机械化矿山多级机站通风系统优化与应用

摘要

矿井通风是矿井安全生产的基本保障。随着矿区开采范围扩大和向深部延伸矿山的增多，采用多级机站通风方式的矿山也愈来愈多。多级机站通风的矿山不仅通风网络复杂，而且井下的风机数量多，各机站风机的优选成为难题。另外，矿山机械化程度越来越高，无轨运输方式给巷道型风机机站的设置带来麻烦，常导致多级机站通风系统不完善，造成通风动力不足、风流反向、风流短路等，直接影响矿井通风效果，危害着矿井的安全生产。论文针对内蒙古某矿多级机站通风系统存在的各级风机机站设置不合理、各机站风机不匹配、部分中段副井石门反风、运输巷道中设置的巷道型风机机站效率低、冬季主井结冰等问题，采用数值模拟、理论分析与应用实践相结合的方法，开展了多级机站通风系统设计、矿井通风网络优化、硐室型风机机站引射风流、多机并联空气幕对风流增阻的现场试验研究等。主要研究内容如下：
　　1．建立多级机站通风系统优化模型。通过现场测试、通风网络数据采集与分析，建立矿井通风网络解算模型。
　　2.应用矿井通风三维仿真系统进行风机机站设置和风机选型的设计。将多种风机的特性曲线参数输入计算机，应用矿井通风三维仿真系统软件进行数值模拟，并优化选出最佳的风机组合及风机机站设置。
　　3．应用多机并联空气幕引射风流的功能解决运输巷道内难以设置风机机站的问题。应用多机并联空气幕技术在运输巷道中建立硐室型风机机站，增加中段的进风量和控制运输巷道风流反向，完善多级机站通风系统。
　　4．应用多机并联空气幕对风流增阻的功能在主井石门安装增阻型矿用空气幕，减少主井的进风量，防止冬季主井结冰。
　　研究的结果表明：矿井通风三维仿真系统能够快速、准确地完成风机机站设置和风机选型的设计，为多级机站通风系统设计提供了一条新的途径；硐室型风机机站能替代巷道型风机机站，有效地解决了运输巷道内设置风机机站的技术难题；多机并联空气幕对风流增阻效果显著，能减少主井进风量，防止了冬季主井结冰。不仅完善了多级机站通风系统，有效改善井下作业环境，而且确保了矿井安全稳定持续生产。

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第一章 绪 论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外多级机站通风系统研究进展

1.3主要研究内容及技术路线

第二章 矿井通风技术

2.1 矿井通风系统优化分析软件

2.2 矿井通风网络优化

2.3 矿井风流调控技术

2.4 本章小结

第三章 多级机站通风系统优化应用基础研究

3.1 通风系统优化的基础数据

3.2 基础数据分析

3.3 通风系统优化模型

3.4 通风系统模拟

3.5 本章小结

第四章 多级机站通风系统优化与应用

4.1 应用研究背景

4.2 矿井需风量计算

4.3 通风系统方案设计

4.4 应用研究

4.5 本章小结

第五章 矿用空气幕控制冬季主井结冰危害研究

5.1 冬季主井结冰危害分析

5.2 冬季主井结冰危害控制方法

5.3 现场应用及分析

5.4 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

附录

附录A 网络解算基础数据前处理

附录B 技术方案一网络解算结果

附录C 技术方案图

致谢

攻读学位期间的研究成果