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。     

高海拔矿井掘进工作面局部增压的空气幕调控仿真研究

矿井环境一直是制约矿井地下安全生产的重要因素之一,尤其是在高海拔地域,由于空气的各项参数都与海拔高度相关,高海拔地区矿井在通风方面要比平原矿井有更多特殊要求。为解决高海拔地区矿井掘进工作面存在的低压缺氧问题,在对高海拔地区低压环境特性分析及传统矿用空气幕理论分析的基础上,根据增能增阻设计提出了多功能矿用空气幕联合增压模型,该模型在巷道两端分别布置引射型和增阻型矿用空气幕,以达到增压进而间接提高工作场所含氧量的效果。以青海省某金矿3 850 m中段开拓巷道掘进作业面为背景,借助有限元仿真软件Fluent对构建的开拓巷道的三维立体模型进行数值模拟。模拟结果与现场实测结果基本相符,结果表明:采用基于空气幕的增压增氧调控技术可使开拓巷道掘进作业面绝对气压由63 835 Pa增加至68 273 Pa,氧分压从12 040 Pa提高至14 213 Pa,达到海拔3 000 m的水平,可明显改善通风效果和通风质量;同时,随掘进作业面压力提高,采空区有害气体的逸出也得到有效抑制。该调控方法可以克服传统风流调控设施存在的布置困难、影响通行的问题,为提高高海拔地区井下压力及含氧量提供了新的思路。     

多功能矿井风流调控设施的研究与应用

为了解决因行人、运输较频繁或易受爆破冲击波影响等而导致传统风流调控设施使用受制约的难题,通过分别对单、多机阻隔、增阻、引射型矿用空气幕模型进行理论推导与分析,提出应用多功能的空气幕来替代传统风流调控设施。针对某矿山通风系统存在的风流短路、有效风量率低、冬季井筒结冰等问题,拟采用多功能空气幕来建立柔性风门、风窗,并应用矿井通风系统优化软件中风机选型功能,将初步选定的空气幕经数字化处理后,优选出使用效果最佳空气幕型号、布置方式、安装位置,从而有效、可靠的对井下风流进行调控。应用结果表明:井筒结冰与风流短路等现象得到了有效、稳定的控制,通风效果得到了明显的提高,为可持续化安全生产提供了保障。     

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。     

基于正交模拟试验的矿用空气幕结构优化

为了降低空气幕的能耗,依据空气动力学理论,建立了以双三次方曲线为整流器外轮廓线的矿用空气幕模型,采用正交模拟试验方法,以出风口速度分布均匀性及阻力损失为评价指标,研究了不同结构参数下矿用空气幕内流场分布规律,计算出矿用空气幕出风口断面的速度分布均匀性参数及压力损失,得到了最优的矿用空气幕结构模型,该模型风流速度均匀性参数为0.038 5,压力损失为98.3Pa.结果表明,压力漩涡的大小及流速滞留区的范围与整流器密切相关.对矿用空气幕出风口速度分布均匀性影响最大的是供风器出风口宽度,其次为导流体中截面半径;对矿用空气幕压力损失影响最大的是供风器出风口宽度,其次为整流器及供风器长度.当导流体为圆锥体时,矿用空气幕的性能最优.     

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。     

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。     

基于矿井通风三维仿真系统的多级机站通风系统优化与应用

为分析总结多级机站通风方式实际应用中存在的影响通风效果的共性问题,以某大型机械化铁矿通风系统为研究对象,应用能适用多台风机串并联运行的"矿井通风三维仿真系统(简称3DVS)"软件进行应用研究。结果表明,3DVS软件可以快速地实现多级机站通风系统中不同型号多台风机联合作业下的风机选型。采用安装在运输巷道两侧的硐室型风机机站技术能有效解决大压差、大断面运输巷道不安装风门、不掘绕道设置风机机站的关键问题,实现风流有效分配,且具有较好的灵活性,其成功应用,不但为多级机站通风方式的应用提供了技术和经验支持,而且增强了多级机站通风方式的适应性和稳定性,可以减少风机机站维护工作量,不影响行人和运输,促进多级机站技术发展与推广。     

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.     

空气幕技术在阻断矿井漏风中的应用

在通风系统改造过程中,应用“有效压力理论”充分利用闲置设备,自行设计制造了节能空气幕,既节省了空气幕的成品购置费用,又解决了系统的漏风问题。     

煤矿企业安全文化及其建设

论述了安全文化的本质及其在安全生产中的地位和作用,分析了煤矿企业面临的严峻的安全形势及如何建立适应煤矿企业特点的安全文化.明确指出安全文化不是孤立的,更不是万能的,安全文化必须建立在完善的安全技术措施和安全管理制度之上,并充分融合于煤矿企业的各项管理工作之中,这样方能发挥其应有的作用.     

我国煤矿安全问题与工会参与研究

中国的煤矿安全问题比较严峻。中国工会一贯高度重视煤矿企业职工的生命健康与安全,在促进煤矿安全生产中扮演着重要的角色,发挥着举足轻重的作用。在煤矿安全生产方面,中国工会主张要抓紧完善《安全生产法》及配套的法规规章;切实把"预防为主"方针放在煤矿安全生产工作的首位;加大对煤矿企业安全生产的资金投入和人员配备;高度重视工人与工会组织在安全生产中的作用;强化对煤矿管理人员和职工的安全培训和教育;加强煤矿行业管理与监督,合理有序开发煤炭资源。     

绿色开采创新理念与矿区可持续发展

根据矿区的环境现状,提出了一种煤矿开采的创新理念--绿色开采.针对目前煤炭开采过程中的固体废弃物、污水、有毒有害气体、矿区地表下沉等诸多污染问题,论述了绿色开采的具体措施,旨在构建和谐矿区,实现矿区的可持续发展.     

活塞风数值模拟及在矿内运输巷道中的应用

为了研究矿井活塞风对矿井通风系统稳定性的影响,探讨活塞风的成因,分析矿内活塞风大小的影响因素.采用计算流体力学的商业软件FLUENT,模拟研究矿内运输工具运动时巷道内气流速度流场和压力分布特征.数值研究结果表明: 在巷道的不同位置,活塞风的风流状态不同;矿内运输工具的运输方向对活塞风具有很大的影响.为进一步分析矿井活塞风对矿井通风系统稳定性的影响提供指导.     

煤矿安全生产协同监控系统分析与设计

针对煤矿安全生产多套监控系统并存的现状,通过将煤矿系统模块化,形成了基于安全信息管理数据库的安全生产协同监控系统.该系统能够以工作场所为单位综合分析各类安全信息,协调各部门的安全生产工作,为其提供参考,同时节约资源,减少操作人员,提高危险源辨识准确性,预测事故并将其消灭在萌芽状态,形成闭环安全管理.     

某钨矿采空区安全隐患治理研究

我国的钨矿主要分布在中南地区。由于开采年代较为久远,开采矿脉数目较多,形成了大量的采空区群,存在极大的安全隐患。通过现场调研,分析影响采空区稳定性的因素,并通过建立计算模型,采用数值模拟的方式,对某钨矿的采空区安全隐患治理进行研究,并给出处理意见及建议。     

基于三角模糊数的矿井火灾事故树分析

利用事故树分析法对矿井火灾进行分析,结合平煤六矿建立了矿井火灾事故树.应用模糊重要度法对事故树基本事件进行排序,把导致火灾的两大因素进行模糊分级.从模糊概率排序以及分级可以看出,引燃火源和可燃物是比较危险的因素,发生的概率比较大.要想从根本上杜绝火灾,就要严格管理这两个重要的因素.这对于煤矿决策管理有着较重要的意义.     

煤矿企业对安全创造效益认知水平的测量结果与分析

为探讨煤矿企业对安全创造效益认知水平的现状,为企业的安全投入提供方向和思路参考,通过测量国内7个煤炭集团的34个样本煤矿的安全文化水平量值,利用SPSS软件对测量数据进行分析。结果表明,样本煤矿企业在"安全创造经济效益"方面的总体量值水平约占世界较好企业的94%,相差5.6分;四类人员总体平均值都低于世界较好企业,分别相差4.176分、3.521分、7.265分和5.859分;"安全创造经济效益"与"伤亡事故可预防程度"和"安全部门的工作"非常显著相关;安全业绩和安全文化元素得分方面呈现一定的正相关关系。     

近塌陷区矿山公路开采沉降规律及安全性研究

由于受到地下开采扰动的影响,如何保证矿山公路的安全性是研究者们关注的焦点之一。从工程实际出发,基于三维几何建模软件和MIDAS/GTS有限元软件的结合技术,通过建立地表三维模型和矿体三维模型,构建了关于塌陷区沉降模拟的精细三维模型,开展了地下开采过程中临近塌陷区矿山公路沉降特性及其安全性的数值模拟研究。结果表明,随着地下开采强度和范围的增大,地表沉降的规模和程度都在不断增加,临近塌陷区的矿山公路及沿线边坡受到了地下采动的影响也变大;虽然总体仍保持稳定,但是在公路的局部区域存在一定的安全隐患;计算结果和实地调查的情况一致,故得到矿山公路的沉降特性规律为下一步塌陷区的安全有效处治提供了基础数据。     

矿山安全法规标准与监管体系的国内外对比分析及其启示

分析国外代表性国家的非煤矿山安全生产法规标准及管理体系,并与我国的情况进行对比,提出有关我国非煤矿山安全生产法规标准及管理体系的建议。通过国内外文献采集、网上检索和现场考察,分析美国、南非和澳大利亚的矿山安全与健康方面的管理机构16个、法律法规20部、标准1000余项以及矿山企业安全健康标准3个,并归纳其主要特征。可以得出以下结论:国外矿山安全法规标准的主要特征包括技术为主、多元开发、自愿实施、市场驱动、强调合规等5个方面;而矿山安全监管体系的主要特征则包括:以法律法规、实施监察、检测认证为主的监督监察体制,以教育培训、技术开发、应急救援为主的技术支撑体系,以伤病预防、人身康复、工伤补偿为主的工伤补偿制度等3个方面;笔者提出关于发展和完善我国的矿山安全标准和监管体系的建议。