基于最小能量原理的矿井通风优化研究

本文将矿井通风优化分为两类.第一类优化问题,是网络优化;第二类优化问题,是原理方案优化.给出了矿井通风优化的基本问题、步骤和程序.优化的目标是对拟定的各系统方案得出一个最优的技术经济参数方案.基于最小能量原理,通过将矿井通风网络平衡方程化成等价的非线性规划问题,认为矿井通风网络平衡时,各分支的损失能量之和为最小,给出了网络平衡方程解的存在唯一性结论,指出用节点法求解网络平衡方程的能量意义,并以例题说明这些结果.     

基于最小能量原理的平衡图调节法在矿井通风系统优化中的应用

根据最小能量原理,采用平衡图调节法解决矿井通风网络中风压不平衡的问题,建立矿井通风网络优化模型。根据矿山基本情况和平衡图原理绘制出通风网络"平衡图",采用不同的变换方法使得"平衡图"真正达到平衡,进而得出不同的优化调节方案,并进行风压平衡的验证。应用最小能量原理选出能耗最低的调节方案。并且,运用基于最小能量原理的平衡图调节法解决了矿山的实际问题,结果表明,运用该方法能形象直观地反映出风量、风压及功率之间的关系,在解决通风网络中风压不平衡问题的同时,既形象直观,又使得经济费用最低,保证矿山安全高效生产。     

矿井通风网络模糊优化数学模型及其数值解法

在两种经典矿井通风网络非线性规划模型的基础上,提出了矿井通风网络的模糊优化数学模型,为使矿井通风分析过程和分析结果更符合工程实际情况提供了一条新途径。介绍了所提出的模糊优化问题的数值解法,以直接搜索为出发点,加快并简化了求解优越支集问题,程序简单,计算省时,给出了算法原理,并用实例进行了计算,结果令人满意     

矿井通风三维仿真系统及其应用研究

介绍了矿井通风三维仿真系统的原理及特色,阐述了模拟矿井通风整体网络所需要的调研内容。结合某大型矿山矿井通风系统实例,针对其矿井总风量不足、大型机械化作业盘区环境恶劣、自然风压影响大、通风构筑物不完善等问题,拟定了三个技术方案,并通过矿井通风三维仿真系统进行模拟分析,展示了矿井通风系统三维仿真、方案优选、空气幕选型、自然风压等模拟原理和过程。最后,通过模拟确定的矿井通风系统最优技术方案实施后,其现场测定数据与模拟数据基本吻合,证明了系统的可靠性,改善了井下通风效果,保证了矿井安全高效的生产工作。     

基于Ventsim的深井金属矿山通风系统优化

针对某超深井金属矿风量不足、风量分配不合理、污风循环等问题,利用Ventsim软件建立了该矿井三维动态通风模型,对井下风流进行了仿真模拟与网络解算,优化矿井通风系统,有效降低矿井通风阻力,减少通风能耗。以此为基础,提出了该矿井通风系统优化改造方案,并对该方案进行了验证。     

矿井通风网路的线性解算法及其程序设计

针对“京大二试算法”存在的不足——当已知矿井总风量时,“京大二试算法”的迭代格式是错误的,解算出的风量分配不合理,提出了矿井通风网络线性算法的数学模型.该通风网络算法是将支路特性方程变换为线性关系,则风网回路方程被线性化,就可以应用线性逼近法求解.该算法弥补了“京大二试算法”的缺陷,当已知矿井总风量时,解算出的风量值更接近真值,结果更加精确.介绍了线性算法数学模型的迭代格式及迭代精度问题,并编制了该线性算法的Matlab程序,程序简单,节省计算时间,给出了算法原理,并以实例进行计算,得到了令人满意的结果.     

改扩建矿井通风系统考察与优化

通过对国内部分改扩建矿井通风系统进行调查、测定和分析,应用矿井通风系统鉴定的基本指标、综合指标和辅助指标,查找各改扩建矿山通风系统存在的共性通风问题,归纳分析影响改扩建矿井通风效果的主要原因。针对主要通风问题,提出了改扩建矿井通风系统的通风设备、通风网络、风流调控设施的优化方法和矿井通风管理措施,在改扩建矿井通风系统改造中取得了良好的效果,值得推广应用。     

层次性通风网络平衡图的自动生成

风网平衡图是矿井通风管理的一种重要手段。笔者首次创造性的提出层次性的风网平衡图 ,把风网平衡图做成一个具有层次图形显示、连续双向查询、自动优化网络、数据管理的图形数据库。利用VLISP语言在AutoCAD平台上开发一套矿井通风平衡图的层次性生成及优化软件 ,可以扩展AutoCAD的数据接口、充分发挥它的图形功能、数据管理功能 ,使通风网络平衡图成为一个具有自动优化功能的数据库系统。软件具有可视化、自动风网优化、数据管理、效率高的特点     

长广七矿通风阻力测定及分析

矿井通风阻力测定是矿井安全管理工作的重要内容之一。本文介绍了气压计基点法的测定原理及测定步骤，并将该方法应用于长广七矿通风系统阻力的测定中，通过对测定数据的整理分析，揭示了该矿通风阻力分布和风量分配的基本情况，并针对存在的问题提出了相应的技术对策，为该矿井实现通风管理的科学化和制订合理的技术改造方案提供基本依据。     

矿井通风网络压能图节点分层算法研究

为解决人工绘制矿井通风网络图与压能图工作量繁重的问题，基于对矿井通风网络图与矿井通风压能图的特点与作用的研究，提出了具有通风网络图与压能图部分特点的矿井通风网络压能图的概念及其特点与作用。采用分层算法实现对矿井通风网络压能图中各节点纵向相对位置的确定，为避免巷道两端节点压能值因取整相等时被分到同一层的问题，提出运用最长路径算法对各巷道节点进行第1次分层，再利用各节点的相对压能值进行2次分层的绘制方法。构造以分层算法绘制通风网络压能图的整体框架，为实现矿井通风网络压能图的自动绘制提供了技术支持。     

通风井巷优化布局的研究

以井巷开凿费,维护费和通风动力费三项费用的总和最小为原,对不同矿体存条件和不同开采规模的矿井,提出了确定通风井巷优化布局方案的定量判据,给出了计算方法、经验公式和应用实例。     

矿井3D风网图及基于MATLAB仿真编程实现

针对复杂矿井通风网络解算问题,基于MATLAB语言及其图形处理平台,提出用真实3D矿井巷道连结关系(3D风网图)代替复杂网络图进行解算.该方案只需将实际矿井巷道真实描画出来,由计算机程序自动从真实巷道中提取通风网络的拓扑关系,并自动添加大气、通风机风硐、掘进巷道风筒等辅助分支,将同属性巷道分支合并,缩减通风网络图的规模,得到计算所需的内部通风网络图.3D风网图是将矿井通风网络看作一个力学模型,直接按基本回路计算自然风压.从本质上说,3D风网图表达的是"具象"的通风网络图,它超越了传统平面网络图的技术层面.应用该通风仿真程序,能有效解决矿井通风信息管理、三维矿井通风立体图的自动生成、矿井通风网络自动解算、风网参数的自动标注等问题,在铁法矿区大兴煤矿的应用结果验证了其可靠性.     

巷道贯通后风流方向预判理论及实践

为预防煤矿井下巷道贯通后瓦斯事故,利用能量守恒定律及能量方程理论,研究煤矿井下巷道贯通对风流方向的影响。基于空气静压、速压和位压在流动过程中的变化特征,运用流体能量平衡方程建立煤矿井巷通风过程中流经任一巷道断面的风流总能量方程,进而提出煤矿井下巷道贯通后风流方向预判理论,给出2种不同贯通情况下风压能的测定方法,并以屯宝煤矿为例进行验证分析。结果表明：所提巷道贯通后风流方向预判理论,能够准确判定煤矿井下巷道贯通后的风流方向,进而减少瓦斯事故发生率,提高矿井通风管理水平。     

大型复杂矿井通风系统的共性问题分析与优化实践

随着采矿业的迅速发展,我国部分地下金属矿山开始步入深井开采,矿井通风网络越来越复杂,给矿井通风带来很多的难题。在调查分析我国大型复杂金属矿井通风系统普遍存在的影响井下风流有效分配、通风能耗偏大、漏风量大等共性通风难题的基础上,提出复杂矿井通风系统优化方法,并举例应用矿井通风三维仿真系统,从矿井通风网络、通风动力和风流调控设施等方面优化出技术经济可行、安全高效的矿井通风系统方案,确保复杂大型矿井通风系统运行的安全可靠。     

矿井通风系统风速故障源诊断技术在大明矿的应用研究

通风系统风流发生变化,从整个网络角度考虑都可以归结为分支的风阻发生了变化。从这一角度分析了大明矿分支风阻变化与各分支风量之间的关系,提出了风阻-风流变化影响关系矩阵法,确定可能使风速异常的巷道集合——故障巷道集合,建立通风网络"故障巷道范围库"。为了故障源诊断能够包含所有分支,研究风速传感器布置的最小数量及位置问题,提出了最少全覆盖布点法,给出了大明矿风速传感器的布置方案。大明矿故障源诊断结果与现场试验结果一致,验证了矿井通风系统故障源诊断技术及方法的可行性。     

复杂通风网络总风阻快速计算方法

为了快速计算通风网络总风阻和当通风网络中安装多台风机时各风机所承担的总风阻,将通风网络中安装风机的分支设置成固定风量分支,利用通风网络回路阻力平衡定律构建通风网络所有独立回路阻力平衡方程;在这组方程中,存在一组含固定风量分支的方程,其中的每个方程所对应的回路总阻力不为0,该回路总阻力需要用安装在每个固定风量分支上的风机所提供的风压才能抵消,使之归零;该组方程可用于求解通风网络总风阻和当通风网络中安装多台风机时各风机所承担的总风阻。结果表明:1)当通风网络只安装1台风机时,通过将打算安装风机的分支设为固定风量分支,可求出当风机安装在该分支时所承担的总风阻,该值与风量无关;对于同一个通风网络,安装风机的分支不同,所对应的总风阻也不同;2)当通风网络中安装多台风机时,通过将安装风机的所有分支均设置为固定风量分支,可求出各风机所承担的总风阻;此时,1台风机所负担的通风网络总风阻与风机数量、各风机的输出风量和安装位置相关。计算总风阻时,只要解算一次通风网络,依据回路阻力代数和不为0的回路,即可求出通风网络总风阻或多台风机各自所承担的总风阻。     

矿井通风优化评价指标体系权重确定

针对矿井通风优化评价指标体系,在专家评分的基础上,采用拉开档次法确定指标体系权重。综合矿井通风优化评价模型理论,建立以技术、经济、抗灾和管理等4个方面为准则层,以通风方式合理性、通风网络布局合理性和通风巷道阻力合理性等20项为指标层的指标体系,通过各指标大小及其排序明确矿井通风优化工作重点,为决策者进行优化工作提供的参考依据。计算结果表明,在指标层方面,权重值最大的指标是通风网络布局合理性,其次是通风巷井工程费;在准则层方面,技术可靠性指标共有4项指标排名前十,比重为31.7%,管理性指标总体比重为16.8%。综上所述,经济性与技术性指标是矿井通风优化及控制的研究重点。其中,通风网络布局合理性、通风巷井工程费、通风巷道阻力合理性和吨煤通风电费等4项指标是研究重点的主要方面。     

矿井气候多参数预测与通风网络自动解算算法研究

为了对受矿井气候影响的通风网络进行自动解算,并能在实际矿井中应用,提出了一种快速的通风网络自动解算算法。矿井气候对通风网络的影响体现在自然风压上,首先对影响自然风压的温度参数进行预测,在不考虑自然风压的前提下进行解算,以此结果为基础,根据热交换原理计算出通风网络各分支节点的温度;然后对相关变量:压强、密度、自然风压、通风阻力相互关系推导为只含有压强这一变量的函数;最后对含有自然风压的矿井通风网络迭代计算。实验结果表明:该算法实现井下各节点密度和压强的预测和含有自然风压的矿井通风网络自动解算。     

寿王坟铜矿通风阻力测定与安全性分析

矿井通风阻力测定是通风技术管理工作的重要内容之一，掌握矿井通风系统阻力的分布情况对矿井通风日常安全管理十分重要。本文介绍了几种通风阻力的测定方法，根据寿王坟铜矿的实际情况选用基点法对其进行了通风阻力测定，计算通风阻力测定数据并运用最小二乘法进行平差处理，使校正后的结果满足克希荷夫第一、第二平衡定律，为今后进行通风系统改造，提供了有参考价值的基础数据资料。最后依据测定结果对寿王坟铜矿通风系统安全性进行了分析。     

基于环境监测的矿井通风三维仿真辅助决策系统设计

为优化金属矿山矿井通风系统及辅助决策设计，弥补常用矿井通风仿真解算软件在环境监测、实时解算和辅助决策方面的不足，基于矿井通风理论、环境监测、计算机与通信技术开发矿井通风三维仿真辅助决策系统。提出通过利用实时监测到的井下通风环境参数（风量、风速等）和已存储在系统数据库里的巷道参数，实现对矿井通风网络实时解算，并将其应用到山金阿尔哈达矿井通风系统中。结果表明:矿井通风三维仿真辅助决策系统同步实现了山金阿尔哈达矿井通风系统的环境监测、风网实时解算和三维仿真模拟，提高了其矿井通风管理水平，为矿井通风系统改造优化设计和矿井向深部中段延伸时的通风系统设计提供辅助决策依据。