矿井风网与采空区流场边界耦合模型与求解技术

为揭示煤矿巷道和采空区中整体风流的流动机理,通过将采空区漏风边界的流量添加到矿井通风网络,建立矿井风网与采空区流场的边界耦合模型。基于矿井通风网络的节点压力解算法与采空区渗流场的有限元求解法,研究矿井风网与采空区流场边界耦合模型的迭代求解流程。分析基于线性渗流模型求解采空区非线性渗流模型的方法及控制方程组,用PARDISO作为耦合模型中大型稀疏线性方程组的求解器的软件开发接口。采用VC++与ObjectARX编写相应的模拟软件(简称i-MVS)模拟2个算例,验证模型的有效性与性能。研究结果表明:采空区流场的模拟需要矿井通风网络的解算结果为其提供压力边界条件,对新的矿井通风网络的解算又需要采空区流场的模拟结果来提供漏风边界上的流量,两者之间形成了相互依赖的耦合关系;耦合模型中的新风网是一个含有边界流量的不闭合网络,必须采用矿井通风网络的结点压力法进行解算;耦合模型实现了矿井通风网络与多个采空区流场的集成求解,其计算量是常规采空区流场模拟的若干倍,采用PARDISO求解器实现了对耦合模型的高效求解;相比于常用的模拟煤矿采空区流场的方法,耦合模型的准确度提高了12%。     

平煤一矿通风系统优化改造方案

北二主要通风机负压已达2 867.5 Pa,三水平下延采区投产后暂时还将由北二风机担负,北二系统需要风量,通风阻力还将增加.北二风机能否满足其用风需求,系统是否稳定,这需要进行通风网络解算.对矿井通风系统进行了通风技术测定,针对不同时期通风系统提出了矿井通风系统优化改造方案.利用通风网络解算软件对各个方案分别进行了解算分析,并对各方案进行了对比分析,最后确定了最优矿井通风系统优化方案.所提出的通风系统优化方案,切合矿井生产实际情况,可以在保证矿井今后系统用风要求及稳定性的前提下,降低系统通风阻力,有效解决风速超限问题.这对保证矿井生产能力及矿井安全生产有着重要的实际意义.     

矿井通风设施外部漏风的检测方法研究

矿井外部漏风率大小是衡量主要通风机运行状况和通风管理水平的重要指标之一,其测定方法的选择是现场技术人员进行漏风测定时面临的首要问题。依据矿井通风原理,分析了各种外部漏风测试方法的原理、步骤、适用条件。以五沟煤矿外部漏风测定为实例,论述其方法选择的依据和过程。现场测试结果表明:在1#风机和2#风机运行状态下矿井外部漏风率分别为8.4%和7.85%,其中备用风机的装置漏风是主要的漏风源,必须采取有针对性的措施予以治理。测试结果对消除矿井漏风隐患、优化矿井通风系统提供科学的现场依据。     

矿井通风困难时期通风优化方案研究

针对陕煤澄合矿业有限公司二矿分公司矿井三水平延伸工程遇到的通风系统通风困难时期状况,文中在分析了矿井通风阻力分布特征和主要通风机性能特性的基础上,结合矿井三水平延伸工程即将完成主皮带斜井工程的情况,提出改善通风系统困难状况的2种方案,一是在东、西风井安装主通风机,进行双风机并联通风,二是利用主皮带斜井为回风井,其余井筒做进风井通风.经过分析发现,采用双风机并联通风存在有通风网络公共风路风阻大小与待选通风机风压之间存在相关性关系,澄合二矿风机并联工作不满足这一关系.经过通风网络解算,验证得出主皮带斜井回风可以改善通风系统困难状况,从而确定了这一较好方案,现场工程验证了所选择通风方案能够满足矿井安全生产要求.     

W型通风冒落采空区流场数值模拟计算

针对冒落采空区通风比较复杂的问题，基于非均质多孔介质漏风渗流方程建立了冒落采空区漏风流态的有限元数值模型．结合现场实例，对W形通风复杂边界形式的采空区风流规律进行了求解。从理论上描绘了W形通风采空区的风压分布等值线和流函数线（分布解），该计算方案对W形通风复杂边界条件仍能满足流网正交；求解方便迅速，可操作性好。指出W形通风采空区明显降低工作面两端风压羞，缩小漏风范围的效果。     

基于Ventsim的梁宝寺煤矿通风系统优化研究

矿井通风是煤矿安全开采基本保证,确保矿井通风系统高效、最优化是确保安全生产的通风管理重要任务,本文以梁宝寺煤矿通风系统为研究对象,采用了理论分析与Ventsim软件网络解算的综合研究方法,进行了通风阻力的测定、通风优化方案的提出及优选、通风网络解算以及最优通风方案的确定等研究。依据通风系统现状所存在的问题,提出了两个优化方案,从各方案的技术、安全和经济角度进行了详细论述和对比,通过系统分析研究得到更优方案进行改造,改造后通风阻力降低,进、用、回风巷及各个用风地点风量充足且未出现风速超限情况,并且节省了煤矿企业的成本开支,提升了矿井通风的稳定性。     

矿井"以风定产"的模型与方法研究

科学地进行“以风定产”是实现矿井安全生产的重要保证和前提之一。矿井实际供风量取决于主要通风机特性和井巷阻力特性的匹配性。“以风定产”的关键是,优化矿井采掘布局和网络结构;确定给定网络结构条件下的主要风机的最大实际供风能力。在提出“以风定产”的依据、原则基础上,明确了矿井需风量的计算方法,研究了“以风定产”的矿井总风阻模型和网络解算模型,提出了“以风定产”的步骤,提供了考虑瓦斯因素和保证风机安全运行条件下的矿井产量计算方法。     

矿井火灾模拟解算软件开发研究

为了研究矿井火灾时期矿井通风系统的稳定性,在充分考虑影响火灾时期矿井通风系统稳定性的多个因素后,以Mfire3.0内核基础,综合可视化编程,以矿井通风网络结算原理为理论基础,研究并建立了火灾模拟风网解算模块,从而构建了矿井火灾模拟解算仿真模型,编制了火灾时期矿井通风系统解算软件。系统介绍了矿井火灾模拟解算软件系统的原理及特色,阐述了模拟矿井通风整体网络所需要的调研内容,展示了矿井火灾模拟解算软件系统的原理和过程。最后,以瓦尔登矿实验数据为基础进行模拟解算,模拟数据与试验数据基本吻合,验证了火灾通风网络解算软件的解算结果的可靠性。     

高河矿鲍村风井及进回风大巷贯通方案研究

对潞安集团山西高河能源有限公司矿井通风阻力测定结果和矿井通风系统网络进行分析,依据北翼鲍村总进、回风大巷掘进衔接计划,拟定了一系列的巷道贯通节点。并通过矿井通风网络理论及相应的计算机软件进行模拟解算,对诸节点进行了较为科学的解算和分析,得到了巷道贯通前后,风量的变化及对整个矿井的风量分配的影响,提出了贯通调节风量的方案,保证了矿井生产用风的需要,并为风井及巷道的贯通提供了数据支持。     

矿井通风在线监测及动态分析预警系统在打通一矿的应用

针对目前煤矿通风系统监测手段相对落后的情况,开发了"矿井通风在线监测及分析预警系统",并在打通一矿进行现场应用。通过采集相关传感器数据,结合通风网络拓扑结构图,实现全矿井通风网络的实时解算与监控,对井下发生的通风异常状况进行及时、准确报警;针对仿真中发现的W和W2风机风量分配不合理的问题,提出了通风系统优化方案并在现场进行实施,取得良好效果。     

SF6连续恒量释放法在矿井巷道漏风检测中的应用

 在矿井通风网络有较大漏风时,将形成结构复杂的通风网络,使采取通风系统的稳定性、可靠性受到一定程度的影响,若漏风通道连通火区,则可能带来极为严重的后果。运用SF₆连续恒量释放法,对北祖矿9211 风巷漏风情况进行测定,定性判断出有风流漏入9211 风巷。通过确定最短采样距离、采样时间及SF₆释放量等漏风测定参数,定量计算了漏入风量及漏风率的大小,结合SF₆气体浓度的变化,确定9211 风巷巷道内有两处漏风区域,进而为采取针对性的防治矿井漏风措施提供判断依据,同时为该矿火灾防治提供技术支持。     

“Y”型通风下采空区自然发火数值模拟

针对综采工作面"U"型与"Y"型通风特点,建立了多场耦合的采空区自然发火模型,开发了基于有限体积法离散的模型解算程序,结合实例研究了相同条件下"U"型与"Y"型通风对采空区自然发火的影响,给出了不同通风系统下的采空区压力场、速度场、氧浓度场以及冒落煤岩固体温度场的分布情况.对比研究表明:"Y"型通风增大了采空区的漏风量,扩大了较高浓度氧气的分布范围,从而导致采空区温度更高.最后分析了"Y"型通风下的采空区漏风变化特点.该成果对"Y"型通风下的采空区自然发火防治工作具有一定指导意义.     

姚桥煤矿西翼通风系统优化改造研究

针对姚桥矿西翼通风系统存在的通风网络不健全、采区通风困难、矿井漏风量大等问题,对矿井通风系统模拟解算分析后,提出了矿井通风系统优化改造方案。优化后新系统在技术上的有效性、经济上的合理性、安全上的可靠性以及通风系统总的技术、经济效果都得到了大幅度提高,满足了西风井新主通风机联网运行的条件。     

朱庄煤矿通风系统的优化及效益

淮北矿业（集团）公司朱庄煤矿通过对矿井通风系统的调查、评估、分析,在矿井通风阻力测定和通风网络解算的基础上。进一步优化矿井通风系统,充分挖掘矿井通风系统的潜力,重新整合和优化配置风井网络和设备资源,通过实施井巷T程及设备的更新、改造,在确保通风系统正规、稳定、安全、可靠的基础上,提高矿井通风能力,使老矿井通风系统时时与生产实际相适应。     

抽出式矿井风机静压影响因素及测算方法探讨

基于郑州煤电股份有限公司米村煤矿矿井通风阻力测定及主要通风机性能测定实际,详细研究了抽出式矿井风机静压的影响因素,并探讨风机静压的正确测算方法,结果发现风机静压受测压处风流扰动、测压探头安装位置及井下通风系统变化的影响,得出了风机静压正确测算方法,为风机房负压管理和优化提供了重要依据。     

矿井通风阻力测定方法解析

矿井通风阻力测定工作是通风技术管理的重要内容之一,其目的在于检查通风阻力的分布是否合理,某些巷道或区段的阻力是否过大,为改善矿井通风系统,减少通风阻力,降低矿井通风机的电耗以及均压防灭火提供依据。此外,通过阻力测量,还可计算出矿井各类巷道的风阻值和摩擦阻力系数值,以便在通风技术管理和通风计算时使用。研究结果为科学、合理地开展矿井通风阻力测定提供技术支持。     

通风系统网络模拟在优化通风系统中的应用

为确保通风系统稳定、可靠、高效运行,在对通风系统现状进行相关数据采集后,针对通风系统建立网络模型。通过通风网络模拟解算,并对解算结果进行分析,确定影响矿井通风的瓶颈所在,提出优化通风系统的可行方案。通过方案的落实,使通风系统在一定程度上得到优化,以确保矿井通风系统的稳定、可靠、高效运行,降低矿井通风费用,节约矿井开采成本。     

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。     

基于WINDOWS的矿井通风网络解算软件的研制

针对现有矿井通风网络解算软件存在的不足,本文使用MATLAB和Visua1C++做为开发工具开发了基于Windows操作系统的矿井通风网络解算软件。采用引入回路重选策略的斯考德一恒斯雷解算算法,使得在通风网络模型上进行的风网解算速度加快。该软件采用通风网络参数解算与通风系统图形相结合方式,对王家岭煤矿通风系统进行网络解算,为王家岭煤矿通风系统优化提供依据。     

均压通风技术在综放工作面的应用

该文通过分析同忻煤矿8105综放工作面漏风的原因，结合均压通风的工作原理，提出了均压通风技术在综放面的具体实施步骤及注意事项；对采用均压通风技术前后的各种参数进行比较，可以看出均压通风技术在综放面采空区漏风方面取得了显著效果，有效的抑制了有毒有害气体涌入工作面，确保了井下工人作业安全。