矿井通风系统稳定性分析与仿真模拟

发布时间：2017-05-20 01:04

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【摘要】：矿井通风系统是矿井生产系统的重要组成部分,其稳定性分析是矿井日常通风管理的重要内容。随着矿井采掘工作的不断推进,矿井通风系统实际上是一个动态的、复杂的系统,并受多种因素的影响,因而风网结构也不断发生改变。若能在风网结构变化前,对井下风流和风机工况情况进行仿真模拟,分析风网结构稳定性,对保障矿井安全生产具有十分重要的意义。本文运用理论分析、现场实测和数值模拟等研究方法,对矿井通风系统稳定性与仿真模拟进行了深入研究。(1)采用理论研究与数值模拟方法,分析矿井角联风网的风流稳定性,得出了风阻变化对风网风量的影响规律,绘制了风量随风阻变化的曲线。以分段函数模型描述曲线变化特性,将曲线划分为风阻调节灵敏区、迟钝区和无影响区。若风阻调节在灵敏区内,则风量变化是明显的。而一旦风阻调节进入迟钝区或无影响区,风量变化不明显,难以达到调风目的,这就是造成矿井调风困难的主要原因。(2)通过分析矿井通风机运行情况,得出了通风机运行时工况点在坐标系中可能出现的位置和不稳定运行条件,提出了一种基于最小一乘准则求解矿井通风机特性曲线的方法,并对通风机实测数据进行曲线拟合。与传统的算法相比,最小一乘法拟合的曲线方程出现了多个零偏差点,总偏差、平均偏差和总偏差率均小于最小二乘法,曲线受异常点的影响小,拟合精度高,更接近矿井实际情况。(3)推导了等效风网特性曲线坐标方程,在此基础上分析了多风井通风系统的稳定性。结合最小功耗理论,得到了多风井通风系统的最佳分风方案为自然分风,即各通风机工作风路的风压相等。在多风井风网结构中,通过风阻调节使各风井排风量接近自然分风风量,可以有效的降低矿井通风能耗。(4)全面测定了芝兰冲煤矿目前通风状态下的通风参数,掌握了矿井通风现状,得到了矿井主要通风巷道的摩擦阻力系数、风阻值、井巷阻力分布、风机性能曲线、矿井自然风压和矿井通风难易程度。经检验,通风测定结果相对误差小于5%,满足工程要求,数据真实可靠。(5)创建了芝兰冲煤矿Ventsim三维通风动态仿真模拟系统模型,对通风现状进行了仿真模拟,模拟结果真实可靠。模拟系统可为芝兰冲煤矿日常通风管理、深部开拓巷道贯通后的风量预测和通风系统优化改造等提供必要的技术支持和决策参考。
【关键词】：角联风网 稳定性 多风井通风系统 等效风网 仿真模拟
【学位授予单位】：湖南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD724
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 论文研究背景10
• 1.2 国内外研究现状10-16
• 1.2.1 矿井通风系统稳定性研究现状11-13
• 1.2.2 矿井通风系统仿真模拟研究现状13-16
• 1.3 研究内容与方法16-18
• 第二章 矿井角联风网的稳定性分析18-32
• 2.1 风网的稳定性18-24
• 2.1.1 风路的稳定性描述18-19
• 2.1.2 风流变化基本定律19-20
• 2.1.3 风网的稳定性分析20-24
• 2.2 角联风网的稳定性24-31
• 2.2.1 角联风路的稳定性分析24-27
• 2.2.2 边缘风路的稳定性分析27-31
• 2.3 本章小结31-32
• 第三章 多风井矿井通风系统的稳定性分析32-48
• 3.1 通风机特性曲线32-38
• 3.1.1 风机运行稳定性32-34
• 3.1.2 风机特性曲线的求解34-38
• 3.2 等效风网特性曲线38-42
• 3.2.1 风路特性曲线38-39
• 3.2.2 等效风网特性曲线39-40
• 3.2.3 对角并联通风系统稳定性分析40-42
• 3.3 通风系统的风量分配与调节42-45
• 3.3.1 多风井通风系统风量的合理分配42-43
• 3.3.2 通风系统的风量调节43-45
• 3.4 本章小结45-48
• 第四章 矿井通风系统测定与分析48-72
• 4.1 通风阻力测定48-54
• 4.1.1 测定仪器48
• 4.1.2 测定方法48-51
• 4.1.3 数据处理51-54
• 4.2 风机性能测定54-58
• 4.2.1 测定仪器54
• 4.2.2 测定方法54-56
• 4.2.3 数据处理56-58
• 4.3 芝兰冲煤矿通风系统测定结果分析58-65
• 4.3.1 芝兰冲煤矿测定结果的可靠性验证58-61
• 4.3.2 芝兰冲煤矿通风系统分析61-63
• 4.3.3 芝兰冲煤矿通风系统测定结论63-65
• 4.4 稳定性对阻力测定的影响65-70
• 4.4.1 基点气压变化的影响65-66
• 4.4.2 风流稳定性的影响66-68
• 4.4.3 测点标高准确性的影响68-70
• 4.5 本章小结70-72
• 第五章 矿井三维通风动态仿真模拟系统72-86
• 5.1 Ventsim三维通风动态仿真模拟软件72-75
• 5.1.1 系统简介72
• 5.1.2 主要功能72-73
• 5.1.3 三维动态仿真的实现73-75
• 5.2 三维通风动态仿真模拟系统75-81
• 5.2.1 创建三维通风仿真系统模型75-77
• 5.2.2 赋基础数据值77-80
• 5.2.3 芝兰冲煤矿通风系统现状模拟及评价80-81
• 5.3 矿井通风调节与预测81-84
• 5.4 本章小结84-86
• 第六章 结论与展望86-90
• 6.1 结论86-87
• 6.2 主要创新点87
• 6.3 展望87-90
• 参考文献90-94
• 致谢94-96
• 附录：攻读硕士学位期间的科研成果及获奖情况96-97

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 刘永兴;周和平;杨志成;;Ventsim三维通风仿真系统在五虎山矿井通风系统改造中的应用[J];煤炭工程;2013年S1期

2 彭云;赵伏军;黄寿元;刘畅;;不同装载情况下矿井活塞风效应的数值模拟[J];黑龙江科技大学学报;2014年01期

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本文编号：380320