王大尉

（煤炭科學(xué)研究總院安全分院，北京 100013）

基于Ventsim軟件的礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化

王大尉

（煤炭科學(xué)研究總院安全分院，北京 100013）

通風(fēng)是影響井下工作環(huán)境的直接因素，是防治煤礦瓦斯、火災(zāi)、粉塵災(zāi)害最直接、有效的手段。以某礦山為例，利用Ventsim軟件對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行三維建模，并通過該軟件對(duì)風(fēng)網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行解算、風(fēng)流按需分配仿真和風(fēng)流動(dòng)態(tài)模擬，為礦山管理人員和技術(shù)人員提供必要的數(shù)據(jù)支持，輔助礦井通風(fēng)管理和生產(chǎn)決策。

Ventsim;三維建模;風(fēng)網(wǎng)解算

通風(fēng)是影響井下工作環(huán)境的直接因素，是防治瓦斯、火災(zāi)、粉塵災(zāi)害最直接、有效的手段。在設(shè)計(jì)或改造通風(fēng)系統(tǒng)時(shí)，繪制通風(fēng)系統(tǒng)圖、網(wǎng)絡(luò)圖，按需分風(fēng)風(fēng)網(wǎng)解算、風(fēng)機(jī)選型，最優(yōu)設(shè)計(jì)與改造，最優(yōu)調(diào)節(jié)與控制，故障診斷和災(zāi)變處理等工作只靠人工和經(jīng)驗(yàn)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。為了加強(qiáng)通風(fēng)管理，提高通風(fēng)系統(tǒng)的抗災(zāi)能力，必須借助于先進(jìn)的計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)。

1 Ventsim系統(tǒng)簡(jiǎn)介

Ventsim系統(tǒng)以其良好的可視化效果和簡(jiǎn)單易學(xué)的特點(diǎn)，逐漸成為通風(fēng)設(shè)計(jì)和通風(fēng)管理最強(qiáng)有力的工具。系統(tǒng)通過兼容DXF圖形文件最大程度地利用現(xiàn)有的通風(fēng)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，通過三維建模將復(fù)雜的通風(fēng)系統(tǒng)簡(jiǎn)單直觀地呈現(xiàn)出來，通風(fēng)工程師和礦山通風(fēng)管理人員均可從使用該系統(tǒng)得到幫助。系統(tǒng)還為日益要求嚴(yán)格的井下工作環(huán)境提供了量化的計(jì)算分析工具。

2 實(shí)例分析

2.1 項(xiàng)目來源及方案選擇

該礦原通風(fēng)系統(tǒng)通風(fēng)風(fēng)量分布合理、通風(fēng)阻力符合規(guī)程要求、通風(fēng)系統(tǒng)管理到位，但是由于現(xiàn)在礦井產(chǎn)量增大，原礦井設(shè)計(jì)的通風(fēng)系統(tǒng)不能滿足現(xiàn)在發(fā)展需求，存在以下的主要問題:一是礦井供風(fēng)量不足，主通風(fēng)機(jī)通風(fēng)能力不能滿足礦井后續(xù)的安全生產(chǎn);二是礦井總進(jìn)風(fēng)負(fù)擔(dān)重，副斜井的風(fēng)速較高;三是礦井的通風(fēng)線路太長(zhǎng)，并且現(xiàn)有安全出口均位于礦井東南部的工業(yè)廣場(chǎng)，比較集中，災(zāi)變時(shí)期疏散困難。針對(duì)當(dāng)前最主要的問題，主通風(fēng)機(jī)能力小，礦井供風(fēng)量不足，提出以下3種方案:

（1）更換現(xiàn)在工業(yè)廣場(chǎng)回風(fēng)立井的主通風(fēng)機(jī)。

（2）在工業(yè)廣場(chǎng)西北邊界相鄰處新掘一進(jìn)風(fēng)立井，不更換主通風(fēng)機(jī)。

（3）在中部工業(yè)廣場(chǎng)南邊界新掘一回風(fēng)立井，選擇新的主通風(fēng)機(jī)，并把現(xiàn)有回風(fēng)井改為進(jìn)風(fēng)井。

2.2 系統(tǒng)模擬

2.2.1 系統(tǒng)模型的建立

針對(duì)設(shè)計(jì)部門提出的3種設(shè)計(jì)方案，并結(jié)合礦方提供的基礎(chǔ)技術(shù)資料，首先將CAD圖繪制為單線圖 （.DXF格式），然后將CAD單線圖導(dǎo)入Ventsim軟件，在編輯框里選擇實(shí)體巷道，此時(shí)Ventsim軟件就會(huì)將單線圖轉(zhuǎn)換為立體圖，但此時(shí)由于未輸入巷道標(biāo)高，所有巷道將都處于同一水平。

通過編輯對(duì)話框編輯風(fēng)路屬性，將風(fēng)路名稱、斷面尺寸、標(biāo)高等基本信息錄入編輯框，見圖1。

圖1 編輯風(fēng)路

2.2.2 風(fēng)流模擬

輸入完風(fēng)路的標(biāo)高、斷面尺寸等基本信息，整個(gè)礦井的通風(fēng)系統(tǒng)三維立體圖就會(huì)生成，通過運(yùn)行“風(fēng)流模擬”，檢查風(fēng)網(wǎng)是否正常工作。

風(fēng)網(wǎng)正常運(yùn)行之后，將實(shí)測(cè)的通風(fēng)基礎(chǔ)參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，然后將摩擦阻力系數(shù)輸入編輯框，并將風(fēng)門等固定通風(fēng)設(shè)施風(fēng)量用節(jié)流孔進(jìn)行增阻固定，再次進(jìn)行風(fēng)流模擬，然后對(duì)比設(shè)計(jì)方案中井下主要大巷風(fēng)量分配，并運(yùn)用節(jié)流孔進(jìn)行阻力和風(fēng)量調(diào)節(jié)，直至與方案中設(shè)計(jì)風(fēng)量基本接近。見圖2。

圖2 風(fēng)流模擬

2.3 方案對(duì)比

根據(jù)對(duì)3個(gè)方案的計(jì)算分析，以及運(yùn)用Ventsim軟件對(duì)設(shè)計(jì)方案的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)模擬，根據(jù)軟件提供的報(bào)告，各個(gè)方案供風(fēng)量、通風(fēng)阻力、通風(fēng)線路長(zhǎng)度、風(fēng)速超限巷道等參數(shù)匯總結(jié)果見表1。

表1 技術(shù)參數(shù)比較

方案一:更換主通風(fēng)機(jī)，供風(fēng)量滿足要求，但通風(fēng)阻力較大，通風(fēng)線路長(zhǎng)，并且副斜井、回風(fēng)井風(fēng)硐風(fēng)速超限。

方案二:只新掘一進(jìn)風(fēng)井，雖然縮短了通風(fēng)線路長(zhǎng)度、降低了通風(fēng)阻力，增大了供風(fēng)量，各巷道風(fēng)速不超限，但主通風(fēng)機(jī)供風(fēng)量還不能滿足礦井實(shí)際需風(fēng)量。

方案三:中部工業(yè)廣場(chǎng)南邊界新掘一回風(fēng)井，并安裝主通風(fēng)機(jī)，供風(fēng)量滿足要求，通風(fēng)阻力小，通風(fēng)線路長(zhǎng)度中等，各巷道風(fēng)速不超限。

根據(jù)表1提供的比較數(shù)據(jù)以及結(jié)合設(shè)計(jì)部門提供的經(jīng)濟(jì)概算，最終確定方案三為最終方案，其優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在:通風(fēng)系統(tǒng)順暢、風(fēng)量滿足要求、通風(fēng)阻力適中;新掘風(fēng)井位置有利于下接續(xù)采區(qū)的正?；夭?新掘風(fēng)井位于井田中部工業(yè)廣場(chǎng)，解決了原有安全出口比較集中的問題，并且整體經(jīng)濟(jì)概算較低。

3 結(jié)論

通過對(duì)Ventsim軟件在礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化方案中的應(yīng)用，不但可以通過軟件進(jìn)行快速的風(fēng)網(wǎng)解算、風(fēng)流按需分配仿真、風(fēng)流動(dòng)態(tài)模擬，也可以輔助進(jìn)行短期和長(zhǎng)期通風(fēng)系統(tǒng)規(guī)劃，對(duì)礦山管理人員發(fā)現(xiàn)問題和優(yōu)化通風(fēng)網(wǎng)路均具有一定的指導(dǎo)意義。

［1］駱貞江，等.Ventsim軟件在礦井通風(fēng)中的應(yīng)用［J］.有色冶金設(shè)計(jì)與研究，2009，30（3）.

［2］鄧紅衛(wèi)，等.基于Ventsim的云錫新山礦段通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化研究［J］.采礦技術(shù)，2010，10（4）.

［3］王英敏，等.礦井通風(fēng)與安全［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，1978.

Optim ization of Mine Ventilation System Based on Ventsim Software

WANG Da-wei

（Safety Research Branch，China Coal Research Institute，Beijing 100013，China）

Ventilation is direct factor influencing working environment of underground mine and ismost effectivemethod of preventing methane，fire and dust disaster Taking amine as an example，this paper set up a 3-Dmodel to resolve ventilation network and simulate ventilation process It provided necessary data support forminemanagement and technical persons tomake aid decision formine ventilation management.

Ventsim;3-D modeling;ventilation network resolving

TD724

A

1006-6225（2011）05-0025-02

2011－03－14

煤炭科學(xué)研究總院青年創(chuàng)新基金項(xiàng)目 （2008QN07）

王大尉 （1979－），男，遼寧大連人，碩士，工程師，主要從事煤礦安全方面的研究工作。

［責(zé)任編輯:周景林］

開采與設(shè)計(jì)