基于Ventsim的高原矿井通风系统优化

与平原矿山相比,高原矿井具有空气稀薄、供氧不足、自然通风条件复杂多变等特点,直接导致了设备效率降低、巷道污染严重等现象,加大了通风网络解算与通风系统优化的复杂程度。为解决这一问题,以某高原矿山为案例背景,以高原适应性修正后的通风关键参数为基础,基于Ventsim软件搭建了通风系统的三维可视化模型和网络实时解算平台,设计了4种可行的通风方案并完成了各方案的通风效果解算与模拟。综合考虑有效性、经济合理性、稳定性、安全可靠性以及高原适用性等诸要素,利用层次分析法优选得到了适合该矿山的最优通风方案。优化后的方案在满足现场作业通风效果的同时,节约了通风成本,可以为该矿山通风系统的构建和管理提供支持。

高原矿井增压通风研究

为解决高原矿山井下低压低氧的工作环境问题,提出了对于高原矿山宜采用以压为主的压抽结合的通风方式,并从理论上分析了人工增压的必要性和可行性。以某高原矿山为背景,结合高原矿山的环境特点,对关键通风参数进行了校核,并以高原适应性修正后的通风关键参数为基础,运用Ventsim三维通风模拟软件搭建了通风系统的三维可视化模型和网络实时解算平台,对增能调节、增阻调节等人工增压方式进行模拟与解算,得出在不同增压方式下的增压效果。研究结果表明:高原矿山宜采用以压为主的压抽结合的通风方式,并通过人工增压的方式有效地提高井下的大气压力,可基本满足井下作业人员的需求,对于高原矿井的增压通风具有适用性和科学性。

高原矿井氧气含量检测与分布规律研究

为了量化描述高原矿井缺氧环境对作业人员和设备工作效率带来的不利影响,为矿山的通风方案优选提供基础环境数据,构建了适用于高原矿井的氧气含量计算数学模型,以某高原多金属矿为工程背景,设计了涵盖关键生产中段和斜坡道的现场环境参数检测方案,得到了包括大气压力、氧气体积分数、温度、湿度在内的现场测量结果,以此为基础研究了高原矿井的氧气分布规律。实测数据表明,在不同生产中段及斜坡道内,井下的氧气含量随着海拔的升高而降低,在同一中段水平,氧气含量与现场作业频繁程度呈负相关性,同时显示出井下的氧气实测数值普遍低于理论值。分析得出,井下正在作业的中段以及运输车辆频繁通过的区域耗氧较多,在设计通风方案时应着重考虑这一特点,采用以压抽混合式为主、配合人工局部增压和辅助供氧的通风方式。

高原矿井掘进工作面截割粉尘污染效应及通风控尘参数分析

为降低高原矿井掘进工作面开挖过程的粉尘污染,改善工作面整体施工环境,根据海拔上升环境参数的变化,运用数值模拟软件对黏性流体及粒子运动特性的变化规律进行分析;研究掘进机动态截割煤岩时粉尘的污染效应,分析不同海拔高度下颗粒物的扩散及沉降特性,并根据颗粒物的扩散特性对高原矿井掘进工作面通风“控尘”及“排尘”参数进行确定。结果表明:截割落岩形成的粉尘受截割头运动和掘进工作面涡流的影响,粒子主要沿截割臂向回风侧方向运动,截割左侧岩体时涌向司机工作区的粉尘明显多于右侧,且以粒径在40μm以下的颗粒为主。受海拔上升环境参数改变的影响,流体性质会发生变化,导致颗粒受力情况和运动轨迹改变,扩散距离变小,沉降加快,其中对PM 5以上的微粒影响较为明显;虽然海拔上升流体携带粉尘的能力减弱,导致掘进工作面沿程粉尘质量浓度下降,但粉尘沉积量会增多,存在二次飞扬的风险。在掘进工作面安装压入式“附壁控尘风筒”后,会在掘进工作面形成顺时针旋转涡流风幕,可将产生的粉尘有效的控制在掘进工作面前段,而另一侧的“除尘风机”会将掘进工作面聚集的粉尘及时排出。当附壁风筒径轴风量比m≥0.7、压抽比n<1时,在“射流、汇流以及旋转风幕”的作用下,能使距掘进工作面20 m之后的区域粉尘质量浓度降低70%以上,有效的降低了高原矿井掘进过程中粉尘对人员和机械设备的损害。

高原矿井分段式增氧通风数值模拟研究

针对高原矿井机械化掘进巷道传统扩散式增氧通风方案富氧效率较低及氧气资源浪费严重等问题,提出了一种新型分段式增氧通风方案。基于ANSYS-Fluent数值模拟软件,针对某海拔4000 m的金属矿山掘进巷道,以掘进巷道需氧区域氧浓度提升至26%为目标,设计对比试验,分析传统扩散式增氧通风方案与分段式增氧通风方案掘进巷道的富氧扩散、氧气空间分布差异,并引入目标富氧偏离量和富氧输运效率2项指标,评估分段式增氧通风与传统扩散式增氧通风的富氧能力。结果表明:与传统扩散式增氧通风相比,分段式增氧通风的富氧扩散速率得到明显提升,增氧范围扩大,富氧耗时显著降低,巷道中段、末段需氧区域氧浓度分别上升至24.6%和25.5%,目标富氧偏移量降低至1.372,氧气利用率上升至50%,充分验证了分段式增氧通风方案富氧的有效性和优越性。该研究成果对于高原矿井制定机械化掘进巷道通风方式具有一定的指导意义。

基于模糊层次分析法的高原矿井人机功效评价

高原矿井人机功效评价是关系到高原高效采矿的重要问题之一,高原地区施工相比平原地区更加复杂。从人员因素、设备因素和环境因素3个方面出发,确立了17个评价指标,以构建高原矿井人机功效评价指标体系。同时,采用层次分析法计算各项指标的权重,并在此基础上建立多层次模糊综合评价模型。以西藏某铜多金属矿为研究对象,构造判断矩阵,建立权重向量和综合模糊矩阵,得出系统隶属度向量。评价结果表明:该系统的人机功效评价结果为“中等”水平,受环境因素影响严重。该评价模型为制定提高人机功效的合理对策提供了科学依据,具有一定的理论意义与实用价值,也为类似的高原施工问题提供了参考。

高原矿井通风参数及风机选型研究与应用

高原环境的特殊性,致使高原矿井通风系统具有空气低压缺氧、进风温湿度低、电动机有效功率低等特点,高原矿井通风系统参数及风机参数都与平原地区不同。在分析高原矿井通风系统问题的基础上,研究了高原矿井通风系统参数及风机参数,结合高原矿山通风参数调整的工程实例,对风机进行了选型设计计算和工程应用。通过工程现场检测,风机实际运行工况与设计计算工况相符,验证了参数调整和风机选型的有效性。

甘南高原矿井压入式通风系统设计

以甘南某高原矿井通风系统为工程背景,分析了高原矿井通风存在的普遍问题,提出对高原矿井进行压入式正压通风系统的新思路,并合理利用了矿山已有热资源以及矿井回风热源对入井风源进行预热升温,使矿山在不增加能耗的情况下加热空气,改善井下低温作业环境,取得较好的效果,在国内同类高原非煤矿井具有推广意义。

浅析我国西部高原矿井通风安全与技术

我国西部多高海拔地区,气候恶劣,尤其表现为大气压力低、空气稀薄、寒冷干燥,但是矿物资源丰富。为保证井下施工的安全,选用合理的通风机和通风方式成为西部高原矿井通风安全的重要基础。

高原矿井井下环境参数测定及改善方案

针对高原矿井低压缺氧环境,以大煤沟煤矿井下环境为研究对象,对井下环境参数及工人作业感受进行测定和分析.测定内容包括大气压强、氧含量、温度、工人肺通气量等.结果表明:井下部分作业点温度偏低,空气氧含量约为0.188kg/m^3,仅为标准状态下的63.1%;井下大气压强在抽出式通风条件下比自然状态约低722.9Pa.为改善工作条件,提出了井口风流加热、改变通风方式、井下集中与局部弥散补氧等建议和思路.

高原矿井不同时期通风方式解析

在矿井生产作业开展过程中,既要确保生产效率及质量的提高,又要确保生产过程的安全性,保证矿井作业相关人员及机械设备均能够得到有效保护。因此,有必要在高原矿井生产作业过程中,根据时期的不同,选择相适应的通风方式,从而为高效、安全高原矿井生产作业的实现提供有效依据。本课题在分析大气压力、空气密度和海拔高度之间的关联性的基础上,进一步对高原矿井不同时期通风方式进行分析,并提出一些具有价值的参考建议,以期提高高原矿井生产作业的效率质量及安全性。

高原矿井补氧方式研究

高原矿井生产要面对恶劣的气候环境,相比于平原地区的矿井,其开采难度大大增加。高原低压低氧分压的特殊环境,使得作业人员劳动效率降低,而且长期从事高强度作业易导致各种高原病症,从而阻碍高原矿产资源的开发利用。主要针对困扰高原矿产资源开采的缺氧问题,提出两种补氧方式,即建立矿井供氧系统补氧,人员适时吸氧和局部弥散式补氧,并进行了相关计算。最后对2种方式进行了比较,得出建立供氧系统,人员适时吸氧较为合理。

高海拔地区矿井风机状态动态评估

高原矿井风机在矿产资源的开采过程中发挥着极其重要的作用,开展矿井风机状态评估对促进矿井风机安全管理具有十分重要的现实意义。针对高原矿井所处环境的复杂性,构建了高原矿井风机评估指标体系。利用不确定性区间层次分析法和集对分析理论中的三元联系数精确地计算了高原矿井风机指标权重,在此基础上,构建了五元联同异反评估模型对矿井风机进行了静态评估;此外,引入偏联系数理论对矿井风机未来的运行状态进行了预测和评估,从而实现了矿井风机静态和动态评估的目的。最后以云南省某金属矿井风机为例,验证了该方法的适用性和有效性。

锡铁山铅锌矿通风系统优化及应用

以锡铁山铅锌矿通风系统优化工程为研究背景,对矿山通风系统进行优化。通过现场调查监测与分析,提出3种通风系统优化方案。综合考虑通风阻力、安装设计费及工程量等因素,最终确定选择3142 m、3055 m平硐及斜坡道进风38勘探线、03勘探线、035勘探线风井回风地表抽出式通风方案为本次通风系统改造优化方案。优化工程完成后经实际参数测量,通风系统得到很大改善,风量达到设计要求,改善了井下作业条件,为矿山带来了十分可观的经济效益和社会效益,同时也为其他有通风难题的矿山提供了宝贵的经验。

基于模糊综合评价模型的增氧通风效益评价

在综合分析增氧通风与矿山经济、社会、自然环境等因素的相互作用的基础上，根据指标体系设立的原则，以增氧通风对劳动效率提高的程度、矽肺病发病率降低的程度、矿山生产的影响、矿井环境的影响、矿山企业的稳定五个方面为评价指标，对增氧通风带来的效益进行模糊综合评价。该方法考虑了高原地区的特殊情况，结合定性与定量评价法的优点，对事物做全面、可靠、准确的分析评价，能够得出比较全面、客观的结论。