煤矿通风系统三维模拟关键技术研究及其实现

 摘 要：本文主要对地理信息系统（GIS）在煤矿通风系统三维模拟关键技术及其实现进行了系统地研究,提出了巷道三维数据模型,建立了巷道的空间拓扑关系与空间属性数据库,通过对传统的粒子系统原理进行改造实现了巷道中的风流模拟演示。利用Visual C++、三维可视化引擎（OpenGL）和数据库引擎（ADO）实现了煤矿通风系统三维模拟与成功应用。     

基于OpenGL的通风系统三维可视化实现

基于OpenGL图形库，利用粒子系统原理，实现了矿井通风线路的三维动态可视化显示．并对井下巷道的三维显示方法及通风系统线路的交互设置实现方法进行了分析并加以实现，取得很好的应用效果。     

COSMOSFloWorks在矿井通风系统可视化仿真中的应用

利用三维CAD软件SolidWorks,在相似性原理的基础上,对组成矿井通风系统的巷道和设施进行三维建模,采用其插件COSMOSFloWorks对建立的矿井通风系统模型进行流体仿真,从而间接实现对实际矿井通风的可视化仿真模拟,以确定通风系统的可靠性,同时确定相关参数。以某小型煤矿的初期开采利用方案为实例,对该矿井设计的通风系统进行了仿真模拟,并与传统设计计算方法得出的结论进行了比较,结果相差不到5%,验证了该方法在矿井通风系统可视化仿真中的可行性。     

基于GIS及AutoCAD的煤矿二三维通风仿真模拟系统

为了真实准确的模拟通风系统,对通风仿真模拟软件进行了总结和剖析,提出利用GIS、AutoCAD相结合的技术手段,将AutoCAD软件和矿山地理信息系统的数据融合,基于空间数据库或图形的统一数据源,实现二维和三维巷道图的同步应用和展示,实现数据和图形的互联互通,有效实现巷道贯通模拟、密闭模拟、反风演习模拟、矿井主通风机选型、通风优化,保障通风系统稳定可靠。     

矿山巷道通风系统的三维动态模拟

利用矿山巷道高程导线点数据与二维巷道地图数据,提出了三维巷道空间拓扑关系的自动建立方法和空间拓扑支持下的风网动态解算算法.矿山巷道通风系统的实现采用了开放源代码GIS软件技术与商业软件技术相结合的实施方案,实现了巷道数据的管理、网络拓扑的快速建立、通风过程的模拟求解、以及计算结果的可视化.其中,GDAL/OGR用于读写空间数据库,Boost Graph与MTL用于构建拓扑分析与风网解算的算法库,而ArcGIS Engine则用于矿井通风系统的可视化以及通风网络参数的管理.     

矿井通风网络三维仿真模型

针对大型矿山巷道众多、通风状况复杂、多变的特点,采用了一系列新的思路和算法,包括空间三维实体和二维图形相互转换的算法、通风网络解算算法,解决了矿井通风网络三维仿真图形的创建、自动标注以及矿井通风自动解算等问题,建立了通风网络三维图形变换和三维实体生成模型,仿真数据模型以及通风网络解算数据模型三大模型,实现了矿井通风网络三维仿真和风网解算的高度智能化与自动化,为矿山通风网络三维仿真系统的建设奠定了理论基础,为矿山的安全生产提供了技术保障。     

矿井通风网络三维仿真与优化模型

针对某大型矿区巷道众多,通风状况复杂、多变的特点,采用了空间图形相互转换和通风网络解算两种算法,建立了通风网络三维图形,仿真数据以及风网解算三大模型,解决了矿井通风网络三维仿真图形建模、自动标注以及通风网络解算等问题,从而为实现矿井通风网络三维仿真和风网解算的高度智能化与自动化,以及矿山数字化建设和安全生产,提供了理论指导和技术保障。     

全风压与局部通风机相结合的通风技术研究和应用

在现有通风系统的基础上,结合实际条件,分析3种通风调整方案的优劣点,最终确定全风压与局部通风机相结合的通风方式。实践表明,该项长距离局部通风技术保证了巷道掘进所需的风量,杜绝了掘进工作面瓦斯的积聚和超限现象,实现了长距离巷道的安全掘进。     

基于三维动态通风网络解算的通风系统优化研究

针对平煤股份六矿通风流程长、生产水平多、各水平过渡期通风困难、巷道断面收缩引起通风阻力增加等主要问题,六矿制定了通风经济、高效为目标的通风系统调整工程。依托三维动态通风网络解算软件对通风系统调整方案进行模拟,成功建立了矿井三维通风网络模型,实现了矿井动态通风网络解算,提高了六矿的通风管理水平。     

鲍店煤矿通风系统改造与优化实践

使用计算机可以对矿井通风网络进行仿真模拟,通过构建矿井三维通风网络,对巷道断面尺寸、支护方式等参数进行赋值,建立风机参数数据库,设置各主要用风点风量后,系统即可自动解算各项通风数据。在三维通风仿真系统基础上制定通风调节与优化系统方案,各种调节方案的效果能在数据分析的基础上通过三维动态图形的方式进行展现,为通风管理人员提供决策依据。本文论述了ventsim三维通风仿真软件在鲍店煤矿通风系统改造中的应用,该系统为我们在通风网络改造过程中提供最为科学的系统优化与调整方案,也为类似矿上的通风系统改造与优化提供的参考。     

王家寨煤矿通风系统改造与优化

王家寨煤矿为中央并列式通风，漏风量较大，主井通风阻力较大。通过对矿井通风系统进行通风阻力测定，发现矿井回风段通风阻力过大且通风难易程度为中等。针对以上情况，结合矿井下组煤的开拓对矿井通风系统进行了改造与优化。     

矿井二维通风立体图专用绘制软件的研制

为了在二维空间中更加直观地反映矿井通风巷道网络的空间拓扑结构,改变通风立体图绘制困难的现状,在深入研究双线巷道元素和投影原理的基础上,结合二次开发技术,提出了在AutoCAD平台下采用“改进的真双线法”及“闭合多段线填充法”实现二维通风立体图自动绘制的机制,着重分析了该机制的实现原理及利用基于.Net API的AutoCAD二次开发技术实现模块功能的具体流程。通过实践应用证明,提出的新算法在巷道内消隐和由双线平面图自动拓展成立体图的过程中大幅度减少了计算量,解决了传统算法存在的问题和不足。     

基于相似理论的矿井柴油机尾气分布特征研究

随着地下矿井开采技术的发展,无轨胶轮车在矿井的使用越来越广泛。但其燃烧柴油排出的尾气对矿井空气造成了污染,并且严重威胁井下安全作业环境。利用相似原理理论,通过搭建模拟巷道进行模拟实验,在不同通风速度和不同车辆进行的情形下,研究柴油机尾气污染物中的可吸入颗粒物、CO、CO₂等有害物的分布特性;揭示通风速度和无轨胶轮车运行速度对尾气中污染物扩散的影响;这可为井下通风方案以及井下安全技术措施的制订提供理论依据。     

通风困难矿井通风系统优化挖潜探析

随着矿井开拓水平的不断延伸,通风系统不能满足生产需要,为解决供风矛盾,需要对通风系统进行改造。调查了岱庄生建煤矿通风困难矿井的通风系统现状,根据矿井自身实际情况和生产所需,提出了4种改造方案,并进行了分析比较,选取了其中1种,实施后优化了原通风系统,显著缓解了井下风量供需矛盾,为矿井持续稳定生产创造了条件。     

基于Fluent的高原矿井通风增压增氧技术研究

我国中东部地区矿山资源的长期开发,导致资源储量越来越少,而随着西部大开发战略的实施,资源丰富、地域广阔且已有一定经济技术水平的西部地区,必将在未来国民经济发展中占据越来越重要的地位。我国西部地区多为高原,高原矿井井下通风供氧不足是长期困扰高原采矿工作者的一个难题。本文针对目前高原矿井生产面临的低压缺氧问题,以普朗铜矿为例,分析了矿山的通风现状,提出了以增氧为目的、以人工增压为主要措施的通风方式。根据空气流体力学和矿井通风的相关理论,分析了整体增压和局部增压通风方法的可行性,提出了增能调节和增阻调节相结合的增压方式,并根据矿井实际情况建立模型,使用Fluent对指定采场空间采用增压增氧技术后的效果进行验证,分析总结模拟结果,进一步验证人工增压增氧通风技术的可行性,为高原矿井通风方式的选择提供一定参考。     

大红山铁矿二道河采区基建通风系统

矿井通风系统依托于开拓系统，服务于生产作业，具有稳定性和动态性的双重属性。通风系统优化不仅依赖于自身开拓方式，同其相关联的通风系统息息相关。针对矿山基建期开拓系统处于逐步建设完成的特殊时期，通风巷道逐步完善，系统缺乏贯穿风流，污风串联严重的问题，开展基建期通风系统优化应用研究。以大红山铁矿二道河采区为工程背景，利用Ventsim通风模拟软件建立通风系统数字模型，通过实测采集现场巷道参数建立巷道数据库，开展基建期通风系统网络解算，确立通风系统最优化方案，模拟系统建立、参数测定及风机性能测定的结果相互验证了其科学性和可行性。     

矿井通风网络图形系统的研制

根据矿井通风网络图绘制和应用的要求，介绍了矿井通风网络图形系统的系统结构及构成，描述了系统实现过程中节点和分支几何图形建立的方法，阐述了几何图形与属性数据一体化管理的原理，在此基础上设计了以网络图绘制为核心的矿井通风网络图形系统。     

瓦斯矿井升级突出矿井后通风系统设计优化

矿井通风系统的可靠性直接关系到矿井通风安全及矿井防灾抗灾能力。为了保证安全生产,矿井的通风系统必须随着矿井瓦斯等级的变化而提升,满足矿井瓦斯治理、防治突出的新要求。不同瓦斯等级的矿井对通风系统的要求不同,结构简单、安全可靠、经济合理、与矿井瓦斯等级相适应的通风系统,可以保障矿井安全生产、实现矿井的可持续发展。为此,总结了陈四楼煤矿瓦斯矿井升级突出矿井的通风系统设计优化过程,简要分析陈四楼煤矿通风系统优化经验,以期为矿井通风系统改造提供借鉴。     

平顶山煤业集团八矿通风系统风网解算及优化调节

通过运用面向对象的c#开发工具,研制开发了基于Windows操作系统的矿井通风系统网络解算软件,根据通风网络解算的节点风量平衡定律、回路风压平衡定律、通风阻力定律和Cross法,运用编制的软件对平煤八矿进行通风网络图的绘制、网络解算、通风数据分析和通风网络优化调节,并结合解算、分析结果及矿井未来生产规划提出矿井通风系统优化改造方案,最后对各个方案进行解算,对各结果进行对比分析,确定最优方案及风机型号。     

矿山通风防尘技术发展概述

针对矿山通风防尘技术八个主要方面通风系统,多级机站通风,作业面通风,矿用扇风机,主风道断面优化,通风网络优化,循环通风,露天矿通风防尘技术的进展进行了概述,并提出了今后主要研究发展方向。