矿井通风网络模糊优化数学模型及其数值解法

在矿井通风网络非线性规划模型基础上 ,提出了矿井通风网络模糊优化数学模型 ,为使矿井通风网络分析过程和分析结果更加符合工程实际情况提供了一条新途径。介绍了所提出的模糊优化问题的数值解法以直接搜索为出发点 ,加快并简化了求解优越支集问题 ,程序简单 ,计算时间省 ,给出了算法原理 ,并用实例进行了计算 ,结果令人满意     

矿井火灾时期风流控制方案的优化计算

提出了用通风网络风量优化计算的方法求解矿井火灾时期的风流控制方案．在计算过程中主要考虑了矿井火灾对通风的影响、用风流质量流量代替体积流量、定量确定关键地点的需风量及尽量采用增阻调节措施等问题．计算过程主要包括：矿井火灾时期的风流状态模拟、关键地点的需风量和允许调节的分支确定、控风方案的优化计算和控风效果的模拟计算等．通过一个矿井的计算实例说明了方法的可行性．     

风路敏感特性对通风系统风流稳定性的影响

为了明确影响矿井通风系统主要需风风路风流稳定和主要通风机运行稳定的高敏感风路,采用多元回归分析法对通风网络中高敏感风路进行识别,确定主要需风风路的风量Qj与各风路风阻自变量Ri间的最优回归方程,并通过网络解算进行实验验证.对比发现:多元回归分析结果与试验结果吻合,表明风路的敏感性是通风网络结构特性的一种体现,与其自身的风阻特性无关;高敏感风路特性的改变是影响矿井通风系统风流稳定的关键;同时,采用多元回归分析法可避开传统的角联结构分析中推导风向判别式的繁琐,对某一待研究的重点风路而言,可将矿井其它风路对其风流稳定性的影响作出定性分析与评价.     

基于突变理论的矿井通风系统共性分析与优化应用（增刊）

矿井通风系统的有效运行受众多因素的影响,因而矿井通风系统方案的优选也受到众多定量和定性因素的限制。在方案优选时,突变理论相对于其他方法具有计算简单、客观性和实用性强等优点。在调查和分析我国较多金属矿井通风系统存在矿井风流分配不合理、有效风量率低和通风网络设计欠妥等共性问题的基础上,针对某大型复杂矿井通风系统,并基于技术经济可行、安全高效等考虑提出优化矿井通风网络、通风动力和风流调控设施等方面的多个技术方案。利用通风网络解算结果,并选取合适的评价指标,应用突变理论对矿井通风系统方案进行优选,确定最终矿井通风系统优化方案。     

井下无风墙辅扇动压通风的分析及其应用

利用无风墙辅扇调节矿井通风网络和作业面的风流是一种非常有效和灵活的方法。应用矿井空气动力学理论分析了井下无风墙辅扇全压对巷道做功,克服井巷通风阻力,造成风流流动的过程;指出了需要充分利用风流动压的方向性,将扇风机的全部输出能量转化为动压形式进行通风;并着重分析了无风墙辅扇通风应注意的一些技术问题。     

矿井热交换对通风网络解算的影响

为了保证煤矿井下正常生产,需要一个合理可靠的矿井通风系统。当矿井开采到一定深度,围岩温度逐渐上升,此时对通风系统进行网络解算必须考虑风流与围岩之间的热交换问题。测试了某千米矿井通风系统的负压,在通风系统网络解算中引入节点风流热量平衡方程,分析了热交换问题对通风系统网络解算的影响;对比了忽略热交换和考虑热交换影响的2种通风系统网络解算结果的分支风量偏差。对不同的矿井总风量进行网络解算,分析了热交换对风量分配的影响程度,得出了随着矿井总风量减小,热交换对通风网络解算结果的影响变大的结论。在实例中验证了考虑热交换的通风网络解算的准确性,达到了井下特定地点风量准确计算的目的。     

矿井通风系统优化决策支持系统的研发

采用面向对象编程语言Delphi和数据库技术,并充分结合目前矿井通风系统优化工作的实际情况,开发出矿井通风系统优化决策支持系统。该系统建立了矿井通风基本信息数据库,该数据库不仅为模型计算提供数据支持,而且为安全管理者提供了有效的通风安全信息管理手段,并开发了日常所需的各种通风报表。另外,还开发了多目标决策法、模糊综合评判法、层次分析法、系统分析、风量调节计算、风道断面优化和风压优化等模型,这些模型的运行可以使通风系统优化工作变得简单易行。因此,矿井通风系统优化决策支持系统的研发,不仅为矿井通风系统优化工作提供了辅助决策支持,而且提高了通风系统优化工作的效率、质量与科学决策水平。     

基于CFD矿井通风网络解算

传统的通风网络解算方法分析网络中风流状态时,都将风流视为定常流动,不能模拟网络中的动态变化过程。实际上,在通风网络发生灾变的情况下经常会遇到非定常流动。通过分析矿井灾变时期通风网络中一维非定常可压缩流体的空气流动规律,应用CFD分析方法,提出新的矿井通风网络解算方法,即特征线法,提高矿井通风管理的质量,增强矿井的抗灾能力,确保煤矿安全生产。     

基于CFD矿井通风网络解算

传统的通风网络解算方法分析网络中风流状态时,都将风流视为定常流动,不能模拟网络中的动态变化过程。实际上,在通风网络发生灾变的情况下经常会遇到非定常流动。通过分析矿井灾变时期通风网络中一维非定常可压缩流体的空气流动规律,应用CFD分析方法,提出新的矿井通风网络解算方法,即特征线法,提高矿井通风管理的质量,增强矿井的抗灾能力,确保煤矿安全生产。     

Airflow adjustment and minimization of the air power of ventilation network

It is often required to know which roadway (adjustment roadway) resistances and how much values of the resistances should be changed to make the airflow rates in roadways (target roadways) to certain required values in the practice of mine ventilation. In this case, the airflow rates of the target roadways and the resistances of the roadways other than the adjustment roadways are the given conditions and the resistances of the adjustment roadways are the solutions to be found. No straightforward method to solve the problem has been found up to now. Therefore, trial and error method using the ventilation network analysis program is utilized to solve the problem so far. The method takes long calculation time and the best answer is not necessarily obtained. The authors newly defined “airflow element” as an element of the ventilation network analysis. The resistances that satisfy the airflow requirements can be calculated straight forwardly by putting the function of the airflow element into the ventilation network analysis. The air power required for the ventilation can be minimized while meeting the airflow requirements by the advanced application of the method. The authors made the computer program fulfill the method. The program was applied to actual ventilation network and it was found that the method is very practical and the time required for the analysis is short.     

矿井巷道淋湿蒸发换热系数构建及风流温度计算

针对全矿井网域系统巷道围岩与风流热-湿交换计算复杂的问题,提出构建淋湿巷道风流换热系数模型,根据现场实测风流相对湿度,掌握矿井(进风侧)风流湿度变化规律,反向推演确定井巷水蒸发影响下风流与巷道围岩热交换的模型,修正围岩与风流的换热系数;用风量加权距离描述实际矿井网域风流相对湿度变化规律。结合九道岭矿实例,将算法纳入到矿井网络系统中,在MATLAB平台上运用TF1M3D对全矿井网域系统风流温度进行仿真求解。研究表明,巷道淋水蒸发吸热对井巷风流温度影响很大,主进风井段风流温度增加0.97℃,变化幅度不大,随着湿度增大风流温度递增变化幅度增大,与九道岭矿进风大巷测定结果吻合。将该算法纳入网络体系计算中,可解决3D矿井模型通风系统热害防治温度分布仿真及自然风压自动计算问题。     

计算机仿真动态模拟在井下通风系统中的应用

本文分析了兖州驿镇煤矿井下通风系统问题,利用计算机仿真技术中的网络解算对该矿通风系统进行优化对比计算,解算结果符合矿井生产的通风需求。该技术的应用提高了煤矿企业的现代化进程,为今后的通风方案优化分析奠定了理论基础。     

云锡老厂深部开采通风系统方案优化

介绍了多目标决策灰色关联投影法的原理及特点,以风压、等积孔、特征巷道风量、年通风电费、风机购置费等作为指标集,对云锡老厂深部开采通风系统设计可能方案进行客观分析优选,获得最佳方案。该方案实施后,通风效果明显改善,通风费用降低。应用实例表明,将该投影法应用到矿井通风系统方案优化中,其结果科学、有效、可行。     

上行风流火灾3D矿井通风系统灾变过程仿真

以有源风网矿井通风和火灾研究新成果为理论基础,建立了矿井火灾时期矿井通风系统灾变过程的数学模型,用MATLAB语言编制了可视化仿真程序TF1M(3D)。结合典型矿井的上行风流火灾实例,从矿井尺度上,实现对火灾时期风流运动、火灾蔓延时的烟浓度与温度分布,以及通风系统变化的动态模拟。模拟分析得出,矿井上行风流火灾发生时,随着火势的增强,火源主干风路风量增加,导致过流通风,火源旁侧支路出现风量降低-停滞-进而风流逆转的变化;受火灾燃烧动力（火风压）的驱动,过流与逆流的风量变化具有一致对称性;在复杂网络中,旁侧支路会有次序性地发生风流逆转。从矿井宏观尺度上,火灾时期通风系统发生的一系列变化,都是在通风动力与火风压相互作用下产生的;也导致矿井系统总风阻的动态飘移。TF1M(3D)输出的技术参数信息量大,现象直观,动画效果好,为深入分析矿井火灾搭建了性能优良的仿真平台。     

均衡理论在石圪台煤矿通风系统优化中的应用

随着国内矿山机械化程度的提升,新技术投入促使大采高、超长综合机械化采煤工作面涌入煤矿开采行业,这也导致井田开采面积增大,矿井通风线路增长,通风阻力增大,“以风定产”局面更为明显,给矿井通风系统管理增加了难度。在分析石圪台煤矿通风系统存在通风网络复杂、通风负压大、能耗高、内外部漏风严重等难题的基础上,基于均衡通风理论,全面梳理该矿通风网络,结合通风阻力分布及通风网络解算结果,对通风系统进行整体部署及优化,达到提高矿井风量,降低矿井通风负压、减小通风费用的目的,确保了通风系统稳定可靠。     

鲁班山南矿通风改造方案选择及主通风机改造

鲁班山南矿主要通风机的理论特性曲线和实际特性曲线存在很大的差别,另外矿井通风设计提供的风量比实际用风量小、而矿井设计通风风阻比实际矿井通风风阻大,致使目前该矿主通风机工况点处在明显不合理的位置：风机已经没有富裕能力、效率低下。先从优化通风线路入手,提出3个通风方案,并利用通风网络解算软件对其中2个可行的方案进行了通风网络解算;从通风网络解算结果和其他几方面的定性比较,得出了最优方案,即“三进一回”的通风方案。结合选定的最优矿井通风方案,再从矿井主要通风机运行的技术可行性、运行成本和投资成本考虑,提出了首先对现有的2台对旋防爆轴流式主要通风机进行技术改造,更换主要通风机风机叶片、更换电机等,后期结合第二水平的通风改造,更换通风能力更大的主要通风机。     

Sensitivity analysis on parameter changes in underground mine ventilation systems

A more efficient mine ventilation system, the ventilation-on-demand (VOD) system, has been proposed and tested in Canadian mines recently. In order to supply the required air volumes to the production areas of a mine, operators need to know the cause and effect of any changes requested from the VOD system. The sensitivity analysis is developed through generating a cause and effect matrix of sensitivity factors on given parameter changes in a ventilation system. This new utility, which was incorporated in the 3D-CANVENT mine ventilation simulator, is able to predict the airflow distributions in a ventilation network when underground conditions and ventilation controls are changed. For a primary ventilation system, the software can determine the optimal operating speed of the main fans to satisfy the airflow requirements in underground workings without necessarily using booster fans and regulators locally. An optimized fan operating speed time-table would assure variable demand-based fresh air delivery to the production areas effectively, while generating significant savings in energy consumption and operating cost.     

复杂高温矿井通风网络数字化技术

应用计算机分析矿井通风网络首先要对矿井通风网络进行数字化。复杂矿井通风网络数字化是一项十分繁杂的工作，加上高温矿井中对环境预测计算的需要，其数字化技术更是繁上加繁，如不借助计算机技术很难避免通风网络数字化的错误。详细介绍了复杂高温矿井通风网络的数字化过程，并应用Visual Basic Application编程技术开发出一套用于复杂高温矿井通风网络数字化的Excel表单。应用十分方便，能最大限度地避免复杂高温矿井通风网络数字化过程的错误，从而确保通风网络分析计算的正确性。     

改扩建矿井通风系统优化及动态管理模型创建

针对某大型复杂改扩建铁矿总风量不足、风流调控设施难以设置、受自然风压影响较大等问题,在对通风系统进行全面详细的调查、测定、分析基础上,从通风动力设备、通风网络、通风构筑物及通风管理等方面综合考虑,拟定了两个经济合理、技术可行、安全可靠的通风系统优化方案,并应用三维仿真通风软件对其进行模拟解算,经综合分析比较确定最佳优化方案。通过创建与之相应的智能在线动态管理模型,此模型能实现工作面风量自行诊断、量化自然风压对通风系统的影响、随通风系统的变化自动及时进行更新,为事先预防和事后决策提供可靠依据。应用结果表明,风量得到了有效、合理分配,矿井总风量由286.3 m3/s增加到429.7 m3/s,满足了安全生产的需求。     

The stability indexes of branched airflow of ventilation network in coal mine

The stability of branched airflow of ventilation network is guarantee of safety in production of coal mine. Two indexes which stand for the stability of branches of ventilation network in coal mine were put forward in this paper, that are airflow intensity and sta- bility index of branched airflow, The airflow stability of working place was divided into different grade according to the stability index. The conclusion has great significance for safety in production of coal mine.