矿井通风阻力测定中位能计算方法初探

通过对现场通风阻力测定数据的分析,将矿井通风学伯诺里方程中位能中的Ｚ值,由原定义的测定海拔标高值,修正为测点距通风系统中最低点的垂直距离,消除了原定义所引起的位能计算误差。     

矿井通风阻力测定结果分析与对策措施

以威远县三强煤矿为例,系统地介绍了煤矿通风阻力测定方法、测点布置和测定路线选择,根据测定结果对矿井通风系统进行了合理结果分析,并提出了降低通风阻力的对策措施。为减少风压损失、降低通风电耗、减少通风费用和保证矿井安全生产提供了科学的理论依据。     

隧道施工通风壁面粗糙度评定方法及其工程应用

隧道通风数值计算中定义壁面粗糙程度的参数由粗糙高度和粗糙常数构成,参数的选取很难利用数学推导的方式进行研究。依托衢宁铁路鹫峰山隧道的施工通风项目,采用数值模拟并结合现场实测数据研究了隧道内壁面粗糙度的评定方法、取值和工程应用。结果表明:隧道壁面平均粗糙高度由隧道内实际开挖轮廓线和设计开挖轮廓线之间包络的面积与取样长度的比值确定,计算得到了隧道横断面平均粗糙高度为0. 191 m,纵向平均粗糙高度为0. 231 m;建立了粗糙常数Rc与粗糙单元间距、形状的关系,同时得到基本模型对应的Rc计算公式;基于典型理想壁面模型,以原模型面积减去理想模型的面积(绝对值)除以原模型面积所得值最小定义了最优简化模型,提出了关于壁面粗糙常数取值的计算方法,并以此计算出鹫峰山隧道壁面粗糙常数Rc为0.46。最终根据Rh和Rc的取值,采用三维数值模拟,分析了隧道内CO质量浓度不同时间段的分布规律。由于压入式通风自身的缺陷(无法突破长度瓶颈),且受现场布置及施工方式所限,通风距离超过3 000 m很难满足施工条件的需要,无法达到规定的洞内作业环境条件。因此,急需对现有的通风方式进行优化和调整。     

矿井通风网络数据可靠性检验

进行矿井通风阻力测定时,由于受环境的温度、湿度、压力传递存在时间差以及测点处标高不准确等因素的影响,根据实测数据,计算所得矿井巷道基础数据存在一定的误差,常用的测量数据检验方法只能对若干条通路进行闭合回路检验,而不能对全矿井通风网络基础参数进行可靠性检验。本文中所介绍的检验方法将风网基础数据输入通风网络解算软件,以实测风量和经过计算所得巷道风阻为基准,实测风量为目标条件,进行计算机通风网络模拟,对全矿井巷道风阻进行连续的优化调整,使通风网络模拟结果与实际测定各巷道风量基本符合,从而实现全矿井风网基础数据的可靠性检验。该方法在某矿进行了实际应用,实践证明此方法科学、准确的获得了全矿巷道风阻参数,为矿井的通风改造奠定了技术基础。     

矿井通风系统评价指标体系的研究

一个良好的矿井通风系统应该在技术先进的前提下实现“安全可靠、经济合理”的运行,笔者把上述8个字作为矿井通风系统评价的基本内容并给出定义:矿井通风系统为通风方式、通风动力、通风网络、通风设施等总称;以矿井通风系统的定义所规定的各项内容并结合对矿井通风系统经济性、安全性的要求为依据,从矿井通风动力、通风网络、通风设施、通风质量、通风监测、防灾抗灾能力、通风电耗、通风能力等8个方面共确定了16项矿井通风系统评价指标;建立了一套系统、科学的矿井通风系统评价指标体系。该体系比较全面地反映矿井通风系统的状况,可在实际中推广应用     

FDS软件在有限空间机械通风模拟中的应用研究*

为指导有限空间机械通风，使用FDS软件研究机械通风过程中供热有限空间内流场、浓度场、温度场等的分布规律，同时将FDS软件模拟结果与FLUENT软件所得模拟结果进行对比分析。结果表明:机械通风过程中，检查室内风速总体较大，管沟内风速相对较小；各测点O2浓度、CO2浓度最终恢复至正常的时间相同，可仅以O2浓度恢复情况作为衡量通风效果的代表气体；采用FDS软件获得模拟结果与FLUENT软件较一致，但在风流的湍流细节方面FDS软件结果更理想。     

下行风流火灾管道试验与烟流动力特征研究

为了明确矿井巷道通风量及角度变化对火灾的影响规律，运用矿井火灾管道试验平台及各种传感器数据采集系统，开展下行通风火灾的管道相似模拟试验，得到在不同通风机动力和巷道倾角下巷道风量、各测点温度随时间的变化规律，对下行风流火灾时的风流紊乱状态有了进一步认识。结果表明，火灾时燃烧温度迅速到达顶峰后温度衰减速度随风量增大而加快，巷道火灾高温区域随着巷道风速增大而向火源下风侧移动。增大巷道倾斜角度，火风压作用增强，通风系统稳定性降低，更容易发生烟流逆退现象。在下行通风试验中，存在一个使火风压与通风机动力大小相等方向相反的临界风速。矿井火灾烟流是否产生逆退现象与通风能力有关，通风能力越强，巷道风流克服火区阻力、保持原状态的能力越强。     

全面通风量在职业病危害评价中的应用研究

通风是有效控制尘毒危害的重要方法,全面通风是通风的一种类型,且有些作业场所必须采用全面通风防护设施,而全面通风量是全面通风的重要参数和评价指标。阐述了全面通风量的定义和适用范围,讨论了单一物质和多种物质并存时全面通风量的计算方法,并详细阐述了室内环境有害物质浓度限值Ys的确定方法,分析了基于通风换气次数全面通风量的计算方法,提出了在建设项目职业病危害预评价和控制效果评价中全面通风量评价指标的应用方法。     

机械通风条件下细水雾抑制酒精火的试验研究

通过全尺寸模拟试验研究了细水雾和机械通风共同作用下小室酒精池火的特性以及机械通风风量和风速等对细水雾抑制酒精池火的影响.试验中通过改变变频器频率来调节机械通风的风量和风速,获取不同机械通风条件下细水雾抑制酒精火的温度、热辐射强度、总热流强度以及O2和CO体积分数等特性参数,并分析讨论了机械通风对细水雾抑制酒精池火的影响.结果表明:随着机械通风量的增加,烟气平均升温速率和平均降温速率线性下降,细水雾施加后对火场对流传热的抑制作用更加明显;同时,机械通风使得火场O2体积分数更接近环境大气值,细水雾施加之后CO的生成量明显降低;机械通风不影响细水雾控火效果,并有助于和细水雾灭火系统共同保障火场安全.     

不同风速下胶带巷火灾温度场及灾变风流数值模拟研究

本文以中煤集团王家岭煤矿胶带巷为模型,运用火灾动态模拟软件(FDS),研究其上行通风方式下,胶带巷火灾的温度场及灾变风流流动规律。结果表明:随着时间的延长,各测点温度先快速升高,随后保持平稳,且距离火源位置较近的温度测点升温时间较早。此外,各烟气测点位置烟气浓度在短时间内均急剧升高,且随后保持平稳。随着风速的增大,巷道中的CO浓度及烟气蔓延范围逐渐减小,当风速超过1.5 m/s时,烟气逆流现象被抑制,风速高于2.5 m/s时,巷道中未出现烟气逆转现象,研究结果可为井下人员的逃生避灾提供理论指导。     

抽出式通风矿井外部漏风率的正确测算法

详细分析了煤矿长期以来沿用的 ,基于理想气体风流连续性方程的近似方法计算矿井外部漏风率所带来的缺陷。以热力学基本原理为依据 ,将回风井看作是矿井通风系统中的一条特殊巷道 ,指出其风流中的空气不能看作理想气体 ,推导出了测算矿井外部漏风率的正确方法。并以实测数据为例 ,运用MATALAB方法求得了矿井外部漏风率的精确解 ,给出了传统近似方法的误差 ,指出了在有较深回风井的矿井通风系统中 ,运用正确方法测算其外部漏风率的重要性。笔者介绍的矿井外部漏风率的精确测算方法 ,可在采用抽出式机械通风的矿井推广应用。     

An automatic approach for the control of the airflow volume and concentrations of hazardous gases in coal mine galleries

Intelligently controlling ventilation networks after an abnormal air branch is difficult. The key variable-frequency mine ventilator control factors that are used to correct this phenomenon were discussed. To improve the fitting accuracy of the mine ventilator characteristic curves, a database of characteristic curves for mine ventilators operating at different frequencies was established using the interpolation method for optimizing uniform approximations by Chebyshev. The concept of frequency sensitivity analysis by analyzing the sensitive branch in the ventilation network was proposed. The linear function between the mine ventilator working frequency and branch wind quantity was fitted out by experiments. A model based on Tikhonov regularization measured the branch wind quantity to calculate the wind resistance in the ventilation network, which yielded a unique branch resistance model solution. The mine air was monitored by calculating the variable wind resistance from the branch wind quantity. The sensitive branch coupling in the mine ventilator variable-frequency controlled ventilation was analyzed and combined with the control theory for ventilation networks. Two types of variable frequency were controlled to adjust the branch wind quantity, the frequency-concentration (f-w) servo control method and the curve search method. The experimental model was established for the Da Liu-ta coal mine ventilation system using the mine ventilator variable-frequency system controller to adjust the branch wind quantity. Because gas is explosive, CO₂ was used instead of gas for this experiment. The results indicate that the mine ventilator variable-frequency control automatically adjusted the branch wind quantity, which strictly followed the frequency-concentration servo control method and curve search method. Increasing the CO₂ concentration caused the mine ventilator variable-frequency controller to increase the branch wind quantity automatically to maintain the CO₂ concentration under the threshold value. The experimental results also demonstrated both the practicability of variable-frequency regulation for air branch systems and the feasibility of the branch quantity adjusted theory. Theoretical guidance for adjusting the ventilation branch quantity for a variable-frequency mine ventilator was provided.     

土城煤矿角联分支通风稳定性分析与控制

介绍了评价角联分支稳定性的两个指标—风流功率与风量敏感度。利用风流功率指标,衡量角联分支的通风稳定性。根据风量敏感度指标,确定影响角联分支稳定性的关键分支。在角联分支稳定性分析与关键分支确定的基础上,提出提高角联分支稳定性的技术措施,使角联分支的稳定性得到有效提高,矿井通风系统稳定性得到加强。将上述方法在土城煤矿加以应用,取得了良好效果。     

矿井通风系统稳定性SD预测仿真分析

为了建立矿井通风系统稳定性水平评价体系,以常村煤矿为研究背景,结合常村煤矿多风井、大风量、高瓦斯等特点,从技术、安全、经济角度建立一系列完整的评价指标体系,利用层次分析法确立指标权重,并结合属性数学理论形成通风系统稳定性综合评价模型,通过构建的模型对其进行综合评价。以通风系统综合评价为基础,从系统动力学角度,对常村煤矿未来2 a的通风系统稳定性水平进行仿真预测,总结其动态变化规律。研究结果表明:通风系统总体稳定性评价结果为良好,属于较稳定水平。常村煤矿通风系统稳定性水平在未来2 a内随着安全投入的增加呈总体增加趋势,但随着矿山通风系统稳定性水平的逐渐增加,稳定性增长速率将会减小。     

基于TF-熵权法的矿井通风系统可靠性可拓评价

为准确评价煤矿通风系统可靠性,提高可靠性评价的客观性与准确性,有效防止因通风系统故障而引起的煤矿安全事故,提出基于三角模糊数(TF)-熵权法的矿井通风系统可靠性可拓评价模型,首先利用德尔菲法从通风动力、通风网络等6个方面,选取29个评价指标确定矿井通风系统可靠性评价指标体系;然后,通过三角模糊数与熵权法相结合的方式确定...     

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SVM的矿井通风阻力系数影响因素分析与预测

矿井通风阻力系数是通风安全最重要的基础参数之一,为了实现矿井通风阻力系数简单准确地预测,提出了利用支持向量机（SVM）来预测矿井通风阻力系数的方法。通过分析影响因子与矿井通风阻力系数的相关性关系,并利用MATLAB逐步建立单影响因素与矿井通风阻力系数、多影响因素与矿井通风阻力系数之间的SVM预测模型,对比分析各预测模型的相对误差,确定最佳矿井通风阻力系数预测模型,即当输入模型影响因素为巷道断面积、周长和支护方式时,预测相对误差小于10%的样本数占测试样本的76%,相对误差小于20%的样本数占测试样本的90%。结果表明:该预测方法在矿井通风阻力系数预测中是可行的,并具较高的准确性。     

基于人工神经网络的矿井通风系统评价研究

以矿井通风系统的“安全可靠、经济合理”和其定义所包含的各项内容为依据,从矿井通风动力、通风网络、通风设施、通风质量、通风监测、防灾抗灾能力、通风电耗、通风能力8个方面,确立了16项矿井通风系统评价指标,建立了一个新的矿井通风系统评价指标体系。采用人工神经网络中的BP网络算法,在VisualC++6.0平台上研制开发了矿井通风系统评价BP网络模型的计算机程序。并经过实际生产矿井检验,预测结果与实际完全吻合,说明了笔者所确定的矿井通风系统评价指标体系可以反映矿井通风系统的状况,所采用的BP网络算法正确,可以用来指导实际工作。该计算程序简单,易于操作,有一定的推广应用价值。     

浅析矿井通风系统的优化

我国部分煤矿采用复杂落后、较不安全合理的通风系统是造成煤矿瓦斯重大事故的直接原因。只有通过优化矿井通风系统,才能达到“系统简单、安全可靠、经济合理”。本文通过介绍矿井通风系统优化理论,并分析大宁煤矿优化通风系统实例,得出矿井优化通风系统的必要性结沦。