非災(zāi)變時(shí)期金屬礦復(fù)雜礦井通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定性及數(shù)值模擬研究.pdf

1、金屬礦地下開(kāi)采的發(fā)展必須安全、穩(wěn)定、高效，這主要取決于構(gòu)成金屬礦地下開(kāi)采各大系統(tǒng)的正常運(yùn)行和應(yīng)用的先進(jìn)技術(shù)。金屬礦山生產(chǎn)時(shí)期，正常生產(chǎn)作業(yè)活動(dòng)和礦山內(nèi)外部條件的變化，常常會(huì)改變礦井通風(fēng)系統(tǒng)的部分參數(shù)，降低了礦井通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。隨著我國(guó)金屬礦地下開(kāi)采向深部發(fā)展，礦井通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定性問(wèn)題比以前顯得更加突出?；趯?duì)國(guó)內(nèi)外礦井通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定性問(wèn)題的研究現(xiàn)狀綜合分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合國(guó)家“十五”科技攻關(guān)專(zhuān)題項(xiàng)目和各礦山通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化、改造項(xiàng)目的試

2、驗(yàn)和研究，開(kāi)展了本文的研究工作。本文采用理論研究、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定、數(shù)值分析相結(jié)合的研究方法，取得了如下主要研究成果和結(jié)論： (1)編制了以正常生產(chǎn)時(shí)期的礦井通風(fēng)系統(tǒng)工作不穩(wěn)定為頂上事件的事故樹(shù)，研究了事故樹(shù)的結(jié)構(gòu)特征，得到了影響礦井通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定性的九類(lèi)原因，分析了其影響范圍和程度。 (2)編寫(xiě)了基于Windows平臺(tái)的礦井通風(fēng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)解算程序，并與礦井通風(fēng)理論計(jì)算值、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)值進(jìn)行比較，驗(yàn)證了計(jì)算程序的可靠性和適用性。

3、 (3)論述了應(yīng)用礦井通風(fēng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)分析軟件及其解算結(jié)果分析礦井通風(fēng)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(luò)復(fù)雜程度對(duì)礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算迭代次數(shù)的影響，分析了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和風(fēng)機(jī)工作特性曲線(xiàn)與實(shí)際不符、電網(wǎng)波動(dòng)等因素對(duì)網(wǎng)絡(luò)解算結(jié)果可靠性的影響，并提出了相關(guān)控制措施。 (4)通過(guò)改變特征分支的風(fēng)阻值，借助網(wǎng)絡(luò)解算，探討了礦井通風(fēng)系統(tǒng)特征參數(shù)的可調(diào)節(jié)性，得到了分支風(fēng)阻變化與風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)及相關(guān)分支風(fēng)量之間的耦合關(guān)系。通過(guò)對(duì)凡口鉛鋅礦礦井

4、通風(fēng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)解算，說(shuō)明了各分支在礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中的作用不一、分支風(fēng)阻預(yù)先輸入的可行性，闡述了礦井進(jìn)、回風(fēng)分支風(fēng)阻變化對(duì)風(fēng)機(jī)等效風(fēng)壓的綜合影響，分析了多風(fēng)機(jī)礦井通風(fēng)子系統(tǒng)穩(wěn)定性問(wèn)題，獲得了礦井通風(fēng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)解算的經(jīng)驗(yàn)。 (5)探討了礦井通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定性與自然風(fēng)壓之間的耦合關(guān)系，分析了分支風(fēng)量對(duì)自然風(fēng)壓的敏感度，采用Q與H<,N>相圖分析，說(shuō)明在自然風(fēng)壓作用下礦內(nèi)分支風(fēng)流可能改變方向的幾種情況，并對(duì)臨界狀態(tài)進(jìn)行了研究。 (6)建立

5、了中段運(yùn)輸設(shè)備在巷道中和提升設(shè)備在井筒中運(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的活塞風(fēng)速計(jì)算模型，分析了影響活塞風(fēng)速的因素，比較了不同類(lèi)型礦井活塞風(fēng)對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響程度，確定了計(jì)算模型中參數(shù)的計(jì)算方法，重點(diǎn)研究了巷道長(zhǎng)度、運(yùn)行速度和巷道面積與礦井活塞風(fēng)速之間的關(guān)系。 (7)采用計(jì)算流體力學(xué)軟件FLUENT對(duì)礦井運(yùn)輸巷道內(nèi)活塞風(fēng)的風(fēng)流組織進(jìn)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(duì)巷道內(nèi)空氣流域進(jìn)行了分區(qū)，分析了典型位