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188 勘探测绘 Ventsim 三维通风仿真系统在华晋焦煤沙曲二矿四采区 4401 综采面通风系统调整上的应用 李张彤 华晋焦煤有限公司沙曲二矿 山西 吕梁 033000 摘 要本文利用 ventsim 三维通风仿真系统软件构建了沙曲二矿 4401 综采工作面的三维通风系统网络解算模型，通过对通风系统进行了 风网解算、 风流模拟和风量分配， 解决了4401综采工作面在通风系统调整过程中遇到的涉及范围广、 调整难度大、 风量难以合理分配的难题。 实践证明，ventsim 三维通风仿真系统能够满足沙曲二矿新信息化、智能化管理要求，实现了矿井安全、高效、经济运行。 关键词ventsim; 三维通风仿真 ; 风网解算 ; 风流模拟 中图分类号F416.21 文献标识码A DOI10.19569/119313/tu.201732159 正文 1. 工程概况及 Ventsim 三维通风仿真系统简介 1.1 工程背景 沙曲二矿隶属于华晋焦煤有限责任公司，矿井位于河东煤田中 段、离柳矿区西南部，主采 4、5 煤层。4401 工作面是四采区第 一个 4 煤工作面，目前已形成全风压通风系统。由于该工作面位 于回风斜井主扇担负区域的最末端，而其回风联络巷位于白家坡回 风立井主扇担负区域，因此该工作面的通风系统调整存在涉及区域 广、调整难度大、影响因素多等困难，仅依靠经验，很难准确解决 上述问题。 1.2 ventsim 三维通风仿真系统简介 Ventsim 三维通风仿真软件是一款实用性较强的矿井通风仿真 模拟软件。该软件使用计算机图形系统建立矿井三维通风网络模型， 通过对巷道的断面、风阻等参数进行赋值，通过风网解算、风流模 拟和风量分配,对通风系统的效果进行模拟检测、 控制与优化设计， 从而为矿山管理人员和技术人员提供必要的数据支持，以辅助通风 和生产决策。 2. 三维通风网络模型的构筑 2.1 三维模型的建立 为建立 4401 工作面及其回风系统的三维通风模型，首先我们 在矿井最新的采掘工程平面图上描出 4401 工作面、3402 轨道巷、 3402 回风联络巷和四采区 1 底抽巷等巷道的中心线，再在中心线 的每个节点导入获取的节点标高数据，然后将 AutoCAD 图保存为 DXF 格式。最后将 DXF 文件导入到三维通风仿真系统中，就能生 成实体巷道，完成初始三维模型的建立。如图 1 所示。 四采区三维立体模型 图 1 将矿井在通风阻力测定中所得到的巷道断面形状、面积、支护 类型、摩擦阻力系数、压降差等参数赋予相应的巷道，并进行通风 解算模拟，模拟出当前井下的实际状况，即检测基础数据的可靠性。 通过调节某些分支的风阻，最终使三维立体模型中巷道的风速、风 量、温度等与实际巷道基本相符。只有保证了基础数据的可靠性， 才能当巷道风量、热源等发生变化时，准确模拟出改变后的状态， 进而分析其影响。其计算过程如图 2 所示。 利用 Auto CAD 和 Ventsim 软件建立 4401 工作面及 其回风段的三维数字模型 ↓ 通风现状模拟 ↓ 风网解算模拟，优化通风系统 ↓ 选择通风系统调整方案，分别进行分网解算，模拟并优化通风 系统调整方案 ↓ 确定最优通风系统方案 图 2 2.2 现状风路描述 4401 工作面是四采区第一个 4 煤工作面，目前已形成全风压 通风系统，共有 2 个风路。其中一个风路为4401 轨道巷进风，经 4401 工作面、4401 胶带巷、4401 胶带巷底风桥，回入二采区集中 回风巷；另一风路为4401 轨道巷进风，经 4401 轨道回风巷，混 合四采区 1 底抽巷的进风后（3402 回风联络巷），经 3402 轨道巷、 4401 轨道巷底风桥，回入二采区集中回风巷。 2.3 通风系统调整方案的介绍 为确保 4401 工作面的安全回采，本次共建立了 3 种通风系统 调整方案 ,3 种通风系统调整方案的基本情况如表 1 所示。 3. 风网解算和方案优化 3.1 现状模拟 巷道现状模拟数据如表 2 所示。 3.2 方案风网解算和优化 在建好的三维模型中直接修改要调整的巷道属性值，然后进行 模拟。模拟后的数据如表 3 所示 4. 结论 1 利用 Auto CAD 矿业工程软件及 Ventsim 软件建立了沙曲二 矿三维立体通风系统仿真模型。 2 采用 Ventsim 软件 , 对三维通风系统模型进行现状模拟 , 并 根据实际要求对 4401 工作面通风系统调整的 3 种方案进行了模拟 应用，确定了合理的的通风系统优化方案 , 及时解决了矿井生产过 程中遇到的困难 , 为矿山实际生产和管理提供指导和依据。 （3）通过 3D 建模，进一步提升了矿井通风管理的能力，节 约了通风管理成本。它科学、准确、快速的进行通风现状模拟、方 案模拟等，满足了沙曲二矿通风管理的要求，为通风管理人员及决 策人员提供了科学可靠的数据，具有良好的应用前景。 189 勘探测绘 表 1 方案名称进风巷回风巷方案优点方案缺点 方案一 4401 胶带巷3402 轨道巷 采用两进两回通风方式，通 风阻力小，风量易于调整。 1. 工作面的回风分别由两台主扇担负， 工作面通风系统不独立。 2. 四采区 1 底抽巷作为回风巷道，影 响区域预抽钻孔的施工。 4401 轨道巷四采区 1 底抽巷 方案二 4401 胶带巷 3402 轨道巷 1. 工作面通风系统独立 2. 便于四采区 1 底抽巷施 工区域预抽钻孔。 采用三进一回通风方式，通风路线长、 通风阻力大。 回风斜井区域风量紧张。 4401 轨道巷 四采区 1 底抽巷 方案三 4401 胶带巷 四采区 1 底抽巷1. 工作面通风系统独立。 1.采用三进一回通风方式， 通风路线长、 通风阻力大。 4401 轨道巷 3402 轨道巷 表 2 现状模拟数据表 分支名称始节点末节点 风阻 （N*s2/m8） 解算风量 （m3/s） 断面积 （m3） 4401 胶带巷95960.018316.59.5 4401 轨道巷84850.0210610.911.0 3402 轨道巷86870.0203920.610.0 四采区 1 底抽巷7688340.0134815.812.0 表 3 通风系统调整方案模拟数据表 调整方案分支名称始节点末节点 风阻 （N*s2/m8） 解算风量 （m3/s） 断面积 （m3） 方案一 4401 胶带巷95960.0221920.39.5 4401 轨道巷84850.0260522.511.0 3402 轨道巷86870.026129.310.0 四采区 1 底抽巷7688340.0147033.412.0 方案二 4401 胶带巷95960.038787.49.5 4401 轨道巷84850.015617.511.0 3402 轨道巷86870.02603920.210.0 四采区 1 底抽巷7688340.015915.312.0 方案三 4401 胶带巷95960.0183115.29.5 4401 轨道巷84850.0210616.711.0 3402 轨道巷86870.022396.910.0 四采区 1 底抽巷7688340.0134838.912.0
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