基于Ventsim的富力煤矿通风系统模拟分析.pdf-_矿业文库_煤矿文库_有色文库_金属矿山文库_矿山安全_煤矿安全_采矿技术措施

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ｄｏｉ１０  ３９６９／ｊ  ｉｓｓｎ  １００４－２７５Ｘ  ２０２０  ０７  ０５７基于Ｖｅｎｔｓｉｍ的富力煤矿通风系统模拟分析卢辉（安徽理工大学能源与安全学院，安徽淮南２３２００１）摘要为了寻找富力煤矿通风系统存在的问题，使用Ｖｅｎｔｓｉｍ三维通风仿真软件进行模拟分析，对富力煤矿通风系统进行１ ∶ １等比例建模，并测量井下通风数据，以完善三维模型，使其与富力煤矿通风系统基本吻合。基于此模型对富力煤矿通风系统进行模拟分析，结果表明，富力煤矿通风系统存在高风阻区域和通风阻力过大等问题。此模拟结果可作为后续制定通风系统优化方案的依据。关键词三维通风模型；通风模拟；通风参数测量中图分类号ＴＱ４２７  ２６文献标识码Ａ文章编号１００４－２７５Ｘ（２０２０）０７－１３８－０３ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｏｆｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｉｎＦｕｌｉＣｏａｌＭｉｎｅＢａｓｅｄｏｎＶｅｎｔｓｉｍＬｕＨｕｉ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｅｒｇｙａｎｄＳａｆｅｔｙ，ＡｎｈｕｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＡｎｈｕｉＨｕａｉｎａｎ２３２００１）ＡｂｓｔｒａｃｔＩｎｏｒｄｅｒｔｏｆｉｎｄｏｕｔｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍｓｉｎｔｈｅｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｏｆＦｕｌｉＣｏａｌＭｉｎｅ，ｉｔｉｓｄｅｃｉｄｅｄｔｏｕｓｅＶｅｎ  ｔｓｉｍ３Ｄｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｏｆｔｗａｒｅｆｏｒｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓ Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｏｆＦｕｌｉＣｏａｌＭｉｎｅｉｓｍｏｄｅｌｅｄｗｉｔｈ１ ∶ １ｅｑｕａｌｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ，ａｎｄｔｈｅｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎｄａｔａｉｓｍｅａｓｕｒｅｄｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅ３ＤｍｏｄｅｌａｎｄｍａｋｅｉｔｂａｓｉｃａｌｌｙｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔｗｉｔｈｔｈｅｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｏｆＦｕｌｉＣｏａｌＭｉｎｅ 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２８型主要通风机，额定功率２４５０ｋＷ。两条回风井回风量之和为１６４９０ｍ３／ｍｉｎ，南风井断面１２ｍ２，回风风量为７９４０ｍ３／ｍｉｎ；北风井断面１１ｍ２，回风风量为８５５０ｍ３／ｍｉｎ。入风井筒三条，总入风量１５６５５ｍ３／ｍｉｎ，其中立井断面３３ｍ２，入风量９１２０ｍ３／ｍｉｎ；材料井断面１２  ５ｍ２，入风量５５００ｍ３／ｍｉｎ；皮带井断面１１ｍ２，入风量１０３５ｍ３／ｍｉｎ。现井下共有独立风流４５处，其中采煤工作面３个（包括一个回撤工作面），掘进工作面４个，开拓工作面５个（包括一个停工头）。硐室１０个，其他用风地点配风２３个，富力煤矿目前不存在串联通风情况。井下现有密闭６０道，其中采后封密闭１４道，盲巷封密闭４６道，挡风墙３６道；风门２５处／５１道（其中井上电控风门３道、通行风门２０道、通车风门２８道）。２模型建立与优化２  １井下测量首先研究矿井开拓和通风特点，然后根据测定８３１２０２０年７月第４７卷第７期云南化工ＹｕｎｎａｎＣｈｅｍｉｃａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＪｕｌｙ  ２０２０Ｖｏｌ  ４７，Ｎｏ  ７任务，先大致确定测量路线和测点。选择风量较大、测定内容较多、且人员和仪器易于通过的路线。测定路线选定后，到井下实地查看线路是否合理，并作记录。最后，对原选定的路线和测点进行修改补充，并于通风系统图上标明，对测点依次编号，然后根据标好测点的通风系统图，绘制形状与其相同的通风网络图。将所有测点分成适当的几组，每组测点组成一条阻力测定路线，然后组织人员对每条阻力测定路线进行测量。本次测量采用精密气压计分别测出各测点间的绝对静压差，再加上动能差和位能差，以计算通风阻力。井下测量记录巷道断面形状、壁面完好情况、堆积物、积水情况、断面积、风量、所测阻力数值等。２  ２模型建立与优化首先在ＣＡＤ中打开富力煤矿最新的采掘工程平面图，新建图层并根据巷道层位关系绘制相应中线；将所有巷道中线绘制完成并导入Ｖｅｎｔｓｉｍ三维通风仿真软件，生成相应的二维模型；然后输入采掘工程平面图上对应的标高，形成相应的三维模型图，根据其通风系统图隐藏废弃巷道、安设风门风窗等，对三维模型进行修改优化，最终形成与富力煤矿通风系统相应的三维模型。对所测数据进行分析处理，将摩擦阻力系数、主要通风机数据、风门风窗和巷道断面等输入三维模型，对通风系统进行模拟，检查各巷道内的风量和实际通风情况是否一致，对与实际情况不同的巷道进行局部调整，直至通风情况与现场一致，最终形成与实际通风系统相吻合的三维通风模型，如图１所示。图１三维通风系统模型图３模拟结果分析在计算机上运行软件系统，对通风系统进行模拟，待模拟成功，生成相应的通风网络系统报告，分析富力煤矿通风系统存在的问题，为后续通风系统优化提供参考依据。主要模拟报告如图２所示。图２主要模拟结果经软件模拟得出，富力煤矿通风巷道总长度为８７９８３  ３ｍ，主要通风机提供的通风总功率为１１１９  ２ｋＷ，摩擦损失功率为８６２  ４ｋＷ，其中风筒损失７１  ７ｋＷ，通风网络效率为７０  ９％，整个矿井的总阻力为３１０２Ｐａ，矿井总风阻为０  ０４９１５Ｎｓ２／ｍ８。经计算得出富力煤矿通风系统进风段、用风段、回风段的通风阻力的比例分别为４１  ５％、１２  ７％、４５  ８％，风量能够满足矿井生产的需求，但是北一石门与北二石门生产集中，个别巷道风量分配不足，需要进行优化，而且北二石门区域回风阻力较大，经现场观测，此处冒顶严重，巷道需修复，以降低其通风阻力。目前井下通风设施较多，路线较长，全矿通风阻力较大，通风系统复杂。主回风路线中，通风约占全矿阻力的５０％，说明该矿井通风能力还有一定提升潜力，其中北风井区域回风阻力最大，回风巷道需修复，以降低其阻力。（下转第１４２页）９３１２０２０年７月第４７卷第７期云南化工ＹｕｎｎａｎＣｈｅｍｉｃａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＪｕｌｙ  ２０２０Ｖｏｌ  ４７，Ｎｏ  ７率），利用电子表格Ｓｐｒｅａｄｓｈｅｅｔ可帮助计算。添加电子表格逻辑模块，关闭加热器属性窗口，进入Ｓｐｒｅａｄｓｈｅｅｔ逻辑模块，并在单元格中输入参数ｍｏｌａｒｄｅｎｓｉｔｙａｔ－１６５ ℃，ｍｏｌａｒｄｅｎｓｉｔｙａｔ－１２４ ℃，Ｍａｘｉｍｕｍｆｉｌｌｕｐ（体积分数％）。将流程中的变量添加到电子表格中，右击单元格，选择ｉｍｐｏｒｔＶａｒｉａｂｌｅ，进入ＳｅｌｅｃｔＩｍｐｏｒｔｔｏｃｅｌｌ窗口，依次将两个温度下的摩尔密度添加到对应的单元格中，并在Ｍａｘｉｍｕｍｆｉｌｌｕｐ（体积分数％）对应单元格中输入“＝（Ｂ２／Ｂ１）１００ ” 。－１６５ ℃下液体的ＬＮＧ最多可注入到储罐容积的９２  １３％，为了安全考虑，在设计ＬＮＧ储罐的时候，选择额定充装率为９０％最为合适。同样，对于一定温度和压力下的气体，可采用状态方程压缩因子法或在活度系数模型下选择合适的气态模型计算其密度。在ｗｏｒｋｓｈｅｅｔ的ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ中任意改变加热器进出口的物流参数，Ｓｐｒｅａｄｓｈｅｅｔ中的结果会跟踪变化，较为方便。３结语ＡｓｐｅｎＨｙｓｙｓ在物性计算领域起到主导地位，特别是对混合物的参数模拟，具有准确、高效的特性，并可以实时跟踪操作条件改变时的关键值变化情况，通过模拟值来指导生产，并对厂家的一些设备参数进行有效验证。参考文献［１］顾安忠．液化天然气技术［Ｍ］．北京机械工程出版社，２００３  ５．［２］李士富．油气处理工艺及计算［Ｍ］．北京，中国石化出版社，２０１０  １０．［３］钱伯章．天然气化工技术现状与发展趋势［Ｊ］，江苏化工，２００４，３２（５）２．［４］路德维希．化工装置实用工艺设计［Ｍ］．北京化学工业出版社，２００６  ６．［５］钱超．化工热力学［Ｍ］．三版．北京化学工业出版社，２００９  ３．［６］孙兰义．ＰｒｏｃｅｓｓＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｕｓｉｎｇＡｓｐｅｎＨＹＳＹＳ［Ｍ］．北京中国石化出版社，２０１５  ７．收稿日期２０２０－０６－１０作者简介朱满斗（１９８６－），男，汉族，云南寻甸人，本科，中级化工工艺工程师职称，研究方向煤炭加压气化。（上接第１３９页）经循环风检测发现，富力煤矿进风侧存在３处循环风，应该作为关注的地点，但是这三处循环风，都处在新鲜风流侧，对矿井安全影响不大，对这些巷道进行一侧增阻或减阻的方式，解决局部小循环。对全矿巷道阻力进行分析，发现６６条高阻巷道，除去通风构筑物后，还有８条巷道，分别是北风井；南风井；新材料井下部；－２４０中七层回风上山；矸石皮带井－５３０处；二层回风上山；二水平二分段－２４０南六大巷；五层暗井顶部。南北风井作为回风井，其通风阻力大，严重制约矿井通风系统能力的提升。４结论通风系统测阻由原来的定点计算，变为定点矫正、全矿测阻力的方式，易于掌握矿井通风阻力的具体分布和不同区域内的能耗，提升矿井通风阻力测定的准确性和实用性。Ｖｅｎｔｓｉｍ三维通风仿真软件模型是完全按照矿井通风系统实际情况建立的，其运行情况与实际通风情况基本符合，使用此软件辅助研究富力煤矿通风系统，可以更加全面了解其通风系统中存在的问题，本次模拟结果可以真实反应矿井通风系统运行情况，所以此模拟结果中通风系统存在的问题，可以作为后续制定通风系统优化方案的依据，且软件系统也可以针对这些问题给出一些优化建议，可作为参考。由于富力煤矿开采水平较多，通风线路长，通风系统复杂，相比于通风技术人员排查通风系统存在的问题，利用Ｖｅｎｔｓｉｍ三维通风仿真软件模拟分析，不仅提升了准确性，而且节省了大量时间和人力。参考文献［１］罗璇 研究优化矿井通风与安全生产的关系［Ｊ］ 石化技术，２０１９，２６（０８）３０８＋３１０  ［２］关晓林 优化矿井通风与安全生产的关系研究［Ｊ］ 中国石油和化工标准与质量，２０１９，３９（１４）３８－３９  ［３］杨玉辉 浅谈煤矿通风可靠性策略分析［Ｊ］ 科技尚品，２０１６（７）  ［４］唐辉雄 矿井通风系统稳定性分析与仿真模拟［Ｄ］ 湖南科技大学，２０１５  ［５］王文才，朱昱辰，公维刚，等 基点气压计法测定矿井通风系统阻力［Ｊ］  水力采煤与管道运输，２０１３（０２）３－５  收稿日期２０２０－０６－１５作者简介卢辉（１９９５－）男，汉族，安徽阜阳人，在读硕士研究生。２４１２０２０年７月第４７卷第７期云南化工ＹｕｎｎａｎＣｈｅｍｉｃａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＪｕｌｙ  ２０２０Ｖｏｌ  ４７，Ｎｏ  ７

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