基于Ventsim系统的老矿山通风系统改造研究——以铜兴矿业为例.pdf

第 6 5 卷第 1 期 有 色 金 属 矿山部分 2 0 1 3 年 1 月 d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ J ． i s s n ． 1 6 7 1 - 4 1 7 2 ． 2 0 1 3 ． O 1 ． 0 2 1 基于 Ve n t s i m 系统的老矿山通风 系统改造研究 以铜兴矿业为例 王 超 群 首 都经 济 贸易大 学 ， 北 京 1 0 0 0 7 0 摘要 铜兴矿业经过 多年开采之后 ， 出现了“ 采空 区多、 漏风量 大” 等不利 因素 ， 严重影 响矿山安全生产 。由于 可开采 的矿产资源有 限， 从经济上不宜大规模投 资建设 新 的通 风系统 ， 通风 系统改造方案应 具备 良好的经济性 。针 对此 问题 ， 借助 Ve n t s i m软件系统构建真三维立体通风系统 ， 并且在系统中模拟矿 山的采空 区漏风 ， 利用Ve n t s i m系统 的可视化效果 ， 解算出矿 山通风的重要数据 ， 减 少人工的耗时费力 ， 同时提高矿 山的安全管理水平和经济效益 。 关键词 三维通风仿 真 ； Ve n t s i m； 通风 系统 改造 中图分类号 TD 7 2 4 文献标 识码 A 文章 编号 1 6 7 1 4 1 7 2 2 0 1 3 0 1 - 0 0 8 7 0 3 S t u d y o f o l d mi n e v e n t i l a t i o n s y s t e m t r a n s f o r ma t i o n b a s e d o n Ve n t s i m s o f t wa r e a c a s e f o r To n g x i n g M i n e W ANG Cha o q un Ca p i t a l Un i v e r s i t y o f E c o n o mi c s a n d B u s i n e s s ，B e i j i n g 1 0 0 0 7 0，Ch i n a Ab s t r a c t Af t e r ma n y y e a r s o f e x p l o i t a t io n ，T o n g x i n g M i n e f o r me d a l O t o f mi n e d - o u t a r e a s wi t h l a r g e q u a n t i t y o f a i r l e a k a g e ，a n d t h e s a f e t y o f mi n e i s s e r i o u s l y a f f e c t e d b y t h o s e n e g a t i v e f a c t o r s ． F o r t h i s k i n d o f mi n e ， t h e r e c o v e r a b l e r e s o u r c e s i s l i mi t e d ，S O i t i s n o t s u i t a b l e t o b u i l d e x t e n s i v e n e w v e n t i l a t i o n s y s t e m ，a n d t h e v e n t i l a t i o n s y s t e m t r a n s f o r ma t i o n p l a n s h o u l d b e h i g h l y e c o n o mi c a 1 ．F o r s u c h p r o b l e ms ，a 3 D v e n t i l a t i o n s y s t e m i s b u i l t b a s e d o n Ve n t i s m，wh i c h c a n s i mu l a t e t h e a i r l e a k a g e o f mi n e d - o u t a r e a s a n d g e t ma n y i mp o r t a n t d a t a ．Th e p r a c t i c e s h o we d t h a t Ve n t s i m 3 D v e n t i l a t i o n s i mu l a t i o n s y s t e m C O u l d me e t t h e r e q u i r e me n t o f mi n e v e n t i l a t i o n ． Th r o u g h t h i s s y s t e m，t h e a r t i f i c i a 1 t i me - c o n s u mi n g i s r e d u c e d， a n d t h e mi n e s a f e t y ma n a g e me n t l e v e l a n d e c o n o mi c b e n e f i t s a r e a l s o i mp r o v e d ． Ke y wo r d s 3 D v e n t i l a t i o n s i mu l a t i o n；Ve n t s i m ；v e n t i l a t i o n s y s t e m t r a n s f o r ma t i o n 通 风 是矿 山生 产 安 全 的 重要 环节 ， 实现 通 风 系 统的稳 定可 靠对矿 山安 全生 产具 有重要 的意义 。 Ve n t s i m三维专业通风仿真系统平台是当前通风领 域 先进 的软件 系 统之 一 。通 过该 软件 系统 ， 用 户 可 以在 真三 维环境 中进 行 矿井 通 风 系统 设 计 、 通 风 过 程模拟和可视化管理 ， 通过设置颜色 图例 ， 对风流 、 压 力 、 通风 成本 和其 他 主要 通 风参 数进 行建 模分 析 ， 显 示结 果 非常 直 观 。通 过 该 软件 的 高级 功， 能 ， 用 户 可 以对 井 下温度 、 有 害气体 扩 散进 行动 态模 拟 ， 对通 风系统 进 行经 济性 评 价 ， 在 保 证 安 全 通 风要 求 的前 提 下 ， 优 化 通风 网络 、 节约 通风 成本 口 ] 。 在 三 维 通 风仿 真 系 统 中 ， 可 以根 据 矿井 通 风 系 统 现状 ， 直 接解算 分 析 井 下 局 部 通 风 系统 调 整 后 对 作者简介 王超群 1 9 8 8 一 ， 男 ， 硕士研 究生 ， 安全技 术及工 程专业 主要从事矿山通风 、 安全管理 以及核辐射 防护等方 面的研究 。 矿井 通 风系统 的影 响及 可 能 造 成 的 隐 患 ， 可 以 对 隐 患采 取相 应 的调 节措 施 ， 并 分 析 调 节 措 施 的 调 节效 果 。该 系统 能为 通 风 系统改 造提 供更 为科 学 的解决 方案 ， 通过动态分析风 门、 调节风窗等通风构筑物不 同 的设 置 位置 、 调 节量 对应 的调 节效果 ， 从 而减 少人 力、 物力成本 ， 避免方案选 择不合理 而造成重 复操 作 ， 保障矿井安全生产__ 2 ] 。 Ve n t s i m 三 维 通 风 系 统 具 有 真 三 维 可 视 化 环 境 ， 操作简单易学 ， 主要功能如下_ 4 ] 1 风流动态模 拟 、 对 各种 关 键数 据进 行着 色 ， 结 果直 观 ； 2 对 风流 、 压力 、 通风成本和其他通风相关 的主要数据进行建 模分 析 ； 3 热 流 、 湿度 和 降温 过 程 建模 和 三维 模 拟 ； 4 提供 直 观 的通风 网络 优 化 工具 ， 合 理 减少 通 风 和 采矿成本 ； 5 粉尘和污染物扩散模拟 ； 6 风路规模优 化 和风 机选 型 。 第 1期 王超群 基 于 Ve n t s i m 系统的老矿山通风系统改造研究 以铜兴矿业为例 8 9 井 的供风 量不 足 ， 提 出 3种 方案 。 1 方 案 1 在 现有 通风 系统 基础 上 ， 在各水 平新 建 回风巷 道 ， 构成 完整 回风 系统 。 2 方案 2 更换 小北 沟 回风 立井 的 主通风 机 。 3 方 案 3 利 用现 有通 风 系统 ， 在 回风井 附近增 加局 部风 机 ， 与地 表风 机构 成多 级站 形式 。 鉴 于矿井 通风 系统 存在 的问题 以及 矿 山生 产 实 际 ， 考 虑 到矿 山 的可开 采矿 产资 源有 限 ， 经过 多次研 讨 ， 最终 选定 方案 3 。 2 ． 4风 机选 择 在 系统 中 ， 选 择多 种风 机进 行风 路模 拟 ， 最 后择 优选 择在 下 九水平 5 1线风 井处 安装 一个 风机 ， 型 号 为 K4 0 4 1 2 主 要 参 数 功 率 Y2 2 5 S 一 4 k W ； 风 量 1 4 ． 7 ～3 2 ． 1 m。 ／ s ； 全压 2 4 2 ～1 1 1 8 P a 。为 了减 少下 五 和下六 水平 中采 空 区的 大 量 漏 风 ， 在 下 五水 平盲 主井 附 近增加 一个 7 0 的调 节风 窗 ， 使 风 流尽 量往 下走 ， 流 向主 要 的生产 水平 。 风机 安装 运 行 前 后 ， Ve n t s i m 软 件 仿 真 系统 模 拟井 下各 个水 平风 量分 配 的对 比数据 见表 1 。 表 1 风 量 对 比 Ta bl e 1 Co mp a r i s o n of v e nt i l a t i o n qu an t i t y 下 五 1 6 ． 8 下 六 9 ．1 下 七 5 ． 6 下 八4 ． 5 下 九4 ． 6 下 十 2 ． 6 下 十 一 1 ． 7 总 风 量4 4 ． 9 从 表 1 可 以看 出 ， 下 五 、 下六 和下 七水 平风 量之 和为 1 4 ． 0 m。 ／ s ， 占总风 量 3 1 ． 2 ； 下八 至下 十 一水 平 风 量 之 和 为 3 o ． 9 m。 ／ s ， 占 总风 量 6 8 ． 8 。生 产 水 平 的风 量符合 国家相关 标 准 。 3 实施 效 果 风 机安装运行 后 ， 对矿井 各个 水平 巷道 的关键 节 点进行风速 、 风量等相关数据 的测量 。经过验算 ， 测量 数据与软件仿 真模 拟数 据误差 在 1 0 以内 ， 考 虑 到矿 井 内通风情况复杂 ， 以及测 量时不 可避免 的人 为误差 ， 经过研究 ， 认 为 1 0 的误差可 以接受 ， 仿 真结果可靠 。 增 加 下 九水 平 局 部扇 风 机 之 后 ， 下八 至 下 十一 水 平巷 道 的微风 较少 。相 关关 键节 点 的风速 也符 合 金 属非 金属 矿 山安 全 规程 [ 7 ] ， 同 时也 对 主 要 生 产 的水 平 进行计 算 校核 。 1 下 十一水 平 风量校 核 。矿井 所需 风量 按井 下 同时工作 的最多 人数 计算 ， 国家 金 属非 金属 矿 山安 全 规程 中供 风量 应不 少 于每 人 4 m。 ／ mi n 。根 据 矿 山企业 提供 的数 据 ， 每个水 平 最多 可 以有 2 O名工 人 和 5台动力 矿车 每 台矿 车需 要风 量 1 5 m。 ／ mi n 在 矿 井巷 道 内工作 。因此 ， 下 十 一水平 中 ， 人需 要 的风 量 为 4 2 0 8 O m 。 ／ rai n ； 矿车需要 的风量 为 1 5 5 7 5 m。 ／ mi n， 总 进 风 量 为 3 ． 5 m。 ／ s一 2 1 0 m。 ／ mi n， 2 1 0 m。 ／ mi n 8 0 7 5 1 5 5 m。 ／ mi n ， 满 足 规 程 要 求 。由于下 十一 水 平 进 风量 最 小 ， 以此 类 推 下 部 其 他 水平 的风 量也 满 足 国家 规程 要求 。 2 增 加 局部 通 风 机 之后 ， 炮 烟 可 以 在 5 mi n之 内从 回风道 排流 到 回风井 ， 经 回风 系统排 出地 面 。 3 有 效 风 量 率 提 高 至 8 9 ， 提 高 了供 风 效 率 ， 达 到 了国家 标准 的有 效风 量率 。同时减 少 了上部 采 空 区 的漏 风 ， 减少 电力 资 源 的浪费l 8 ] 。 4 结 论 1 增 加 下九 水 平 局部 通 风 机 之 后 ， 下 部 生 产 水 平 的风量 满 足 了生 产 需 求 ， 符 合 国家 相关 规 程 。同 时也 减少 了上部 采 空 区 的漏 风 量 ， 提 高 了井 下 的 有 效 风量率 。 2 利 用 现有 的通 风系 统在 回风井 附近增加 局 部 风 机 ， 与 地表 风机 构 成 多 级 站形 式 的通 风 改 造 方 案 简单 易行 ， 运 行 可靠 。井 下 的空 气 环 境 也 得 到 了很 好 改善 ， 炮 烟可 以及 时排 出 。 3 在施工之前 ， 用 Ve n t s i m软件进行模 拟仿真 ， 可 以提 出合理 的通风 改造方 案 ， 从 而提高矿 井通 风的效 率和管理水平 ， 同时减少盲 目施工带来 的经济损失 。 参 考 文 献 骆 贞江 ， 杨成林 ．Ve n t s i m 软件在矿井通风 中的应用 [ J ] ．有色 冶金设计 与研究 ， 2 0 0 9 ， 3 0 3 7 - 8 ． 柳 明明 ．Ve n t s i m 三维通风仿 真系统 在金属矿 山的应用 [ J ] ． 金 属 矿 山 ， 2 0 1 0 1 0 1 2 0 1 2 1 ． 王宜振 ， 武永 胜 ， 苏远春 ．改造通 风系统解决生产 矿井风 量不 足[ J ] ．煤 矿开采 ， 2 0 0 2 ， 7 2 5 8 5 9 ． 冯 伟 ， 朱方平 ．三维仿真 系统 Ve n t s i m 在矿 山通 风与热 害中 的应 用[ J ] ．金属 矿山，2 0 1 1 6 4 5 3 4 5 4 ． 赵 志军 ．基于 Ve n t i s m 的大宁矿通风系统优化改造研 究[ D] ． 太 原 太 原理 工 大学 ， 2 0 1 1 ． 邓红卫 ， 张 瑞 ， 雷 涛 ， 等 ．基于 Ve n t s i m 的云锡新 山矿段 通风 系统 优化研究 [ J ] ．采矿技术 ， 2 0 1 0 ， 1 0 4 7 5 7 6 ． 国家安全 生产监督 管理 总局 ．金 属非金属地下矿 山通风技 术 规 范 通风系统检测 AQ 2 0 1 3 ． 3 2 ∞8 [ s ] ．北 京 煤炭 工业 出版 社 ，2 0 0 8 ． 王大尉 ．基于 Ve n t s im 软件 的矿井通风系统优化[ J ] ．煤矿开 采 ，2 0 1 1 ， 1 6 5 2 5 2 6 ． 冯 伟 ， 朱方平 ， 刘全义 ．三维仿真软件 Ve n t s i m 在矿井热害控 制 中的应用 [ J ] ．西安科技大学学报 ，2 0 1 1 ， 3 1 6 7 7 7 7 7 8 ． “ 驰 阳 0 即 加 5 3 ∞