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高瓦斯礦井以風(fēng)定產(chǎn)及其技術(shù)途徑遼寧工程技術(shù)大學(xué)2003年11月5日一、以風(fēng)定產(chǎn)技術(shù)道路1、以風(fēng)定產(chǎn)的含義與要處理的問題〔1〕含義:礦井的開采強(qiáng)度越大,亦即產(chǎn)量越大,那么礦井的絕對瓦斯涌出量越大,回風(fēng)流中瓦斯的濃度就越高,為了把瓦斯?jié)舛认♂尩?lt;煤礦平安規(guī)程>允許的范圍內(nèi),礦井的配風(fēng)量也就越大。然而礦井的供風(fēng)才干是有限制的,它取決于礦井的主扇才干以及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)〔包括網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)潢P(guān)系、風(fēng)路風(fēng)阻、風(fēng)路斷面、及用風(fēng)點的分布及用風(fēng)量的大小,等等〕,這就闡明礦井的開采強(qiáng)度是有限制的,它取決于礦井的配風(fēng)才干,這就是以風(fēng)定產(chǎn)。〔2〕以風(fēng)定產(chǎn)要處理的問題A.現(xiàn)有的礦井及任務(wù)面通風(fēng)系統(tǒng)、方式、方法、網(wǎng)絡(luò)及調(diào)理系統(tǒng)不變,任務(wù)面的產(chǎn)量是多少?B.維持任務(wù)面產(chǎn)量不變,從通風(fēng)的角度找出通風(fēng)系統(tǒng)瓦斯?jié)舛热€達(dá)標(biāo)的方案。C.從通風(fēng)的角度處理不了瓦斯問題時,確定瓦斯的非風(fēng)排量〔包括抽放量、抽放位置、尾排量等等〕。2以風(fēng)定產(chǎn)應(yīng)思索的幾個要素〔1〕任務(wù)面瓦斯超限普通發(fā)生在任務(wù)面回風(fēng)隅角,所以不能根據(jù)任務(wù)面回風(fēng)流瓦斯含量確定任務(wù)面通風(fēng)系統(tǒng)、通風(fēng)方式、方法及其配風(fēng)量。〔2〕要確定回風(fēng)隅角的瓦斯?jié)舛?,必需對以任?wù)面為邊境條件之一的采空區(qū)瓦斯?jié)舛确植紡浬⒎匠踢M(jìn)展解算。采空區(qū)氣體流動微分方程及其定解條件笛卡爾坐標(biāo)系中瓦斯?jié)舛确植挤匠虖浬⑾禂?shù)經(jīng)過適當(dāng)?shù)耐負(fù)渥儞Q,上述方程可以模擬:回采任務(wù)面推進(jìn)速度、回采任務(wù)面長度、采煤高度、采空區(qū)外形、任務(wù)面配風(fēng)量、落煤瓦斯涌出量、采空區(qū)瓦斯涌出量、采空區(qū)煤壁瓦斯涌出量、瓦斯抽放方法、鉆孔位置、抽放量等一系列參數(shù)變化下的采空區(qū)瓦斯?jié)舛确植肌!?〕風(fēng)機(jī)才干與網(wǎng)絡(luò)可調(diào)理性和配風(fēng)才干是兩回事A.高瓦斯礦井產(chǎn)量僅在一定范圍內(nèi)與風(fēng)機(jī)才干呈正相關(guān)。B.風(fēng)機(jī)才干受限于網(wǎng)絡(luò)通風(fēng)才干,即受限于網(wǎng)絡(luò)最大流。C.許多礦井存在著“有風(fēng),但是配不上去〞的問題。上述問題歸結(jié)為網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化調(diào)理問題,即調(diào)理位置和調(diào)理量的問題?!?〕要思索任務(wù)面風(fēng)流穩(wěn)定性與可靠性3高瓦斯礦井以風(fēng)定產(chǎn)的技術(shù)道路3.1確定礦井需風(fēng)量〔1〕確定掘進(jìn)任務(wù)面的瓦斯涌出量及其所需風(fēng)量?!?〕確定回采任務(wù)面的瓦斯總涌出量?!?〕確定回采任務(wù)面落煤瓦斯涌出量和采空區(qū)瓦斯涌出量的比例?!?〕以回采任務(wù)面落煤瓦斯涌出量為基準(zhǔn),確定任務(wù)面配風(fēng)量Qlm?!?〕以Qlm為邊境條件,確定任務(wù)面回風(fēng)隅角瓦斯?jié)舛龋⒁匀蝿?wù)面回風(fēng)隅角瓦斯?jié)舛炔怀?lt;煤礦平安規(guī)程>規(guī)定為規(guī)范,經(jīng)過采空區(qū)滲流和彌散方程的解算,反求任務(wù)面實踐應(yīng)配風(fēng)量。任務(wù)面通風(fēng)系統(tǒng)〔即風(fēng)巷布置系統(tǒng),例如:一進(jìn)二回,多進(jìn)多回,Y型,W型,有無尾巷,有無抽放系統(tǒng)等等〕不一樣,解算滲流和彌散方程的邊境條件就不一樣。所以說,利用該方法確定的任務(wù)面配風(fēng)量,同時包含著任務(wù)面的通風(fēng)方式的選擇,以及瓦斯抽放方式、方法和抽放量的選擇?!?〕確定其它用風(fēng)點的風(fēng)量?!?〕將上述個用風(fēng)量累加獲得礦井總用風(fēng)量.3.2確定礦井的總阻力3.3確定礦井最大通風(fēng)才干〔1〕經(jīng)過測試扇風(fēng)機(jī)的特性曲線,確定扇風(fēng)機(jī)的最大通風(fēng)才干。〔2〕確定通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的最大保送風(fēng)才干,也就是網(wǎng)絡(luò)的最大流問題?!?〕扇風(fēng)機(jī)最大通風(fēng)才干與網(wǎng)絡(luò)最大保送風(fēng)才干的最小值為礦井最大通風(fēng)才干。3.4將主扇提供的風(fēng)流分配到指定需風(fēng)地點由于消費礦井普通都采用增阻法進(jìn)展調(diào)風(fēng),這里不僅存在一個優(yōu)化調(diào)理問題,而且當(dāng)通風(fēng)系統(tǒng)比較龐大時,人工很難找到合理的調(diào)理位置和調(diào)理量。<礦井通風(fēng)仿真系統(tǒng)MVSS>可以確定指定需風(fēng)方案下的最有調(diào)理位置和調(diào)理量。3.5分析通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性分析任務(wù)面能否處于角聯(lián)風(fēng)路上,假設(shè)是要分析任務(wù)面角聯(lián)構(gòu)造的穩(wěn)定性及其影響穩(wěn)定性的構(gòu)筑物和風(fēng)路。4技術(shù)手段由遼寧工程技術(shù)大學(xué)研制完成的<礦井通風(fēng)仿真系統(tǒng)MVSS>以及<采空區(qū)自然發(fā)火仿真系統(tǒng)>〔包括模擬采空區(qū)的漏風(fēng)分布、風(fēng)速分布、瓦斯?jié)舛确植肌⒀鯕鉂舛确植?、穩(wěn)定分布〕可以完成上述內(nèi)容。<礦井通風(fēng)仿真系統(tǒng)>的主要功能(1)模擬新井巷開掘貫穿和舊井巷報廢后的通風(fēng)情況;(2)模擬構(gòu)筑物的位置及調(diào)理量;(3)模擬井巷斷面大小、外形、支護(hù)方式、部分堵塞等變化;(4)模擬地面主扇及其工況、模擬井下機(jī)站的位置及其工況;(5)確定礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)化調(diào)理;(6)風(fēng)網(wǎng)特征圖自動繪制、角聯(lián)風(fēng)路自動識別與分析、通風(fēng)網(wǎng)路的極值流、網(wǎng)絡(luò)自動簡化等等;(7)通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性、平安性綜合評價等一系列功能。假設(shè)礦井具有監(jiān)測系統(tǒng),并有數(shù)據(jù)通訊協(xié)議,<礦井通風(fēng)仿真系統(tǒng)>可以與礦井監(jiān)測系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。推行<礦井通風(fēng)仿真系統(tǒng)>及以風(fēng)定產(chǎn)所需的物質(zhì)、技術(shù)條件〔1〕對現(xiàn)場工程師只需求熟習(xí)通風(fēng)系統(tǒng),不需求具有專門的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)知識。對仿真系統(tǒng)的操作就是日常對通風(fēng)系統(tǒng)的管理。〔2〕需求的礦井提供的數(shù)據(jù):A.快速簡單分析礦井風(fēng)機(jī)風(fēng)量、風(fēng)壓;主要巷道的風(fēng)量、阻力;簡單的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)B.中等復(fù)雜分析扇風(fēng)機(jī)風(fēng)量、風(fēng)壓;重點分析網(wǎng)絡(luò)的風(fēng)量和部分阻力。對于簡單分析和中等復(fù)雜分析,主要利用仿真系統(tǒng)的自我調(diào)理和自順應(yīng)功能〔湊數(shù)功能〕,自動確定仿真所需的通風(fēng)參數(shù)。C.詳細(xì)準(zhǔn)確分析通風(fēng)系統(tǒng)普查;采掘工程平面圖〔通風(fēng)系統(tǒng)圖〕;測試扇風(fēng)機(jī)性能曲線;測試全部巷道的風(fēng)量值;最大阻力道路阻力測試;主要巷道的阻力測試;主要構(gòu)筑物的壓差測試。大規(guī)模軟件運轉(zhuǎn)時間:1.0版小于5分鐘;2.0版〔20小時左右〕;3.0版小于5分鐘〔2004年3月推出3.0版〕仿真系統(tǒng)主要操作特點1、將巷道畫在屏幕上就可以,不需求進(jìn)展相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)解算處置。雙擊巷道、節(jié)點、構(gòu)筑物、風(fēng)機(jī)雙擊風(fēng)機(jī)鼠標(biāo)右鍵優(yōu)化調(diào)理無參數(shù)仿真平衡圖<采空區(qū)自然發(fā)火仿真系統(tǒng)>功能簡介〔1〕模擬采空區(qū)內(nèi)部壓力分布;〔2〕模擬采空區(qū)內(nèi)部風(fēng)速分布;〔3〕模擬采空區(qū)內(nèi)部氧氣濃度分布;〔4〕模擬采空區(qū)內(nèi)部瓦斯?jié)舛确植?;?〕模擬采空區(qū)內(nèi)部CO、CO2等自然發(fā)火標(biāo)志氣體濃度分布;〔6〕模擬采空區(qū)內(nèi)部煤炭氧化放熱構(gòu)成的溫度分布場;〔7〕模擬采空區(qū)注N2位置及注N2量的防滅火效果;〔8〕模擬采空區(qū)瓦斯抽風(fēng)量及抽放位置;〔9〕模擬采空區(qū)注漿位置及注漿量;〔10〕模擬降低煤的活化能的防滅火效果;〔11〕模擬采空區(qū)采用均壓方法及調(diào)整通風(fēng)參數(shù)的防滅火效果;〔12〕模擬密閉的漏風(fēng)量及其防滅火效果;〔13〕模擬任務(wù)面推進(jìn)速度、配風(fēng)量及回采巷道布置方式的防滅火效果;〔l4〕模擬火災(zāi)時期自然發(fā)火位置和滅火手段的滅火效果。神東大柳塔08采面神東大柳塔08采面注氮神東大柳塔08采面防滅火模擬結(jié)論〔1〕08任務(wù)面采空區(qū)層面漏風(fēng)是影響采空區(qū)風(fēng)流變化和氧氣濃度分布變化的主要要素。采空區(qū)層面漏風(fēng)導(dǎo)致采空區(qū)漏風(fēng)嚴(yán)重,氧氣濃度分布范圍很大,采空區(qū)自然發(fā)火危險增大。〔2〕在供風(fēng)量2172m3/min的情況下,自燃氧化帶寬度在300m,最低的推進(jìn)度要求在12m/d以上。在任務(wù)面保證推進(jìn)度500m/月的情況下,那么恣意一次推進(jìn)300m范圍內(nèi),累計允許的消費停頓時間不應(yīng)超越7天,否那么,將有能夠產(chǎn)生采空區(qū)自然發(fā)火?!?〕采空區(qū)內(nèi)部漏風(fēng)改動了采空區(qū)風(fēng)流運動,自
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