高瓦斯矿井以风定产及其技术途径

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1、高瓦斯矿井以风定产及其技术途径辽宁工程技术大学2003年11月5日一、以风定产技术路线1、以风定产的含义与要解决的问题（1）含义：矿井的开采强度越大，亦即产量越大，则矿井的绝对瓦斯涌出量越大，回风流中瓦斯的浓度就越高，为了把瓦斯浓度稀释到《煤矿安全规程》允许的范围内，矿井的配风量也就越大。然而矿井的供风能力是有限度的，它取决于矿井的主扇能力以及网络系统（包括网络的拓扑关系、风路风阻、风路断面、及用风点的分布及用风量的大小，等等），这就表明矿井的开采强度是有限度的，它取决于矿井的配风能力，这就是以风定产。（2）以风定产要解

2、决的问题A.现有的矿井及工作面通风系统、方式、方法、网络及调节系统不变，工作面的产量是多少？B.维持工作面产量不变，从通风的角度找出通风系统瓦斯浓度全线达标的方案。C.从通风的角度解决不了瓦斯问题时，确定瓦斯的非风排量（包括抽放量、抽放位置、尾排量等等）。2以风定产应考虑的几个因素（1）工作面瓦斯超限一般发生在工作面回风隅角，所以不能根据工作面回风流瓦斯含量确定工作面通风系统、通风方式、方法及其配风量。（2）要确定回风隅角的瓦斯浓度，必须对以工作面为边界条件之一的采空区瓦斯浓度分布弥散方程进行解算。采空区气体流动微分方程

3、及其定解条件笛卡尔坐标系中瓦斯浓度分布方程弥散系数通过适当的拓扑变换，上述方程能够模拟：回采工作面推进速度、回采工作面长度、采煤高度、采空区形状、工作面配风量、落煤瓦斯涌出量、采空区瓦斯涌出量、采空区煤壁瓦斯涌出量、瓦斯抽放方法、钻孔位置、抽放量等一系列参数变化下的采空区瓦斯浓度分布。（3）风机能力与网络可调节性和配风能力是两回事A.高瓦斯矿井产量仅在一定范围内与风机能力呈正相关。B.风机能力受限于网络通风能力，即受限于网络最大流。C.许多矿井存在着“有风，但是配不上去”的问题。上述问题归结为网络优化调节问题，即调节位置

4、和调节量的问题。（4）要考虑工作面风流稳定性与可靠性3高瓦斯矿井以风定产的技术路线3.1确定矿井需风量（1）确定掘进工作面的瓦斯涌出量及其所需风量。（2）确定回采工作面的瓦斯总涌出量。（3）确定回采工作面落煤瓦斯涌出量和采空区瓦斯涌出量的比例。（4）以回采工作面落煤瓦斯涌出量为基准，确定工作面配风量Qlm。（5）以Qlm为边界条件，确定工作面回风隅角瓦斯浓度，并以工作面回风隅角瓦斯浓度不超过《煤矿安全规程》规定为标准，通过采空区渗流和弥散方程的解算，反求工作面实际应配风量。工作面通风系统（即风巷布置系统，例如：一进二回，

5、多进多回，Y型，W型，有无尾巷，有无抽放系统等等）不一样，解算渗流和弥散方程的边界条件就不一样。所以说，利用该方法确定的工作面配风量，同时包含着工作面的通风方式的选择，以及瓦斯抽放方式、方法和抽放量的选择。（6）确定其它用风点的风量。（7）将上述个用风量累加获得矿井总用风量.3.2确定矿井的总阻力3.3确定矿井最大通风能力（1）通过测试扇风机的特性曲线，确定扇风机的最大通风能力。（2）确定通风网络的最大输送风能力，也就是网络的最大流问题。（3）扇风机最大通风能力与网络最大输送风能力的最小值为矿井最大通风能力。3.4将主扇

6、提供的风流分配到指定需风地点由于生产矿井一般都采用增阻法进行调风，这里不仅存在一个优化调节问题，而且当通风系统比较庞大时，人工很难找到合理的调节位置和调节量。《矿井通风仿真系统MVSS》能够确定指定需风方案下的最有调节位置和调节量。3.5分析通风系统的稳定性和可靠性分析工作面是否处于角联风路上，如果是要分析工作面角联结构的稳定性及其影响稳定性的构筑物和风路。4技术手段由辽宁工程技术大学研制完成的《矿井通风仿真系统MVSS》以及《采空区自然发火仿真系统》（包括模拟采空区的漏风分布、风速分布、瓦斯浓度分布、氧气浓度分布、稳定

7、分布）能够完成上述内容。《矿井通风仿真系统》的主要功能(1)模拟新井巷开掘贯通和旧井巷报废后的通风状况；(2)模拟构筑物的位置及调节量；(3)模拟井巷断面大小、形状、支护方式、局部堵塞等变化；(4)模拟地面主扇及其工况、模拟井下机站的位置及其工况；(5)确定矿井通风网络的最优化调节；(6)风网特征图自动绘制、角联风路自动识别与分析、通风网路的极值流、网络自动简化等等；(7)通风系统稳定性、可靠性、安全性综合评价等一系列功能。如果矿井具有监测系统，并有数据通信协议，《矿井通风仿真系统》可以与矿井监测系统联网。推广《矿井通风

8、仿真系统》及以风定产所需的物质、技术条件（1）对现场工程师只需要熟悉通风系统，不需要具有专门的通风网络知识。对仿真系统的操作就是日常对通风系统的管理。（2）需要的矿井提供的数据：A.快速简单分析矿井风机风量、风压；主要巷道的风量、阻力；简单的通风网络B.中等复杂分析扇风机风量、风压；重点分析网络的风量和部分阻力。对于