in several metal and non-metal mines.A study has been undertaken to examine alternatives for ventilating an underground room and pillar coal mine system.A feasibility study of a hypothetical situation has shown that current ventilation facilities are incapable of fulfilling mine air requirements in the future due to increased seam methane levels.A current ventilation network model has been prepared and projected to a mine five years plan.“Ventsim visual” software simulations of different possible ventilation options have been conducted in which varying methane levels are found at working faces.The software can also undertake financial simulations and project present value total costs for the options under study.Several scenarios for improving the ventilation situation such as improving main surface fans,adding intake shafts,adding exhaust shafts and utilizing booster fans have been examined.After taking into account the total capital and operating costs for the five years mine plan the booster fan scenarios are recommended as being the best alternatives for further serious consideration by the mine.The optimum option is a properly sized and installed booster fan system that can be used to create safe work conditions,maintain adequate air quantity with lowest cost,generate a reduction in energy consumption and decrease mine system air leakage.     

综采工作面采空区漏风规律数值模拟

为得到综采工作面及其采空区的流场分布,基于通风网络理论推算得出采空区漏风阻力系数模型,该模型综合考虑采面的回采速度,顶板岩性,采空区倾向上顶板的沉降量等因素影响,利用FLUENT软件及其自适应网格技术,对国投新集能源股份有限公司刘庄煤矿121103工作面及其采空区漏风流场进行数值模拟,并对模拟结果与现场实测工作面风量分布进行比较,工作面风量分布趋势吻合较好.模拟结果表明:该工作面向采空区漏风主要发生在倾向0～25m区域内,在该区域内,漏入采空区内的风量有部分返回至工作面;在倾向25～215m区域内,工作面风量变化不大;采空区漏风流场等值线在倾向上并不是对称分布的,在采空区走向0～10m及倾向20～30m区域内存在低速区.     

独头巷道内瓦斯运移规律数值模拟

独头巷道内瓦斯异常出是引起煤矿井下瓦斯爆炸事故的主要原因之一.采用计算流体力学软件对独头端异常涌出后瓦斯在巷道中时空分布规律进行数值模拟研究.独头端的涌出速度采用幂函数的变化规律进行模拟.模拟过程监测了不同时刻巷道中心线瓦斯浓度分布情况以及巷道不同断面瓦斯浓度分布等值线图.模拟结果表明,巷道上部分瓦斯浓度比下部分瓦斯浓度大,瓦斯浓度沿巷道分为3个部分:先降低,后升高,然后又降低.涌出后一段时间瓦斯浓度降低部分非常短,整个瓦斯浓度是升高部分,且沿巷道长度方向基本呈直线升高.该研究对矿井瓦斯爆炸事故调查、通风风量调节、灾害预警以及应急救援具有一定的意义.     

基于气压计法的矿井通风阻力测定数据处理系统的程序设计

分析了传统矿井通风阻力数据处理方法的缺点,设计了一种矿井通风阻力测定数据处理系统VRDPS2.0,并应用于测定数据的处理与分析.该数据处理系统基于Visual Studio 2010开发平台,综合应用了矿井通风阻力测定技术与理论以及vb.net中数据录入、Excel Application对象、COM自动化等技术,实现...     

综掘工作面粉尘运移的数值模拟及压风分流降尘方式研究

针对综掘工作面产生尘量高,煤尘浓度大,降尘效率低的现状,结合流体力学、气固两相流理论和射流理论等相关理论,采用FLUENT模拟技术,研究"长压短抽"式除尘通风时掘进巷道中粉尘运移和分布规律,对比分析了压入风量、抽吸比及抽、压风筒口位置等通风参数对粉尘浓度及分布范围的影响,提出了压风分流通风方式,并对其降尘效果进行了模拟分析.     

不同参数对综放工作面尘流运动规律的影响

基于耦合的离散相模型,应用CFD软件对综放工作面内的尘流规律进行数值模拟,对比研究不同倾角、不同配风量、不同粒径粉尘参数对综放工作面粉尘浓度分布规律的影响,并与现场实测的粉尘浓度分布情况进行对比分析.结果表明,大倾角综放工作面内风流更趋于流向靠近煤壁的空间.倾角增加,呼吸性粉尘运动活跃.适当增大风量后,呼吸性粉尘易被风流携带,粉尘浓度降低明显,但风速过大易产生二次扬尘.     

高瓦斯综放工作面采空区瓦斯涌出规律

 针对山西某矿煤层瓦斯赋存特点及高瓦斯综放工作面开采条件,采用数值模拟和现场实测相结合的方法,研究了U+I 型通风采空区瓦斯流场以及瓦斯运移规律,分析了瓦斯涌出与产煤量和周期来压的关系。数值模拟结果表明;U+I 型通风可以有效降低回风巷和上隅角瓦斯体积分数;随着工作面推进,采空区后方形成的瓦斯富集带会不断扩大,回风侧后方瓦斯体积分数升高。现场实测结果表明:进风侧至工作面中部瓦斯体积分数变化幅度较小,靠近回风侧50 m 范围内瓦斯体积分数增加较快;绝对瓦斯涌出量与产煤量成近似线性关系,顶板初次来压后瓦斯涌出呈现周期性变化,经对比研究,数值模拟得到的瓦斯体积分数分布规律与现场实测结果相吻合;在采空区后方回风侧附近采用埋管抽放高浓度瓦斯是可行的,可以大量减少瓦斯涌出。     

7～9m急倾斜厚煤层Z型通风工作面的矿压显现规律

根据长沟峪煤矿煤层地质条件,结合7~9 m急倾斜厚煤层Z型通风工作面整体悬移组合支架的工作阻力变化特点,对开采块段顶板压力变化情况进行现场观测与数值模拟分析。结果表明:Z型通风工作面运输巷道和回风巷道的超前加强支护范围为距离工作面12 m范围;回风巷道应力集中区域为工作面上方6 m范围;合理的区段放煤高度为14 m。现场观测与数值模拟结果相符,为同类煤层顶底板移动规律及开采方法研究提供了依据。     

煤炭自燃火灾的预防

不正确的开拓、开采煤可能引起大量自燃火灾，在既定的生产条件下，矿井通风网路中漏风的数量与方向往往是煤炭自燃发展过程转化的决定性因素。为防止煤炭自燃火灾的发生，可采取防止漏风、预防性灌浆、封闭火区等有效措施。     

矿井通风系统变阻调节风量法的经济性探究

利用微分分析法，研究矿井通风系统通过改变工作风阻调节供风量的经济性，确定了影响因素，得出了判别变阻风量调节的经济性定量条件，针对井下实际情况提出联合变阻法和经济变阻比的概念，制定有效提高矿井通风系统变阻调节风量法的经济性途径。