非災變時期金屬礦復雜礦井通風系統(tǒng)穩(wěn)定性及數(shù)值模擬研究.pdf

1、金屬礦地下開采的發(fā)展必須安全、穩(wěn)定、高效，這主要取決于構成金屬礦地下開采各大系統(tǒng)的正常運行和應用的先進技術。金屬礦山生產(chǎn)時期，正常生產(chǎn)作業(yè)活動和礦山內外部條件的變化，常常會改變礦井通風系統(tǒng)的部分參數(shù)，降低了礦井通風系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。隨著我國金屬礦地下開采向深部發(fā)展，礦井通風系統(tǒng)穩(wěn)定性問題比以前顯得更加突出?；趯鴥韧獾V井通風系統(tǒng)穩(wěn)定性問題的研究現(xiàn)狀綜合分析的基礎上，結合國家“十五”科技攻關專題項目和各礦山通風系統(tǒng)優(yōu)化、改造項目的試

2、驗和研究，開展了本文的研究工作。本文采用理論研究、現(xiàn)場測定、數(shù)值分析相結合的研究方法，取得了如下主要研究成果和結論： (1)編制了以正常生產(chǎn)時期的礦井通風系統(tǒng)工作不穩(wěn)定為頂上事件的事故樹，研究了事故樹的結構特征，得到了影響礦井通風系統(tǒng)穩(wěn)定性的九類原因，分析了其影響范圍和程度。 (2)編寫了基于Windows平臺的礦井通風系統(tǒng)網(wǎng)絡解算程序，并與礦井通風理論計算值、現(xiàn)場實測值進行比較，驗證了計算程序的可靠性和適用性。

3、 (3)論述了應用礦井通風系統(tǒng)網(wǎng)絡分析軟件及其解算結果分析礦井通風系統(tǒng)穩(wěn)定性的可行性，研究了給定精度、迭代初值、網(wǎng)絡復雜程度對礦井通風網(wǎng)絡解算迭代次數(shù)的影響，分析了網(wǎng)絡結構和風機工作特性曲線與實際不符、電網(wǎng)波動等因素對網(wǎng)絡解算結果可靠性的影響，并提出了相關控制措施。 (4)通過改變特征分支的風阻值，借助網(wǎng)絡解算，探討了礦井通風系統(tǒng)特征參數(shù)的可調節(jié)性，得到了分支風阻變化與風機工況點及相關分支風量之間的耦合關系。通過對凡口鉛鋅礦礦井

4、通風系統(tǒng)網(wǎng)絡解算，說明了各分支在礦井通風網(wǎng)絡中的作用不一、分支風阻預先輸入的可行性，闡述了礦井進、回風分支風阻變化對風機等效風壓的綜合影響，分析了多風機礦井通風子系統(tǒng)穩(wěn)定性問題，獲得了礦井通風系統(tǒng)網(wǎng)絡解算的經(jīng)驗。 (5)探討了礦井通風系統(tǒng)穩(wěn)定性與自然風壓之間的耦合關系，分析了分支風量對自然風壓的敏感度，采用Q與H<,N>相圖分析，說明在自然風壓作用下礦內分支風流可能改變方向的幾種情況，并對臨界狀態(tài)進行了研究。 (6)建立

5、了中段運輸設備在巷道中和提升設備在井筒中運動時所產(chǎn)生的活塞風速計算模型，分析了影響活塞風速的因素，比較了不同類型礦井活塞風對礦井通風系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響程度，確定了計算模型中參數(shù)的計算方法，重點研究了巷道長度、運行速度和巷道面積與礦井活塞風速之間的關系。 (7)采用計算流體力學軟件FLUENT對礦井運輸巷道內活塞風的風流組織進行了三維數(shù)值模擬，得出了不同狀態(tài)下各特征子平面上的速度、靜壓分布，并對巷道內空氣流域進行了分區(qū)，分析了典型位