寿王坟铜矿通风系统优化设计研究
发布时间：2017-06-12 12:09
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【摘要】：矿井通风系统是矿山五大生产系统之一,是维持矿山安全生产必不可少的部分,一个合理、稳定、经济的通风系统不仅能保证矿山的安全生产,也能给矿山带来巨大的经济效益。寿王坟铜矿开采至今已接近60年,随着多年的地下开采,井下生产布局的不断变化,井下开采系统日趋复杂,其现有通风系统已经不能满足安全生产的需求,存在风量不足、采空区漏风严重、回风段阻力过大、主要通风机效率较低等问题。此外,矿山生产以开采残矿、矿柱为主,矿石储量较少,虽经过多次勘探,但未发现大的矿体,据估计现有矿石储量只能维持3至5年的开采。因此必须提出一个安全稳定、经济可行、工程量少和施工期短的通风优化方案,对矿井通风系统进行改造。本文研究的主要内容有:(1)收集分析了国内外有关矿井通风系统优化的最新资料,并对典型的金属矿山通风优化设计进行了深入的分析研究,归纳和总结矿井通风系统测定、评价、建模、优化方法。(2)通过全面的测定矿井通风系统,深入分析了矿井通风系统现状并对其进行评价,发现矿井通风系统存在风量不足、漏风、污风串联、主要通风机效率低等问题。(3)针对矿井通风系统存在的问题,在对矿井各生产地点需风量进行核算的基础上,拟定了三套通风系统优化方案,利用Ventsim通风软件对三套方案的进行了仿真模拟,并进行了经济技术比较。(4)根据矿山安全生产的需要,同时考虑该矿山通风优化必须投资少,施工期短的实际情况,选择了将主要通风机安装在下六中段回风井、采空区与回风井并联回风的方案,并对采空区的稳定性和透气性进行了论证。本文优化方案在寿王坟铜矿得到应用后,取得了良好的经济效益和社会效益,保证了矿山的安全生产。利用采空区作为回风通道的方法对于进入生产末期,矿石储量少,采空区稳定,且采空区透气性良好的金属矿山通风系统优化改造具有实际借鉴意义。
【关键词】：通风系统 优化设计 仿真模拟 采空区漏风 采空区回风
【学位授予单位】：首都经济贸易大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD724
【目录】：
- 摘要4-5
- ABSTRACT5-10
- 第1章 绪论10-15
- 1.1 选题的背景及意义10-11
- 1.2 国内外研究现状11-12
- 1.3 研究的内容12-13
- 1.4 技术路线13-15
- 第2章 矿井通风网络计算模型15-22
- 2.1 矿井通风网络基本定律15-16
- 2.1.1 风量平衡定律15
- 2.1.2 风压平衡定律15-16
- 2.1.3 阻力定律16
- 2.2 HARDY-CROSS迭代技术分析16-19
- 2.2.1 迭代技术原理16-19
- 2.2.2 迭代算法计算过程19
- 2.3 VENTSIM矿井通风三维仿真系统19-22
- 2.3.1 Ventsim系统概述20-21
- 2.3.2 Ventsim系统工作原理21-22
- 第3章 矿井通风系统测定方法22-31
- 3.1 测定方法及相关工作22-24
- 3.1.1 测定方法22
- 3.1.2 有关资料的收集22-23
- 3.1.3 测定仪器、工具的准备23
- 3.1.4 测风点布置23-24
- 3.2 数据处理24-31
- 3.2.1 巷道几何参数的计算24
- 3.2.2 井巷内风量计算24-25
- 3.2.3 井巷内空气密度计算25-26
- 3.2.4 井巷断面的速压计算26
- 3.2.5 井巷通风阻力计算26-27
- 3.2.6 矿井通风总阻力计算27
- 3.2.7 井巷风阻RL及摩擦系数α_L计算27
- 3.2.8 自然风压的测算27-28
- 3.2.9 主要通风机性能测定28-29
- 3.2.10 矿井通风系统测评29-31
- 第4章 矿井通风系统测定及建模分析31-51
- 4.1 矿山概况31-35
- 4.1.1 矿山地理位置31
- 4.1.2 矿山地质条件31-32
- 4.1.3 矿山开拓系统32-33
- 4.1.4 矿山开采方法33-34
- 4.1.5 矿山通风系统34-35
- 4.2 矿井通风系统测定结果35-39
- 4.2.1 井巷通风测定结果35-37
- 4.2.2 主要通风机工况37-38
- 4.2.3 辅助通风机工况38
- 4.2.4 局部通风机工况38-39
- 4.3 矿井实际需风量计算39-43
- 4.3.1 回采工作面需风量计算39-41
- 4.3.2 备用工作面需风量计算41
- 4.3.3 掘进工作面需风量计算41-42
- 4.3.4 硐室需风量计算42
- 4.3.5 总需风量的确定42-43
- 4.4 矿井通风系统分析评价43-48
- 4.4.1 建立矿井通风系统三维模型43-45
- 4.4.2 通风系统总体状况45
- 4.4.3 矿井总进风量及各用风中段分量45-46
- 4.4.4 矿井通风总阻力46-48
- 4.4.5 通风系统自然风压48
- 4.5 通风系统综合评价48-50
- 4.5.1 风量(风速)合格率48-49
- 4.5.2 有效风量率49
- 4.5.3 风量供需比49
- 4.5.4 主扇装置效率49
- 4.5.5 综合定量测评结果49-50
- 4.6 通风系统存在的问题50-51
- 第5章 通风系统优化及模拟51-64
- 5.1 矿井通风设计的原则和要求51-52
- 5.1.1 矿井通风系统优化设计的一般原则51
- 5.1.2 矿井通风系统优化设计的具体要求51-52
- 5.2 通风系统优化方案拟定52-53
- 5.3 通风系统优化方案比较53-54
- 5.4 通风系统优化方案选择54-55
- 5.5 利用采空区通风的安全性研究55-56
- 5.5.1 采空区的稳定性55
- 5.5.2 采空区的透气性55-56
- 5.6 优化方案模拟效果56-59
- 5.7 风机选型及通风系统反风59-61
- 5.7.1 风机选型59-60
- 5.7.2 通风系统反风60-61
- 5.8 优化后通风效果61-63
- 5.9 本章小结63-64
- 第6章 结论与展望64-66
- 6.1 结论64-65
- 6.2 展望65-66
- 参考文献66-70
- 附录A 专家论证意见70-72
- 附录B 工程应用证明72-73
- 发表的学术论文和研究成果73-74
- 致谢74-75
【参考文献】
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本文编号：444020
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