通风系统建模时间：2015年11月9日

导读：山西省襄垣七一新发煤业位于山西省襄垣县，其三维可视化通风模型基于VENTSIM软件平台构建的三维可视化系统。通过兼容DXF数据，可使用三维可视化系统快速地在现有设计数据的基础上进行三维通风系统建模。七一新发煤业通过ventsim经济模拟后，需要对部分井筒和回风巷进行巷道断面的优化。

一、系统现状

系统简单分析

a.主斜井、副斜井进风，主要担负一、二采区和3005工作面用风；北翼进风立井进风，主要担负北翼五采区和掘进面用风。 

b.南翼回风主要由南翼回风立井担负，北翼回风主要由北翼回风立井担负；属于分区对角式通风。

1、矿井基本情况介绍

a.七一新发煤业井田共有五个井筒，其中主斜井、副斜井、北翼进风立井三个井筒进风，南翼回风立井和北翼回风立井回风；

b.井下有三条主要大巷，轨道巷、皮带巷进风，回风巷回风；一、二采区回风巷断面不规整。

2、通风方式及风量分配

用风地点占有效风量的比重

a.通风方法为机械抽出式

    南翼回风立井主通风机型号：

    FBCDZ-No25-2×250kW

    北翼回风立井主通风机型号：

    FBCDZ-No25-2×315kW

b.掘进头共12个：      

    5101运输顺槽    5101轨道顺槽

    5006运输顺槽    2006回风顺槽

    六采区排水巷    2006进风顺槽

    五采区（北翼）专回

    水采一区两个掘进面

    水采二区两个掘进面

    5002采煤工作面   3005采煤工作面

c.以下为本次实测部分数据，存在误差，敬请见谅

二、系统更新

1、采集井巷真实数据

井下巷道压力测量，采用气压计法。首先在井口同时设定三台仪器的基准压力，并记录三台仪器之间的误差，然后将一台仪器留在井口（基点）监测大气压变化并自行记录，另两台仪器在井下测量各测点绝对静压，最后通过基点静压校正两测点的绝对静压。

针对井筒，我们进行了多次测量，求取平均值。

以下为部分巷道测量真实数据，如有误差，敬请见谅。

注：带括号数据为负值，由仪器本身精度及缺少部分真实标高造成。

2、模型更新

通过相关部门紧密协助我们得到了最新的通风系统图、采掘工程平面图、一些基础性资料和原有模型。在这些资料的基础上，我们对全矿井进行了实际测量，采集到大量真实数据，把缺少的真实数据更新及输入模型，使原有模型更加接近矿井真实情况，来进一步指导生产。

我们需要更新模型，来实现矿井通风三维可视化模拟仿真系统的应用。

a.模型赋值，把井下实测数据输入模型（部分）

b.确定主通风机运行工况点，落实扩散塔面积，描绘风机（主通风机，局部通风机）特性曲线,在风路实际位置添加风机

3、模型准确性

a.南翼工况

    模型工况：                实际工况：

        Q=5338m³/min            Q=5352m³/min                                                

        H=1820.2Pa              H=1800Pa                                                

        P=306kw                 P=300kw                                                 

b.北翼工况

    模型工况：                实际工况：

        Q=7812m³/min             Q=7837m³/min                                                

        H=2543.2Pa               H=2550Pa                                                

        P =482.5kw               P =497.2kw                                                 

4、小结

经过以上对比可以看出，矿井主要进回风井与实际风量偏差不大，主通风机风量及负压等整体误差率<5%，与实际情况基本吻合，可以满足生产需要，能够准确的进行模拟和预测。更多详细情况可参考模型七一2015.11.09终.vsm

三、存在问题

1、矿井通风系统存在问题浅析

a.风流在井下的流动路线多为折返式，风流线路长，阻力大； 

b.南翼一、二采区断面不规整，阻力偏大；

c.北翼回风立井东段局部阻力较大；断面偏小，风速能到达10.3m/s，超出了《煤矿安全规程》规定。

2、路线与阻力对比

从上图可以看出，南、北两翼回风巷阻力都比较大，实测中发现断面偏小，回风都有超风速现象。

从上图可以看出， 北翼路线比南翼路线短，而阻力却比南翼大，这是北翼用风量比南翼用风量大所造成的(h=RQ²)。

四、优化模拟

矿井通风系统设施优化模拟

a.北翼专用回风巷通风设施调整； 

b.南翼通风设施调整;

1、北翼专用回风巷通风设施调整

南翼和北翼的专用回风风路，应保持相对独立，不宜在各专用风路之间有风路连通，这是因为两条专用风路有风路连通，而使南翼的专用风路变成了两台风机的第二个公用风路（绿色圆圈内），这样对南翼主通风机增加了影响，也增加了不稳定运转的因素。  

要实现分区式独立回风，首先对北翼专用回风巷设施进行调整，从而解决南翼和北翼回风的拉锯关系。在六采区排水巷掘进工作面回风南段（红色圆圈内）加双向风门，使南北两翼实现独立回风；六采区排水巷掘进工作面回风巷北段（黑色圆圈内）的设施拆除。

北翼专用回风巷优化前后南北两翼工况对比：

南翼比较：

南翼比较前   

南翼比较后

        负压下降：92.4Pa

        风量增加：92m³/min

        功率下降：5.3kW

北翼比较：

北翼比较前

北翼比较后

        负压增加：87.9Pa

        风量下降：81m³/min

        功率增加：8.2kW

2、南翼设施调整

南翼设施多且阻力较大，在北翼专用回风巷设施调整的基础上对南翼进行设施调整，拆除和降低某些设施的阻力，南翼负压会有所下降。

                                        位置：3005回风顺槽。

                                        措施：增大风窗面积，通过风量为1400m³/min左右。

                                        位置：北翼专用回风巷南端

                                                 （北翼1配点电北）。

                                        措施：拆除风门。

                                        位置：二采回风巷以北

                                                （南翼回风北段西）

                                        措施：增大风窗面积，通过风量为1000m³/min左右。

                                        位置：2006回风顺槽南段。

                                        措施：拆除风门。

3、小结

据阻力测定报告数据显示：北翼进风立井的阻力为320pa，北翼回风立井的阻力为601pa，北翼回风巷南段阻力为596pa，占总阻力的59%。（其它数据详见《通风阻力测定报告》）

北翼专用回风巷设施调整后，南翼风机负压下降92pa，北翼负压增加88pa，对整个通风系统影响不大。

应用ventsim中经济模拟可以看出，需要优化的巷道断面中，大多数为井筒和回风巷。