Ventsim软件在矿井智能化通风系统中的应用.pdf

总第2 0 8期 202 0年第8期 机械管理幵发 MECHANICAL MANAGEMENT AND DEVELOPMENT Total 208 No.8, 2020 实践与应用 D0110.16525/j .cnkhcnl4-1134/th.2020.08.084 Ventsim软件在矿井智能化通风系统中的应用 文 崇 西山煤电（ 集 团 ） 有限责任公司通风处， 山 西 太 原 030025 摘要 随着矿井开采深度的增加， 风网巷道更加复杂， 通风阻力增大， 导致矿井负压偏高， 不利于安全管理。 基于此， 利 用 Ventsim软件进行建模， 应用风网解算， 对系统巷道进行优化， 达到降低矿井负压的目的， 使矿井 通风经济、 合理 、 安全可靠。 关键词 Ventsim L iveV iew 三 维 建 模 风 流 模 拟 系 统 优 化 风 网 解 算 经 济 效 益 中图分类号TD823.97 文献标识码 A 文章编号 1003-773X2020 08-0196-03 1煤矿通风系统概况 某矿生产能力500万t/a,采用平峒一斜井综合 开拓方式， 全矿井共有五个盘区,分别为北五盘区、 北七盘区、 北三盘区、 南九盘区、 南十盘区。 采用多进 2通风系统优化模拟 针 对 以 上 问 题 ，提 出 两 个 优 化 方 案 ，利用 Ventsim软件进行风网模拟解算。 2 . 1 方案一 风井、 多回风井的分区通风方式， 主要通风方法为抽 出式， 采用“ 八进四回” 的通风布局。 矿井总进风量为 34 545 m3 /min， 矿井总排风量约为35 467 m3 /min， 有 效风量率91.93。回风井分布及参数如表1所示 表 1回风井分布及参数 回风井 表称 主要通风 机型号 风 _ / m3*min_l 负压 /Pa 风叶角 度/。） 电动机 功率 /kW 服务区域 A 回风井 FBCDZ- N0.32 10 1862 66045/272x710 北五2 号煤、 北七2 号煤、 北三3 号煤 盘区 B 回风井 FBCDZ- 8-N0.24 3 1641 85040/35250 x2 北二8 号煤 盘区 C 回风井 GAF-28- 14-1 10 1502510-111 600 南十2 号煤、 南九2 号煤、 3 号煤、 南翼 中组煤盘区 D 回风井GAF-28.2- 15.8-1 11 9672 891-91 600 北三8 号煤 盘区 当前主要问题有矿井多水平开采，通风路线 长 ， 通风网络复杂， 矿井通风系统中， 重要的通风部 位拐直角弯多， 风流经过这些地方时,产生的局部阻 力大， 矿井部分进回风大巷和进回风井筒断面偏小， 形成矿井通风瓶颈，对矿井通风不利，通过实测发 现 ， 部分联络巷属于施工措施巷， 矿井通风系统形成 后 ， 属于无用巷道， 矿 井D风井风机运行负压大， 通 风系统不合理，A回风井系统中，北一总回风大巷和 北区回风巷上布置通风设施， 不合理， 需优化。 收稿日期 2020-04-14 作 者 简 介 文崇（ 1986 , 男 ， 本 科 ， 毕业于太原理工大学矿 业 工 程 学 院 安全工程 专 业 ， 工 程 师 ， 从事矿井通风及瓦斯防 治研究工作。 对北一下组煤总回风巷扩大断面，扩大前后通 风系统相关数据见图1。 參♦气 wk. Rir * |-----e 电 礅 L口 ** CZZy-f* lo o e 典 ♦咚 ％ □ U 〇 H B f u Iiooo|r/3S □ M l □ M B 0 1*0*jV39* ft M l . -----__ 礞 金 L□ ** C Z Z33* 紐 -i jsi 金 5 v . n s m u wiV*1 -3 IwSTioSi ； S8512*T8WI 8 g e T K FBCaeN〇 30C to IS rH S T*rTw ,WtMMTRWh* I IK *- *570,Sif M M aoioTXNCM K 8 J ii irr* 2 1 0 1 。 _ I o e p fWD ttft Mff m □ K 3 I □ R fi S M l 「， 汾. I___口 ** 1 3D- K rR W rei 金 5- IxaSftsisip. 03V m a m m , 6 .0 m p5ar;iBfc n sry vm storK m n* I - 1517.02/fif IdttH 1023 11S 1 izr* i 1 0 ♦ 3 - 1新增前3 - 2新增后 图 3新增9 号煤层回风大巷后数据对比 新掘巷道前后，D风井风机工况点运行情况对 比如表3 表 3 D 风井风机工况点运行情况对比 风机参数负压/Pa风量 /m3*min_l 电功率/kW成本/万美元 新掘巷道前2 891.29 849651.157.038 6 新掘巷道后2415.110 287590.251.702 7 变化量476.1-43860.95.335 9 通过分析得出，扩大北一下组煤巷道断面确实 可以降低负压，但考虑到后期生产布局，巷道管路 等， 建议小幅度维护即可;新掘9 号煤总回风巷后， 中部井负压明显下降， 可以使风机运行更加稳定， 可 靠。 虽然前期投入的采矿成本较大， 但考虑到巷道的 服务年限和服务范围， 后期整个9 号煤的回风任务， 节省的通风成本远远超过采矿成本。因为北一下组 煤总回风巷道变形严重， 巷道内部管路比较多， 重新 扩断面， 8 号煤层东部回采也马上结束， 后期需要回 采 9 号煤层， 故长远考虑， 建议在9 号煤层新掘回风 巷,即解决中部风井通风阻力大的问题， 还 为 9 号煤 层布置工作面提供了便利。 3精准优化 矿井通风是一个相对复杂的过程，好的通风系 统需要和矿井其他系统相互结合， 争取做到最优。 按 常规方法设计井巷断面时， 首先按提升、 运输等设备 的外形尺寸和安全间隙选择各类井巷断面，然后进 行风速验算。 在通风设计中， 井巷断面往往与矿井总 风压发生矛盾。若断面偏小， 井巷总风压过大， 对通 风系统的安全可靠和经济运行不利，甚至选不到合 适的通风机;若断面偏大,井巷掘进工程量过大， 则 矿井总风压过小， 通风机也难以选择合适。因此， 必 须进行通风井巷断面的优化。 为此，yentsim可以对特定巷道或井筒进行断面 论证， 确保最优断面。 以上分析结果是利用Ventsim通风软件中的经 济性模拟功能对矿井通风系统进行的经济性模拟， 掘进成本及风机成本单价可能与矿方实际有偏差， 但从这个分析结果完全可以看出影响矿井通风网络 的主要巷道， 见图4。 Q 撕携2嬝 中 曼 _ | 图 4风路经济性模拟 风路编号为2951的巷道为B回风立井，直径为 3 m， 断面积为7.1 m2,对该井筒进行断面优化。 随着断 面积的增大,采矿成本增加， 年通风成本及风机成本 降低， 直径4 m， 即断面积12.5 m2为最优经济断面， 避免了采矿成本的增加， 见图5。 4安全效益和经济效益 1有效降低了矿井负压， 风机曲线工况点运行 更为高效、 更可靠； H IW 3 1 flWi 明2 9 W - 5 } 节 约 t 1537 - 可节灼 ]M IU - ]R 159 I M .932 t 47.973 ]明 unr - ] n 1592 - 珥 节 约 t 珥 笮 约 M . M t 14.IU ]明 m i - ]sm 5 9 - wj 明 2437 |3J | 2963 „ W W 5 - □ W l m - ■ S JIM - 珥 W I 珥 节 m * 4 .S 2 9 t 3 .4 6 6 O 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 直 径/m 图 5成本对比 198- 机械管理开发 jxglkfbjb 第 3 5 卷 2 风网的配风更加容易， 可以有效为瓦斯较高 工作面增风； 3 通风设施的调节负荷有效降低， 风门管理更 加容易， 设施维护量变小； 4 负压过高导致主通风机在炎热的夏季容易发 生故障，采用扩巷和调整通风设施，来优化通风系 统 ， 降低风机负压； 5 有效利用现有巷道进行通风， 降低采矿成本； 6 模拟未来设计巷道最优断面,有效控制采矿 成本； 7 根据风网对主要通风机进行最优选型， 降低 风机购置成本； 8 通风设备及设施维护成本降低,工作量减少， 人工成本降低； 9 提高有效风量利用率， 避免风量浪费； 10 合理分配风量， 更好地改善作业环境， 减少 职业病的发生。 5结论 1 采 用Ventsim软件， 通过建立矿井三维通风 模型、 调节系统参数进行模拟研究， 直观明了， 科学 合理， 可操作性强。 2 通过建立通风系统模型， 可以在实际工程未 开始前进行预模拟通风效果。将模拟效果应用于矿 井日常的通风管理工作中，可帮助矿山通风人员发 现问题， 优化通风网络。 3 三维可视化通风模型不仅可以模拟日常矿井 通风调节的解算， 也可以直接用于矿井的通风改造、 风量的调整等工作，对矿井实际的通风管理具有重 要的指导意义。 参考文献 [ 1 ] 张国枢.通风安全学[M].徐州 中国矿业大学出版社,2011. [ 2 ] 国家安全生产监督管理总局， 国家煤矿安全监察局.煤矿安全 规程[S].北京煤炭工业出版社,2016. 编辑 王慧芳） Application of Ventsim in Mine Intelligent Ventilation Wen Chong Xishan Coal Power Group Co. , Ltd. Ventilation Department, Taiyuan Shanxi 030025 Abstract With the increase of mine mining depth, the roadway of wind net is more complicated and tlie ventilation resistance increases, which leads to the high negative pressure of mine, which is not conducive to safety management. Based on this, the Ventsim software is used to model, and the system roadway is optimized by using and optimize the roadway of the system, so as to reduce the negative pressure of the mine and make the ventilation of the mine economical, reasonable, safe and reliable. Key words Ventsim; Live View; 3D modeling; wind flow simulation; system optimization; wind network solution; economic benefits 上接第182页） 15 d,设备安装后合格率提高至95以上， 降低了工 作面后期回采设备故障率，保证工作面安全高效回 采 ， 取得了显著经济、 安全效益。 参考文献 [ 1 ] 孙巍.综采工作面快速安装的研究与应用[J].能源与节能,2019 10 33-35. [ 2 ] 安石磊.掘进工作面机械设备快速安装工序优化[J].山东煤炭 科技， 20丨 8666-67. 编辑 王瑾） Application of on Rapid Installation Technology of Mechanical Equipment in Fully Mechanized Working Face Cao Yu Majiliang Mine, Datong Shanxi 037027 Abstract Aiming at the low installation efficiency of working face equipment, the installation team of Majiliang Mine optimizes the traditional installation technology of 8210 fully mechanized face through technical research. Actual application shows that the optimized process can shorten the installation period of working face equipment up to 15 d, and improve the installation quality to more than 95. Key words technical equipment; fully mechanized mining face; process optimization; equipment installation