一種基于礦井通風(fēng)等效面積的通風(fēng)難易程度分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及礦井通風(fēng)系統(tǒng)領(lǐng)域，特別是一種基于礦井通風(fēng)等效面積的通風(fēng)難易程 度分析方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 礦井通風(fēng)以巷道網(wǎng)絡(luò)、通風(fēng)構(gòu)筑物以及礦井通風(fēng)動(dòng)力設(shè)施共同作用下的復(fù)雜系統(tǒng) 為基礎(chǔ)，為煤炭安全生產(chǎn)及作業(yè)人員健康提供基本保障。隨著采掘工作面的推進(jìn)，開拓水平 的延伸，以及開采范圍的擴(kuò)展，通風(fēng)系統(tǒng)相應(yīng)地處于不斷的動(dòng)態(tài)演變過程中，使得礦井通風(fēng) 漸趨困難，通風(fēng)能耗相應(yīng)增加，并可能由于通風(fēng)不能滿足要求而導(dǎo)致瓦斯聚集等災(zāi)害隱患 出現(xiàn)。因此通風(fēng)專業(yè)人員十分重視對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)的分析研宄，提出了等積孔的概念和礦井通 風(fēng)難易程度的判斷標(biāo)準(zhǔn)，改進(jìn)了通風(fēng)儀表及通風(fēng)阻力測定方法，展開了廣泛的通風(fēng)能耗優(yōu) 化與通風(fēng)系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)辨識(shí)研宄。
[0003] 等積孔作為礦井通風(fēng)難易程度判斷的主要指標(biāo)，有效地指導(dǎo)了實(shí)際生產(chǎn)活動(dòng)；但 是也應(yīng)看到，等積孔只能對(duì)礦井通風(fēng)的難易程度進(jìn)行總體評(píng)價(jià)，不夠全面和具體。與此相對(duì) 應(yīng)，通風(fēng)阻力測定主要用以獲取巷道與通風(fēng)相關(guān)的物理特性，能夠取得測定沿程井巷的具 體參數(shù)，但由于巷道連接關(guān)系復(fù)雜，離散的通風(fēng)阻力信息不能直接反映全礦井或礦井局部 的通風(fēng)難易程度，測定數(shù)據(jù)用于通風(fēng)系統(tǒng)系統(tǒng)優(yōu)化和改造時(shí)還需依賴大量的人工分析。
[0004] 傳統(tǒng)的等積孔方法在現(xiàn)代礦井的通風(fēng)難易程度分析中已不能完全適應(yīng)，近期的 研宄改進(jìn)了等積孔概念對(duì)于現(xiàn)代大型礦井的適用性，但一般說來仍局限于對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)的總 體評(píng)價(jià)，無法反映通風(fēng)系統(tǒng)的局部狀況并識(shí)別通風(fēng)"瓶頸"，且不能指示井巷間相互的通風(fēng) 影響；通風(fēng)阻力測定能夠揭示具體井巷的通風(fēng)特征而為通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化分析奠定基礎(chǔ)，卻未 能涉及對(duì)礦井或礦井局域通風(fēng)難易程度的分析和判斷，因此二者在評(píng)價(jià)礦井通風(fēng)的難易程 度時(shí)都存在著明顯的局限性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是要提供一種基于礦井通風(fēng)等效面積的通風(fēng)難易程度分析方法。
[0006] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明是按照以下技術(shù)方案實(shí)施的：
[0007] -種基于礦井通風(fēng)等效面積的通風(fēng)難易程度分析方法，包括以下步驟：
[0008] 1)收集通風(fēng)系統(tǒng)基礎(chǔ)信息，包括通風(fēng)系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、巷道基本參數(shù)、巷道風(fēng)阻信息 和風(fēng)機(jī)性能參數(shù)；
[0009] 2)獲取網(wǎng)絡(luò)解算所需的通風(fēng)系統(tǒng)基礎(chǔ)信息，進(jìn)行初始網(wǎng)絡(luò)解算，獲取通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng) 量、風(fēng)壓、風(fēng)阻基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；
[0010] 3)求解通風(fēng)系統(tǒng)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的通風(fēng)割集；；
[0011] 4)求解巷道等效面積；
[0012] 5)依據(jù)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，計(jì)算出礦井通風(fēng)等效面積；
[0013] 6)繪制風(fēng)壓-等效面積圖、節(jié)點(diǎn)-等效面積圖、風(fēng)壓-等效能耗圖、節(jié)點(diǎn)-等效能 耗圖，對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行通風(fēng)瓶頸、阻力分布、通風(fēng)等效能耗和等效風(fēng)速的分析。
[0014] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述獲取巷道風(fēng)阻信息是依據(jù)阻力測定和巷道調(diào) 查獲取的。
[0015] 具體的，所述步驟3)的具體步驟如下：
[0016] a)將礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)表示為圖的形式G= {V，E}，其中，V表示風(fēng)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)集合；E表示 巷道的集合；
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于礦井通風(fēng)等效面積的通風(fēng)難易程度分析方法，其特征在于，包括以下步 驟： 1) 收集通風(fēng)系統(tǒng)基礎(chǔ)信息，包括通風(fēng)系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、巷道基本參數(shù)、巷道風(fēng)阻信息和風(fēng) 機(jī)性能參數(shù)； 2) 獲取網(wǎng)絡(luò)解算所需的通風(fēng)系統(tǒng)基礎(chǔ)信息，進(jìn)行初始網(wǎng)絡(luò)解算，獲取通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)量、風(fēng) 壓、風(fēng)阻基礎(chǔ)數(shù)據(jù)； 3) 求解通風(fēng)系統(tǒng)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的通風(fēng)割集； 4) 求解巷道等效面積； 5) 依據(jù)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，計(jì)算出礦井通風(fēng)等效面積； 6) 繪制通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖和通風(fēng)能耗圖，對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行通風(fēng)瓶頸、阻力分布、通風(fēng)等效 能耗和等效風(fēng)速的分析。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于礦井通風(fēng)等效面積的通風(fēng)難易程度分析方法，其特征在 于：所述獲取巷道風(fēng)阻信息是依據(jù)阻力測定和巷道調(diào)查獲取的。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于礦井通風(fēng)等效面積的通風(fēng)難易程度分析方法，其特征在 于：所述步驟3)的具體步驟如下： a) 將礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)表示為圖的形式G = {V，E}，其中，V表示風(fēng)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)集合；E表示巷道 的集合； b) 在通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖G中，設(shè)分支E，其起始節(jié)點(diǎn)為V start，結(jié)束節(jié)點(diǎn)為vEnd，則當(dāng) h(vEnd) Sh(Vi) Ch(Vstart)時(shí)，ejG S Cut(Vi)，稱 Scut (Vi)為節(jié)點(diǎn) Vi)^應(yīng)的通風(fēng)害[J集，其中， 節(jié)點(diǎn)Vi的風(fēng)壓為h (V D。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于礦井通風(fēng)等效面積的通風(fēng)難易程度分析方法，其特征在 于：所述步驟4)根據(jù)
求解巷道等效面積，其中Ae^tive為巷道等 效斷面，Qainray為巷道風(fēng)量，h ainray為巷道風(fēng)壓。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于礦井通風(fēng)等效面積的通風(fēng)難易程度分析方法，其 特征在于：所述步驟5)中對(duì)一個(gè)節(jié)點(diǎn)求其通風(fēng)割集S eut(Vi)，任一節(jié)點(diǎn)Vi通風(fēng)割集中 的各個(gè)分支的巷道等效斷面之和為與該節(jié)點(diǎn)風(fēng)壓對(duì)應(yīng)的礦井通風(fēng)等效面積Area(V i),
，其中，Α(θ』）為
分支4的有效斷面，Qi(A)為割集所屬巷道的風(fēng)量，h (ep為所屬巷道在兩個(gè)割集節(jié)點(diǎn)間 的壓差，由割集定義可知，兩個(gè)割集等壓分割線間巷道的風(fēng)壓為相等的；基于礦井通風(fēng)系統(tǒng) 圖，按照風(fēng)流方向從系統(tǒng)始節(jié)點(diǎn)向末節(jié)點(diǎn)依次遍歷所有節(jié)點(diǎn)，獲得一系列的礦井通風(fēng)等效 面積，即為礦井通風(fēng)等效面積集 MVEA，MVEA = (Area(V1), Area(V2), "^Area(Vn))。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于礦井通風(fēng)等效面積的通風(fēng)難易程度分析方法，包括以下步驟：收集通風(fēng)系統(tǒng)基礎(chǔ)信息，包括通風(fēng)系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、巷道基本參數(shù)、巷道風(fēng)阻信息和風(fēng)機(jī)性能參數(shù)；獲取網(wǎng)絡(luò)解算所需的通風(fēng)系統(tǒng)基礎(chǔ)信息，進(jìn)行初始網(wǎng)絡(luò)解算，獲取通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)量、風(fēng)壓、風(fēng)阻基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；求解通風(fēng)系統(tǒng)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的通風(fēng)割集；求解巷道等效面積；依據(jù)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，計(jì)算出礦井通風(fēng)等效面積；繪制通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖和通風(fēng)能耗圖，對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行通風(fēng)瓶頸、阻力分布、通風(fēng)等效能耗和等效風(fēng)速的分析。本方法結(jié)合通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算等模擬仿真計(jì)算，可以對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造效果做出準(zhǔn)定量的分析評(píng)價(jià)，有效服務(wù)于礦井通風(fēng)的中長期技術(shù)分析與系統(tǒng)優(yōu)化。
【IPC分類】E21F1-02, E21F1-00
【公開號(hào)】CN104747224
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510044163
【發(fā)明人】閆振國
【申請(qǐng)人】西安科技大學(xué)
【公開日】2015年7月1日
【申請(qǐng)日】2015年1月28日