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矿井三维可视化通风模拟系统-陵川崇安苏村煤业

发布时间:2015-06-02来源:本站原创作者:众信通点击:

通风系统建模时间:2015年6月2日

导读:山西省陵川崇安苏村煤业有限公司位于山西省陵川县,其三维可视化通风模型是基于VENTSIM软件平台构建的三维可视化系统。通过系统仿真解决了风速超限等问题,为苏村煤业的通风安全提供了帮助和便利。

一、通风现状

1、矿井基本情况介绍

苏村煤矿井田共有三个井筒,其中主斜井、副斜井两个井筒进风,回风立井一个井筒回风。

现阶段工作面:

生产工作面——150202综采工作面

掘进工作面——150101切眼掘进面、150101回风顺槽掘进面

2、矿井通风系统简单分析

a.通风系统:

  通风方法为机械抽出式,回风井主通风机型号:FBCDZ-8-No22B

  (现使用2#风机)

  工作面采用单U后退式通风系统;

b.井下巷道布置:

  集中轨道大巷、集中运输大巷2条主要进风巷道,集中回风大巷1

  回风巷道

3、通风现状

a.目前全矿井通风中有完整的全负压通风路线;

b.新采区有两个掘进工作面,150101切眼、150101回风顺槽没有贯通,贯通后可以形成全负压通风;

c.矿井负压:1064.5Pa      

  矿井风量:4778m³/min 

  风机功率:143.4KW 

二、矿井井巷真实数据采集

井下巷道压力测量,采用基点法。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,然后下井时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点压力,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:红色带括号数据为负值,由仪器本身精度及缺少部分真实标高造成。

三、 三维可视化矿井通风模拟系统重建

通过通风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,发现原有模型存在诸多问题,实际上无法实现真正的仿真模拟效果,通风管理人员也无法使用模型解决矿井通风问题,进一步指导生产实践。我们需要重新建立模型,来实现矿井通风三维可视化模拟仿真系统的应用。

1、CAD图纸中,绘制中心线,生成DXF文件,导入Ventsim中,生成风网

2、基础数据输入,建立模型框架

                                输入每一个节点的真实标高(z坐标)

                                同时核对节点的X,Y坐标

                                输入每条巷道的真实状况

                                包括:巷道名称,类型,断面及障碍物

3、风机库数据录入(主扇,局扇)

a.先将选定的风机特性曲线图扫描成电子版图片

b.添加选定风机的型号

c.将图片添加进Ventsim软件中

d.选定图片区域后关闭

e.把风机的叶片安装角输入

f.在对应的特性曲线上拾取十个点后特性曲线就初步描完

g.移动所拾取的点(使其在曲线上更均匀准确)形成准确的风机特性曲线

h.重复过程(5~7),直到把图片上的所有曲线都描完


4、真实数据的采集

a.巷道描述:巷道类型,断面,障碍物。

  侧重点:井筒,大巷

b.通风设施记录,风窗,风门,风障等。

c.实测巷道数据:风压,风量,密度。

d.整理数据,得出巷道摩擦阻力系数。

对应的把实测数据输入模型中的巷道编辑框中。

5、完善优化模型

a.针对性的对进回风井反复测量,落实风机运行真实的工况点(负压、风量、功率、效率),调整风机运行曲线。

b.落实有复杂层位关系的巷道及已经密闭的巷道,调整模型。

c.进风风,回风分类

d.图层分类

四、重建模型后对比及模型准确性分析

修正前

修正后

以上为部分原有模型和重建模型对比(主要井筒摩擦阻力系数)

修正前

修正后

根据我公司以往实测经验巷道的摩擦阻力系数大于0.0039,近期实测如潞安集团李阳煤矿和山煤集团鑫顺煤矿等均不超出该范围;贵矿现有模型中一些大巷的摩擦阻力系数能达到了1.000以上,违背了通风技术的基本原则,严重影响了通风网络解算的准确性。

1、局部通风机、巷道固定风量

在原有模型中局部通风机、巷道存在固定风量,严重影响了通风网络解算,使模型脱离实际,这样进一步加大了的通风管理人员使用模型的难度。

2、模型准确性

3、回风立井通风机运行现状

        模型工况:                实际工况

            Q=4778m³/min            Q=4637m³/min

            H=1064.5Pa              H=1100Pa

            P=143.4kw               P=136.8kw

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2015.6.10.vsm

五、苏村矿井通风系统优化建议

1、解决风速超限

集中回风大巷断面偏小,使得集中回风大巷部分地点风速超过8m/s,超出了《煤矿安全规程》主要进(回)风巷风速不得超过8m/s的规定。建议扩巷,达到最优经济断面。

2、优化巷道断面

在通风设计工作中,要根据使用年限、开掘费、维护费和通风电费等因素,选定主要回风巷道和总回风巷道的经济断面(即总费用最小的断面)。我们通过Ventsim的经济模拟可以找到以下巷道需要扩刷巷道断面,巷道壁尽量做到平滑,以减少通风阻力;根据风路的唯一编号可以看出这些巷道多为集中回风大巷。

以上巷道全部扩刷后主通风机工况对比:

扩刷前

扩刷后

        风量增加:258m³/min

        负压降低:223Pa

        功率下降:8.1kw

以风路编号183(集中回风大巷)为例:

a.以下分析按矿井服务年限10年考虑

b.考虑总回风巷井周期风路的总成本:扩刷至3.5m×3.5m后,通风成本达到最低

c.考虑总回通风网络总成本:3.5m×3.5m通风总成本开始明显增加

d.考虑风量与总回风巷扩刷断面尺寸:扩刷至3.5m×3.5m后,巷道风量增加不明显

e.考虑矿井总风量与总回风巷扩刷断面尺寸:扩刷至3.5m×3.5m后,矿井总风量增加不明显

3、小结

a.通过以上分析,考虑施工质量等因素,巷道扩刷至经济断面后,风量可增加到5036m³/min,功率降低8.1KW,年节省电费3.2万元。 

b.通过基础数据的实测,众信通(Truethingtone)将为贵矿提供真实可靠的基础数据及《矿井通风阻力测定报告》,这样也可以满足通风技术人员的日常管理及技术研究。 

c.贵矿还可以通过通风预测来节约未来的井巷工程费用,选择合理的巷道断面,世界上发达国家对于通风和采矿成本都有详细的技术经济分析,这是大势所趋,也是矿井风网节能的必然趋势。