单风机矿井通风网络非稳定流动模型及MATLAB数值模拟

根据井巷风流一维非稳定流动的微分方程和巷道内风流非稳定流动的数学模型,基于矿内空气动力学和矿井通风网络理论,建立了单风机矿井通风网络非稳定流动的数学模型。应用刚体理论和有限差分法,对模型进行求解,并利用MATLAB模拟了风机切断电源后分支风量的变化,得到了分支风量随时间变化的曲线。     

风门开启对通风网络风流非稳定影响的数值模拟分析

基于非稳定通风理论,建立了矿井通风网络风流非稳定流动的一般数学模型,根据该模型可以模拟出矿井通风系统内非稳定状态下每条巷道任意时刻流过的风量。探讨了如何求解各种常见非稳定通风影响的问题,分析了基于差分法的非稳定通风模拟算法,并针对某一实际矿井通风系统,定量分析了该矿井某一主要风门突然开启后,通风网络中风向稳定和不稳定分支的风流随时间的变化规律,以及惯性系数对风量变化的影响,为矿井通风与瓦斯管理提供科学依据。     

循环系数对非稳态可控循环通风系统主要参数的影响

根据建立的矿井通风系统的一维非稳定流动网络模型和瓦斯浓度的纵向弥散模型,模拟分析了循环系数对循环风机开启、关闭及瓦斯非正常涌出等非稳态情况下,循环区各分支风量、瓦斯体积分数变化的影响,为循环通风系统参数的选择和优化奠定了基础.     

矿井火灾时期风流非稳定状态的通风原理

矿井火灾时期,正确判断火灾及网路的风流状态,了解火灾时期风流非稳定过程的通风原理,对提高矿井火灾的救灾能力与效果具有重要意义。本文根据矿井火灾时期的火灾燃烧规律及网路风流流动特征,建立了矿井火灾燃烧数学模型及风流非稳定流动方程组,给出了解算方法,编制了用于模拟矿井火灾燃烧过程及其风流非稳定流动过程的计算机软件,大大提高了矿井火灾时期通风网路解算的精度。     

风机并联运转效能分析及工况优化

在构建风机并联运转数学模型的基础上,分析了风机并联运转的等效风阻变化规律。从节能的角度分析了风机总能耗最小的条件。以铜绿山矿井通风系统作为实例,分析了风机工况点变化的规律。研究表明：并联风机的选择需要综合考虑风量、风压和风机之间的匹配关系;并联通风系统中风量调节的难度大;风门或风墙对风流分配的影响巨大;日常通风管理的关键在于风门管理和均衡需风量。     

多级机站通风系统能耗研究

利用多级机站通风系统的模拟实验,通过对通风时各个分支参数的测量,计算出各分支的风流平均速度以及风量的分布。分析比较2种不同的风机布置方式所引起的通风网络的能耗,得出最佳的风机连接方式。对于具有相似通风条件的矿井具有理论指导意义。     

基于VB语言的矿井风网解算系统的设计

采用面向对象编程语言Visual Basic 6.0为开发工具,以Access为后台数据库,综合运用矿井通风网络图论等技术,建立了通用的矿井通风网络解算数学模型,编写了风网解算程序。该程序能够对矿井通风网络中风量进行自然分配和按需分配计算,达到了在已知风网各分支风阻、风机特性和自然风压条件下求解各分支风量的目的。实现了计算和数据管理的一体化,提高了矿山企业的通风管理工作的效率。     

高温矿井的通风与降温

在对矿井通风系统和作业面热环境进行全面测试的基础上,综合分析了盘区未设置二级分风机站、风流短路严重和矿井总风量不足等影响矿井的通风效果;矿井有效风量率偏低、地热、矿石的氧化散热、无轨柴油机设备运行散热、充填氧化散热等因素是导致深井作业面热害严重的主要原因。为此,采用矿井通风三维仿真系统软件对提出的三个完善通风系统的方案进行模拟分析,通过技术经济比较确定了硐室型风机机站分配盘区风流的主辅联合的统一通风系统方案。现场对比试验研究结果表明,机械化盘区设置硐室型风机机站不仅能有效实现风流的合理分配,且能使作业面风流平均温度由30.4℃降低至28℃左右,保护工人身体健康的同时,也提高了机械化设备的运行效率和使用寿命,促进了井下的安全、稳定、有序生产。     

高温矿井的通风与降温分析

在对矿井通风系统和作业面热环境进行全面测试的基础上,综合分析盘区未设置二级分风机站、风流短路严重和矿井总风量不足等对矿井通风效果的影响;矿井有效风量率偏低、地热、矿石的氧化散热、无轨柴油机设备运行散热、充填氧化散热等因素是导致深井作业面热害严重的主要原因。为此,采用矿井通风三维仿真系统软件对提出的三个完善通风系统的方案进行模拟分析,通过技术经济比较确定硐室型风机机站分配盘区风流的主辅联合的统一通风系统方案。现场对比试验结果表明,机械化盘区设置硐室型风机机站不仅能有效实现风流的合理分配,且能使作业面风流平均温度由30.4℃降低至28℃左右,保护工人身体健康的同时,也提高了机械化设备的运行效率和使用寿命,促进了井下的安全、稳定、有序生产。     

机械扰动下风流非稳定流动的数学模型

从流体力学基础理论和矿井风流流动的基本规律出发，推导出了机械扰动下，矿井风网内风流一维非稳定流动的数学模型。为矿井风流非稳定的分析提供了数学基础。     

矿井通风网络非稳定风流反风数值模拟

该文设计了矿井通风网络非稳定数值模拟程序,介绍了程序模块。编制相应的非稳定通风模拟软件,根据雷诺数对局部阻力系数的影响关系修正通风阻力计算模型,最后基于国内某矿对主要风门开启后通风网络反风分支分析,基本满足非稳定流动规律。     

大湾煤矿通风系统特征及通风能力核定

选定矿井通风系统相对稳定的时期为核定时期,通过矿井需要风量计算,确定各采掘工作面、硐室及备用工作面的需风量;根据矿井通风能力计算,确定大湾煤矿合理的采掘比为1：4,矿井通风能力为130万t,矿井等积孔3．97m^2,矿井为通风容易矿井。并从矿井通风动力、用风地点有效风量、矿井通风网络能力、稀释瓦斯能力等方面验证了矿井通风能力为130万t。井下各用风地点风流稳定,风量、风速、风阻满足要求,矿井通风网络能力能够满足安全生产的要求。     

金属矿山井下VOD智能通风技术研究

VOD (ventilation-on-demand)智能通风从矿井风量的“供需平衡”原理出发,按需供给风量,是金属矿山经济节能的智能通风技术,实现风机远程集中监控系统风机风量的闭环控制。VOD智能通风从作业面类型分布、主要设备工作状态、作业人员工种及数量、井下空气温湿度等影响实际需风量大小的因素并通过一定的监测手段反馈到VOD智能通风控制系统并自动计算实际需风量Q_x,相应地通过风量监测技术监测通风区域“实际供风量”反馈到VOD智能通风控制系统并自动计算实际供风量Q_g,根据Q_x与Q_g的大小关系,自动调节控制风机的开停或变频调速,实现通风系统风机风量的闭环控制。同时,通过三维通风仿真模拟系统为VOD智能通风控制系统风机控制决策提供参考数据,两者结果亦可相互验证。     

矿井火灾救灾中风量远程调控技术及数值分析

为了研究救灾过程中风量远程调控技术及最佳的风量分配,运用通风学、流体动力学及燃烧学的相关理论,分析了火灾蔓延速度、烟流滚退及“蛙跳”现象对救灾过程风量调控的影响。结合矿井实况,分析了救灾系统启动前后的风网变化,计算了火区风阻和4种风门开度下的调节风阻,利用风网解算技术得出救灾过程中灭火撤人的最佳风量分配和风机的运行工况。提出了灾变过程中远程风量调节与控制方法,对救灾过程中烟流区和非烟流区的风量进行监测与实时显示,设计了开度可调的门体结构,开发了远程控制面板及程序。     

金属矿山井下通风系统人机工程可靠性分析

运用可靠性工程和人机工程理论,结合采矿技术工艺,研究了矿井通风系统的构成及其特点,分析了影响矿井通风系统可靠性的各类因素。影响矿井通风网络可靠性的主要因素是矿井通风方式,有害角联网络和通风网络结构的变化。影响扇风机正常运行的主要因素是扇风机的选型,设备固有的质量,设备的安装、使用和维护管理,设备的安置环境,设备的操作者以及主扇风机的工作方式。矿井通风控制设施的实现改变了网络分支巷道的风阻,会对系统可靠性产生重要的影响。井下主要的采矿工艺过程,如运输提升、溜井放矿、井下爆破等环节,将对矿井通风系统的风流运动产生严重的扰动作用。     

多风井系统风机切换期间的矿井风流状态控制研究

根据通风网络回路能量守恒定律，介绍了热风压对通风网络分支风流状态影响的分析方法。提出了考虑热风作用条件下网络风流状态控制原理，针对潘三煤矿热风压对网络分支风流影响的实例，提出并实施了热风压作用下矿井通风网络风流状态的控制措施，达到了有效控制网络分支风流状态，实现潘三煤矿西风井风机切换期间矿井的安全。     

鲁班山南矿通风改造方案选择及主通风机改造

鲁班山南矿主要通风机的理论特性曲线和实际特性曲线存在很大的差别,另外矿井通风设计提供的风量比实际用风量小、而矿井设计通风风阻比实际矿井通风风阻大,致使目前该矿主通风机工况点处在明显不合理的位置：风机已经没有富裕能力、效率低下。先从优化通风线路入手,提出3个通风方案,并利用通风网络解算软件对其中2个可行的方案进行了通风网络解算;从通风网络解算结果和其他几方面的定性比较,得出了最优方案,即“三进一回”的通风方案。结合选定的最优矿井通风方案,再从矿井主要通风机运行的技术可行性、运行成本和投资成本考虑,提出了首先对现有的2台对旋防爆轴流式主要通风机进行技术改造,更换主要通风机风机叶片、更换电机等,后期结合第二水平的通风改造,更换通风能力更大的主要通风机。     

自然风压对矿井通风网络稳定性影响的研究

由于井巷空气的密度不同会产生自然风压。自然风压的存在,将会导致矿井通风网络的参数发生变化,进而对矿井的安全生产产生影响。因此,定量分析自然风压对矿井通风网络的影响,对矿井的安全生产是十分必要的。文章运用热力学、流体力学及通风网络的有关理论,建立自然风压对通风网络影响的相关数学模型,定量分析自然风压、通风网络风阻及风量之间的关系,并以此作为通风系统安全性评价、风量调节以及通风系统管理的理论依据。