Ventsim三维通风仿真系统在华晋焦煤沙曲二矿四采区4401综采面通风系统调整上的应用

1. 工程概况及Ventsim三维通风仿真系统简介

1.1 工程背景

沙曲二矿隶属于华晋焦煤有限责任公司, 矿井位于河东煤田中段、离柳矿区西南部, 主采4#、5#煤层。4401工作面是四采区第一个4#煤工作面, 目前已形成全风压通风系统。由于该工作面位于回风斜井主扇担负区域的最末端, 而其回风联络巷位于白家坡回风立井主扇担负区域, 因此该工作面的通风系统调整存在涉及区域广、调整难度大、影响因素多等困难, 仅依靠经验, 很难准确解决上述问题。

1.2 ventsim三维通风仿真系统简介

Ventsim三维通风仿真软件是一款实用性较强的矿井通风仿真模拟软件。该软件使用计算机图形系统建立矿井三维通风网络模型, 通过对巷道的断面、风阻等参数进行赋值, 通过风网解算、风流模拟和风量分配, 对通风系统的效果进行模拟检测、控制与优化设计, 从而为矿山管理人员和技术人员提供必要的数据支持, 以辅助通风和生产决策。

2. 三维通风网络模型的构筑

2.1 三维模型的建立

为建立4401工作面及其回风系统的三维通风模型, 首先我们在矿井最新的采掘工程平面图上描出4401工作面、3402轨道巷、3402回风联络巷和四采区1#底抽巷等巷道的中心线, 再在中心线的每个节点导入获取的节点标高数据, 然后将Auto CAD图保存为DXF格式。最后将DXF文件导入到三维通风仿真系统中, 就能生成实体巷道, 完成初始三维模型的建立。如图1所示。

四采区三维立体模型

将矿井在通风阻力测定中所得到的巷道断面形状、面积、支护类型、摩擦阻力系数、压降差等参数赋予相应的巷道, 并进行通风解算模拟, 模拟出当前井下的实际状况, 即检测基础数据的可靠性。通过调节某些分支的风阻, 最终使三维立体模型中巷道的风速、风量、温度等与实际巷道基本相符。只有保证了基础数据的可靠性, 才能当巷道风量、热源等发生变化时, 准确模拟出改变后的状态, 进而分析其影响。其计算过程如图2所示。

2.2 现状风路描述

4401工作面是四采区第一个4#煤工作面, 目前已形成全风压通风系统, 共有2个风路。其中一个风路为:4401轨道巷进风, 经4401工作面、4401胶带巷、4401胶带巷底风桥, 回入二采区集中回风巷;另一风路为:4401轨道巷进风, 经4401轨道回风巷, 混合四采区1#底抽巷的进风后 (3402回风联络巷) , 经3402轨道巷、4401轨道巷底风桥, 回入二采区集中回风巷。

2.3 通风系统调整方案的介绍

为确保4401工作面的安全回采, 本次共建立了3种通风系统调整方案, 3种通风系统调整方案的基本情况如表1所示。

3. 风网解算和方案优化

3.1 现状模拟

巷道现状模拟数据如表2所示。

3.2 方案风网解算和优化

在建好的三维模型中直接修改要调整的巷道属性值, 然后进行模拟。模拟后的数据如表3所示

4. 结论

(1) 利用Auto CAD矿业工程软件及Ventsim软件建立了沙曲二矿三维立体通风系统仿真模型。

(2) 采用Ventsim软件, 对三维通风系统模型进行现状模拟, 并根据实际要求对4401工作面通风系统调整的3种方案进行了模拟应用, 确定了合理的的通风系统优化方案, 及时解决了矿井生产过程中遇到的困难, 为矿山实际生产和管理提供指导和依据。

(3) 通过3D建模, 进一步提升了矿井通风管理的能力, 节约了通风管理成本。它科学、准确、快速的进行通风现状模拟、方案模拟等, 满足了沙曲二矿通风管理的要求, 为通风管理人员及决策人员提供了科学可靠的数据, 具有良好的应用前景。

摘要：本文利用ventsim三维通风仿真系统软件构建了沙曲二矿4401综采工作面的三维通风系统网络解算模型, 通过对通风系统进行了风网解算、风流模拟和风量分配, 解决了4401综采工作面在通风系统调整过程中遇到的涉及范围广、调整难度大、风量难以合理分配的难题。实践证明, ventsim三维通风仿真系统能够满足沙曲二矿新信息化、智能化管理要求, 实现了矿井安全、高效、经济运行。

关键词：ventsim,三维通风仿真,风网解算,风流模拟