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时间:2018-12-27
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1、Ventsim在矿井通风动态管理与热害控制中的应用1前言矿井通风系统的基本任务是利用通风动力向井下各用风地点提供足量的新鲜空气,稀释并排除各种有毒有害气体和粉尘,调节气候,确保工作地点的空气质量,营造一个安全舒适的作业环境[1]。近年来,随着浅表矿床储量不断的消耗,已迫使许多煤矿企业转入深部开采。从而使得为井下提供足量的新鲜风流变得更加困难[2-3]。主要集中体现如下:通风系统越来越复杂,风流不易控制,使得通风管理极为困难;随着采深加大,井下温度逐渐升高,工作环境恶化,严重影响工作效率,危害职工的身体健康[4]。从而迫切需要能够对井
2、下通风系统以及井下环境进行定量数值分析及模拟的技术,满足日益提高的矿井安全生产管理需求。鉴于目前国内还没有较好的三维通风仿真系统能满足这一需求,金码软件(北京)有限公司引进开发了Ventsim系统。它是集三维模型可视化,通风管理,热模拟、污染物模拟等为一体的三维通风仿真系统,可以很好的满足煤矿企业的通风管理等的要求。2三维通风仿真系统的特点该软件构建的真实三维立体通风系统,填补了国内该领域的历史空白,实现了从原先二维平面显示到如今三维立体显示的跨越式转变。通过三维建模和对三维模型的多视角旋转观察,原先许多在二维图形下容易混淆和难以理
3、解的问题得以轻松解决,例如:矿井分层重叠的巷道在二维图形下根本无法在一张图纸上按真实坐标显示,而且层与层之间的连接关系也无法显示,如今,这些问题在该三维通风模型图上迎刃而解。同时,该三维通风系统能提供丰富的图层管理工具帮助隐藏复杂通风网络中无关紧要的网络数据,而将重点数据展现出来。在三维模型中,用户可以方便的设置和获取任意节点的三维坐标,调整任意风路断面的三维尺寸,视图区的三维视图将您所做的调整即时的反映出来。该软件采用可视化的方式来管理通风数据。所有这些数据都可以在三维视图中显示、在数据表中定制和输出,以及通过颜色图例管理器来对不
4、同区间的数据设置颜色图例。3矿井三维通风系统模型的建立3.1三维系统模型的生成该系统生成矿井三维系统模型有3种方式:1.利用矿上已有的AutoCAD工程图,在双线条表示的巷道中加一中心线,保存为DXF格式。然后将DXF文件导入到软件中,在导入时设置将中心线直接转换为实体风路。还可以每次只导入一个水平巷道的信息,并设置标高,从而大大降低建模工作量。2.导入”.txt”文本文件,直接生成三维立体模型,文本中应包含每个节点的三维坐标、编号,巷道节点编号、长度等。3.直接通过鼠标与键盘相结合绘制,可以直接拖动鼠标自由绘制巷道,也可通过输入每
5、条巷道的始末节点三维坐标来精确绘制巷道[5]。3.2赋基础数据值该三维通风仿真系统的风网解算、热模拟等,都需要采集矿井当前的某些属性数据。主要包括:巷道的长度、百米风阻、摩擦系数、支护形式、断面形状、断面面积、周长、障碍物面积;主风机与机站局部风机的位置、风机特性曲线、当前的工状点;井下发动机的位置、功率;进风口大气压力、温度、湿度等[6]。这些数据都可直接从通风科的阻力测定报告中获取。3.3现状模拟解算,确保基础数据可靠当模型空间关系建好,并赋予基础数据后,需进行风流模拟解算与热模拟,来模拟出当前井下的实际状况,即检测基础数据的可
6、靠性[5]。通过某些分支风阻的调节,最终使三维立体模型中巷道的风速、风量、温度等与实际巷道基本相一致。只有保证了基础数据的可靠性,才能当某些巷道风量、热源等发生变化时,准确模拟出改变后的状态,进而分析其影响。4系统在通风中的应用4.1三维立体可视化,实时显示风流方向、风量、风速、温度等该软件系统采用了风流动态模拟的方式来展现矿井通风过程。它将风流、风机、井下的热源和冷源等大量数据以人们好理解的方式动态的显示出来,从而帮助用户快速地对数据进行分析和解释。动态风流可以显示井下成千上万巷道的风流方向和相对速度。动态风机显示风机处于开启或者
7、停止状态,动态着色对用户选定的特定参数范围进行着色。通过动态模拟和数据颜色图例设置,用户不再需要对文本数据进行解译就可实现对复杂风网的分析,如图2、图3所示。此外,良好的可视化效果也能帮助将专业问题展现给不懂专业其他人员。图1某金属矿的三维立体模型图2某金属矿的局部视图4.2辅助选择最优措施及在中长期通风规划中的应用在矿井通风现状模拟的基础上,根据矿井生产规划,对通风系统未来的通风状况和可能引起风流变化情况的措施进行模拟,然后验证我们的风机是否满足未来的通风要求或采取的各种措施是否能达到了预期的效果,从而辅助选择最优的措施。例如某矿
8、根据矿井的采掘布置以及矿井的长期发展规划,四采由于地热严重,工作面温度过高以及瓦斯量大,3-5年后五采主要工作面基本采掘完毕,不在继续向下进行开采,只回收剩余煤柱,此时西二采工作面已经形成,进入开采阶段,西二采与一采处于同一煤层,瓦斯
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