1. 工程概況及Ventsim三維通風仿真系統簡介
1.1 工程背景
沙曲二礦隸屬于華晉焦煤有限責任公司, 礦井位于河東煤田中段、離柳礦區西南部, 主采4#、5#煤層。4401工作面是四采區第一個4#煤工作面, 目前已形成全風壓通風系統。由于該工作面位于回風斜井主扇擔負區域的最末端, 而其回風聯絡巷位于白家坡回風立井主扇擔負區域, 因此該工作面的通風系統調整存在涉及區域廣、調整難度大、影響因素多等困難, 僅依靠經驗, 很難準確解決上述問題。
1.2 ventsim三維通風仿真系統簡介
Ventsim三維通風仿真軟件是一款實用性較強的礦井通風仿真模擬軟件。該軟件使用計算機圖形系統建立礦井三維通風網絡模型, 通過對巷道的斷面、風阻等參數進行賦值, 通過風網解算、風流模擬和風量分配, 對通風系統的效果進行模擬檢測、控制與優化設計, 從而為礦山管理人員和技術人員提供必要的數據支持, 以輔助通風和生產決策。
2. 三維通風網絡模型的構筑
2.1 三維模型的建立
為建立4401工作面及其回風系統的三維通風模型, 首先我們在礦井最新的采掘工程平面圖上描出4401工作面、3402軌道巷、3402回風聯絡巷和四采區1#底抽巷等巷道的中心線, 再在中心線的每個節點導入獲取的節點標高數據, 然后將Auto CAD圖保存為DXF格式。最后將DXF文件導入到三維通風仿真系統中, 就能生成實體巷道, 完成初始三維模型的建立。如圖1所示。
四采區三維立體模型
將礦井在通風阻力測定中所得到的巷道斷面形狀、面積、支護類型、摩擦阻力系數、壓降差等參數賦予相應的巷道, 并進行通風解算模擬, 模擬出當前井下的實際狀況, 即檢測基礎數據的可靠性。通過調節某些分支的風阻, 最終使三維立體模型中巷道的風速、風量、溫度等與實際巷道基本相符。只有保證了基礎數據的可靠性, 才能當巷道風量、熱源等發生變化時, 準確模擬出改變后的狀態, 進而分析其影響。其計算過程如圖2所示。
2.2 現狀風路描述
4401工作面是四采區第一個4#煤工作面, 目前已形成全風壓通風系統, 共有2個風路。其中一個風路為:4401軌道巷進風, 經4401工作面、4401膠帶巷、4401膠帶巷底風橋, 回入二采區集中回風巷;另一風路為:4401軌道巷進風, 經4401軌道回風巷, 混合四采區1#底抽巷的進風后 (3402回風聯絡巷) , 經3402軌道巷、4401軌道巷底風橋, 回入二采區集中回風巷。
2.3 通風系統調整方案的介紹
為確保4401工作面的安全回采, 本次共建立了3種通風系統調整方案, 3種通風系統調整方案的基本情況如表1所示。
3. 風網解算和方案優化
3.1 現狀模擬
巷道現狀模擬數據如表2所示。
3.2 方案風網解算和優化
在建好的三維模型中直接修改要調整的巷道屬性值, 然后進行模擬。模擬后的數據如表3所示
4. 結論
(1) 利用Auto CAD礦業工程軟件及Ventsim軟件建立了沙曲二礦三維立體通風系統仿真模型。
(2) 采用Ventsim軟件, 對三維通風系統模型進行現狀模擬, 并根據實際要求對4401工作面通風系統調整的3種方案進行了模擬應用, 確定了合理的的通風系統優化方案, 及時解決了礦井生產過程中遇到的困難, 為礦山實際生產和管理提供指導和依據。
(3) 通過3D建模, 進一步提升了礦井通風管理的能力, 節約了通風管理成本。它科學、準確、快速的進行通風現狀模擬、方案模擬等, 滿足了沙曲二礦通風管理的要求, 為通風管理人員及決策人員提供了科學可靠的數據, 具有良好的應用前景。
摘要：本文利用ventsim三維通風仿真系統軟件構建了沙曲二礦4401綜采工作面的三維通風系統網絡解算模型, 通過對通風系統進行了風網解算、風流模擬和風量分配, 解決了4401綜采工作面在通風系統調整過程中遇到的涉及范圍廣、調整難度大、風量難以合理分配的難題。實踐證明, ventsim三維通風仿真系統能夠滿足沙曲二礦新信息化、智能化管理要求, 實現了礦井安全、高效、經濟運行。
關鍵詞：ventsim,三維通風仿真,風網解算,風流模擬