《金属矿山通风系统三维仿真优化.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《金属矿山通风系统三维仿真优化.pdf（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 2 0 1 5年 6月 第 4 4卷第 3期 中国矿 山工 程 Ch i n a Mi ne Eng i n e e r i ng 25 金属矿 山通风系统三维仿真优化 3 D s i mu l a t i o n a n d o p t i mi z a t i o n o f mi n e v e n t i l a t i o n s y s t e m 刘 晓培 常德 强 宫 锐 张 柬 柳静 献 1 沈 阳有色冶金设 计研究院 辽宁 沈阳 1 1 0 0 0 3 2 东北大学 辽宁 沈阳 1 1 0 8 1 9 3 深部金属矿山安全开采教育 部重点实验 室 辽宁 沈 阳 1 1 0
2、 8 1 9 4 中国有 色集团抚顺红透 山矿业 有限公司 辽 宁 抚顺 1 1 3 3 2 1 摘 要 以红透山铜锌矿 为例 基于 V e n t s i m 三维通风仿真软件 建立 了红透 山矿 通风 系统三 维模 型 并 对矿 山的通风 现状进 行 了模拟 在制定 通风 系统测试方案基础上 对 井下不 同风机 开启状态时的通风现 状进行 测试和数 据分析 发现 浅部矿 井存 在一定的 漏风 需要 加强 密闭 另外 模拟结果与 实测结果偏差 小于 6 证 明所建模 型的 准确性 进 而提 出 了深 井通 风 系统 改进的可行性 方案 通过解算确 定 了在 东侧 新建风 井的最优 方案 其通
3、风效率 高达 到 7 1 5 关键 词 矿 井通风 三维仿 真模 拟 V e n t s i m软件 通 风 系统优 化 Abs t r a c t I n t hi s pa p e r t a ki n g Ho ng t o u s h a n c o p pe r z i n c mi n e a s t h e e x a mp l e t he 3 D mo d e l o f v e n t i l a t i o n s y s t e m wa s e s t a b l i s h e d ba s e d o n Ve n t s i m s o f t wa r e a
4、 n d t he p r e s e n t m i n e v e nt i l a t i o n n e t wo r k wa s s i m u l a t e d The v e n t i l a t i o n s i t u a t i o n i n di f f e r e n t f a n s s t a t e s wa s t es t e d a n d t he d a t a we r e a n a l y z e d b a s e d o n t h e t e s t pl a n o f v e n t i l a t i o n s y s t
5、 e m I t wa s f 0 u n d t ha t t he r e wa s s o me a i r l e a k a g e i n s ha l l o w mi n e wh i c h n e e d e d t o b e s e a l e d I n a d d i t i o n t h e d e v i a t i o n o f s i mu l a t i o n a n d e x p e r i me n t a l r e s u l t s wa s l e s s t h a n 6 wh i c h p r o v e d t ha t t
6、he mod e l wa s a c c ur a t e Th e f e a s i b l e p l a n s o f v e nt i l a t i o n s y s t e m o f d e e p m i ne we r e pu t f o r wa r d a n d t h e o p t i mum p l a n wa s d e t e r m i n ed b y c a l c u l a t i o n a n d i t s v e n t i l a t i o n e f f i c i e nc y a c h i e v e d 7 1 5
7、Ke y wo r ds mi ne v e nt i l a t i o n 3 D s i mu l a t i o n Ve n t s i m s o f t wa r e v e n t i l a t i o n s ys t e m o p t i mi z a t i o n 1 前 言 在 我 国 未来 的几 十年将 处于 工业 化 中期 阶段 对矿 产资源的利用及需求将会进入一个 高峰期 矿产资 源的 供求矛盾将会更加突出 由于地下矿产 资源稀缺 且 不可再生 目前我国的浅表矿床及开采条件相对较好 的 矿床 储 量不 断减 少 迫使 大 多数 矿 山转 入 深部 或 复 杂
8、 矿 床 的开 采 据 统计 我 国大 型金 属 矿 山约 有 1 0 的开 采深 度 在 7 0 0 1 0 0 0 m 2 0 的开 采 深度 在 5 0 0 7 0 0 m 而且 未来 金属 矿 山 的开 采 深 度 还会 继 续 增 加 随之 而 来 的技 术难 题之 一就 是 通 风 问题 例 如 矿 井 通 风 的 内外 部条 件将 会变 得更 加 复杂 通风 网 络越来 越 复杂 通 风阻 力增 大 热 害显 现 通风 能耗 高等 如果 不 进行 通 风 网络 的优 化和 调整 将 对矿 井 的安全 生产 造成 不利 影 响 因此 对矿 井 通风 系统 理 论 及 技术 研 究
9、就 显 得 迫 切 和 有 意义 矿井通 风 涉及 到 采 矿 工程 学 流 体力 学 测量 学 计 算机科学以及数据库等多种学科 的理论知识 矿井通风 系统是 一个 动态 的 多 变 的 复 杂 系统 对其 进 行 设 计 分 析 管 理 以及 改 造所 需 的工作 量 巨大 因此 对 于大 型 矿 山的复杂通风网络 必须借助于计算 机软件来处理 近 些 年来 伴 随着 电子信 息 技术 的不 断发 展 国内外在 矿井 通 风仿 真系 统方 面 的研 究 十 分 活跃 各 种 矿井 通 风 系统 第3 期 刘晓培等 金属矿山通风系统三维仿真优化 2 7 速 各工作中段的进风量 包括巷道一 4
10、 6 7 一 5 2 7 一 5 8 7 一 6 4 7 m 平 巷 的 尺 寸 风 速 风 向 温 度 湿 度 2 5 3 m井 口处 巷道 一 7 0 7 一 7 6 7 一 8 2 7 m 平 巷 的尺 寸 风速 风 向 温 度 湿度 气 压 3 2通风 系统 测试 结 果分 析 1 将 所测 的每个 中段 的 进 风量 与 所 建 模 型 的 模 拟 结果 进行 比较 如表 1所 示 表 1 测试 结果与模 拟结果 比较 从 表 1可 以看 出 模 拟 结 果 与 测 试 结 果 的 最 大 相对 误 差是 5 5 9 误差 都在 1 0 之 内 考 虑 到矿 井 内通 风情 况复 杂
11、 以及 测 量 时 不 可 避 免 的 人 为误 差 认 为 误差 在合 理 范 围内 可 以确 定 此次 基础 数据 可靠 所 使用 的 风 网基 础 参数 符合 实 际 因此 上 面 所 建 模 型是 可靠 的 2 现 场 测 试 一 4 6 7 m 和 一 5 2 7 m 中段 的 风 量 很 小 越靠近下 部 中段 的风量越大 说 明风门调控有 效 但现场反应 下部中段采场风量不大 结合模 型 可 以看 到 一 6 4 7 m 中段 的风 流 通 过爆 破 器 材 库 短 路 直接 流 向 回风 井 因此 到 达各 采场 的风 量很 小 3 下部 7个 中段 的风 量为 8 6 3 4
12、 m s 一 4 6 7 m 东 部 风机 风量 为 7 3 m s 此 时 一 4 6 7 m 西 部 风 机 未 开 说 明东 部 风 井 承 担 了 大 部 分 的 通 风 量 剩 余 1 3 m s由西 部风 井 承担 4 通 过 几 个 风 机 状 态 切 换 测 试 发 现 上 部 风 机 的 开关 对下 部 中段 的风 量 影 响不 大 例 如 当地 表 西部风 机 与 一4 6 7 m 东 部 井 下 风 机 合 开 时 测 得 4 6 7 m井 下 风机 入 V I 处 的风 量 为 7 3 2 4 m s 这 时 再闭合地表东部井上风机时 同一地点测得风量为 7 2 m s
13、 忽略测试误差 可认为东部井上风机的开关 对风量基本没影 响 而且 在模型上 重复上述 操作 时 东 部井 下风 量 只增 加 了 3 2 m s 可 以 考虑 移 除 东 部地 表 风 机 因 此 下 部 的风 量 主 要 靠 一 4 6 7 m 中 段 东部 风 机提 供动 力 5 东部 井 下 主 扇 的风 量 为 7 3 m s 此 时东 部 地 表未 开 其 地 表 有 一些 雾 气 呈 扩 散 态 风 量 很 小 说 明东 部风 井一 4 6 7 m 以上 有 漏风 点 6 地表 西 部 主 扇 风 量 为 5 1 m s 而 西 部 井 下 风 机 的风量 为 1 3 m s 说
14、 明地 表 西部 主扇 的 排 风 主 要来 自 3个方 面 西部 井下 风 机 东 部井 下 风机 和上 部 空 区 4 通风 系统 的优化 4 1通 风 系统优 化 方案 的提 出 结 合上 面建 立模 型 的模 拟结果 以及上 述测 试结 果 发现 正 常工作 状 态下 通风 系统 的 问题 据此 提 出 相 应 的解决 方案 方 案一 从 整个 通风 系统 的局 部 风流来 看 有些 回风巷 密封 不好 下 一 中段 的污 风 会 进 入 上 一 中段 的采场 中 造 成 风 流 污 染 有 些 中段 的进 风 总 量 很 大 但实际上进入采场的风量很小 西部地表风机的 运行 效 率
15、只有 5 0 针 对 通 风 系 统 的 局 部 通 风 问 题 提 出一 4 6 7中段 的 2采 斜 坡 道 加 一 道 风 门 在 不 使用时 将风门关 闭 以防一 5 2 7中段采场 的污风进 入 一 4 6 7中段 的 运 输 大 巷 一 4 6 7中段 东 部 接 力 风 机 回风巷 中 的风 门打 开 以 防 污 风 回 流 在 一 5 8 7中段 的 2 8采 场 附近 的系统 风井 的东侧增 加 密封 以防污 风 流入 采场 在一 6 4 7中段 的爆破 器 材 库 的进 口加风 窗 调节 以防造成 风 流短 路 进 入 一 6 4 7中段 的风 流 直接 通 过爆破 器 材
16、 库 回流 到西 风 井 而 流入 采 场 中 的风量很小 在一 8 2 7中段 将 1 7采 的 3 7 0 2井作为 中段 的 回风井 以解决 一 8 2 7中段 东 部采 场 风 量小 的 问题 西 部地 表风 机 的效 率 不 高 主要 是 由于 其 所 承 担 的阻力 较 大 微 量调 节一 4 6 7 一 5 2 7 一 5 8 7中段 西风 井 回风巷 中 的风 门 风 窗 等 不 仅 增 加 中段 的 进 风 量 而且能提高西部地表风机 的效率 在模型上完 成方案的修改后 再进行模 拟 可得到模拟后 的模 型 并 且 得 出总结 报告 方案 二 从 通 风 系统 的整体 来看 整 个矿 体 向东 侧伏 回风井跟 不 上 生 产 需 求 目前 还 能 维 持 矿 山 的开采 随着新矿藏的勘察 整个矿山开采还要继续 向东进 行 对 以后 的通 风不 利 针对 此种 情况 提 出 在一 4 6 7中段东风井东侧 开拓一条回风井直接接通 地表 此 时 经 过 V e n t s i m 软 件 模 拟 结 果 显 示 一 4 6 7东 部 井 下 风 机 过 速 不 能 正 常
