楊均

高原礦井通風(fēng)系統(tǒng)和平原相比有很大區(qū)別，主要是由高原特殊的地理環(huán)境決定的，高原礦井具有自然通風(fēng)條件復(fù)雜多變、供氧不足、空氣稀薄等特點(diǎn)，如果沿用平原礦井的相關(guān)技術(shù)，就會導(dǎo)致設(shè)備工作效率大幅度下降，巷道內(nèi)部出現(xiàn)嚴(yán)重的污染，相關(guān)技術(shù)人員對通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化時比較復(fù)雜，需要考慮較多的影響因素。為了在這方面技術(shù)上實施突破，下面就以某高原礦井為例進(jìn)行分析，希望給相關(guān)人員提供一些技術(shù)參考和借鑒。

一、分析Ventsim三維通風(fēng)仿真系統(tǒng)

Ventsim三維通風(fēng)仿真系統(tǒng)在礦山開采中發(fā)揮著十分重要的作用。新礦井的通風(fēng)設(shè)計、主要通風(fēng)機(jī)的選型、老礦井通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化改造等都需要Ventsim三維通風(fēng)仿真系統(tǒng)，其可以準(zhǔn)確進(jìn)行風(fēng)網(wǎng)解算，對于實際礦井的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計，一般都要從多方面對風(fēng)網(wǎng)的合理性進(jìn)行分析。Ventsim具有可視化功能，實際顯示效果良好，操作人員很容易進(jìn)行學(xué)習(xí)，在不斷的發(fā)展中該技術(shù)也開始日益成熟，將會成為通風(fēng)管理和通風(fēng)設(shè)計有效的工具。該系統(tǒng)可以使用DXF文件掌握現(xiàn)有的通風(fēng)數(shù)據(jù)，然后使用三維建模技術(shù)把比較復(fù)雜的通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，繼而使用簡單易懂的方式呈現(xiàn)給工作人員，這樣無論是技術(shù)人員、管理人員、施工人員都可以借助這一功能為其今后的工作提供有力的幫助。另一方面，由于以后高原礦井施工難度的增加，Ventsim三維通風(fēng)仿真系統(tǒng)可以對其進(jìn)行量化計算，進(jìn)而提供有效的數(shù)據(jù)，為以后的工作奠定基礎(chǔ)。

二、高原礦井的開采案例分析

對于該礦井而言，之前的通風(fēng)系統(tǒng)的通風(fēng)量設(shè)計的比較合理，存在的通風(fēng)阻力也滿足規(guī)定的要求，從實際工作情況分析，通風(fēng)系統(tǒng)管理的也比較到位。但是也顯現(xiàn)了一些問題，當(dāng)前礦井的產(chǎn)量比較大，之前礦井所設(shè)計的通風(fēng)系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)在的發(fā)展要求，具體問題有三點(diǎn)：第一點(diǎn)，設(shè)計的礦井通風(fēng)線路過長，當(dāng)前設(shè)計的安全出口都在礦井的東南側(cè)，安全出口比較集中，當(dāng)出現(xiàn)安全事故時，不能及時疏散人群，容易造成較多的人員傷亡。第二點(diǎn)，礦井總進(jìn)風(fēng)負(fù)擔(dān)過重，副井的風(fēng)速比較高。第三點(diǎn)，礦井供風(fēng)量不足，當(dāng)前主通風(fēng)機(jī)的通風(fēng)能力滿足不了后續(xù)的安全生產(chǎn)。為了有效解決上述問題，技術(shù)人員通過勘察，對相關(guān)情況做了詳細(xì)的分析和研究，最終提出了三種解決方案，第一種，在礦井南邊掘進(jìn)一個新的回風(fēng)立井，使用先進(jìn)的主通風(fēng)機(jī)，將之前的回風(fēng)井改造成進(jìn)風(fēng)井。第二種，在其西北邊相鄰的位置掘進(jìn)一個進(jìn)風(fēng)立井，不需要對主通風(fēng)機(jī)進(jìn)行更換。第三點(diǎn)，將礦井中當(dāng)前使用的回風(fēng)立井主通風(fēng)機(jī)進(jìn)行更換。

三、使用Ventsim三維通風(fēng)仿真系統(tǒng)進(jìn)行模擬

1.分析建立模型的方法

根據(jù)技術(shù)人員提出的三種改進(jìn)方案，工作人員詳細(xì)了解了這一高原礦山的基礎(chǔ)技術(shù)資料，對各種情況進(jìn)行了模擬分析。先進(jìn)行模型的建立，通過CAD軟件繪制單線圖，將得到的單線圖直接導(dǎo)入到Ventsim軟件當(dāng)中，在編輯的框圖中選擇巷道，完成這一步驟之后，Ventsim軟件就會將輸入的單線圖轉(zhuǎn)換為立體圖，但是在這一過程中由于沒有將巷道標(biāo)高輸入進(jìn)去，因此所建立的模型都處于同一水平上。除此之外，工作人員還可以進(jìn)行對話框的編輯，確定對話框的風(fēng)格屬性，同時可以把標(biāo)高、斷面尺寸、風(fēng)路名稱等都錄入到編輯框中，確保模型建立的完整性。除此之外，在優(yōu)化設(shè)計中使用該軟件，可以提供直觀的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工具，合理減少通風(fēng)和采礦成本，能夠?qū)ξ廴疚?、粉塵擴(kuò)散情況進(jìn)行模擬，還可以有效支持風(fēng)路規(guī)模優(yōu)化，有利于風(fēng)機(jī)的選型，因此在應(yīng)用中受到技術(shù)人員的青睞。在以后的發(fā)展中，該軟件將會進(jìn)行優(yōu)化和修正，提高設(shè)計中的細(xì)節(jié)處理能力，在以后礦山通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化中發(fā)揮的作用將會更大，企業(yè)負(fù)責(zé)人應(yīng)該重視，對技術(shù)人員進(jìn)行培訓(xùn)并要求其掌握相關(guān)技術(shù)。

2.分析模擬風(fēng)流的方法

技術(shù)人員將風(fēng)路的標(biāo)高輸入進(jìn)去之后，再輸入斷面尺寸信息，Ventsim軟件就會自動生成通風(fēng)系統(tǒng)的三維立體圖，操作人員選擇風(fēng)流模擬，就可以對風(fēng)網(wǎng)情況進(jìn)行檢查，確保各項設(shè)計內(nèi)容的正確性。當(dāng)確保風(fēng)網(wǎng)運(yùn)行正常之后，技術(shù)人員可以將實際測量得到的通風(fēng)基礎(chǔ)參數(shù)做數(shù)據(jù)處理，之后可以把摩擦阻力系數(shù)等信息輸入到編輯框中，之后將固定通風(fēng)設(shè)置風(fēng)量使用節(jié)流孔進(jìn)行固定，進(jìn)而進(jìn)行第二次風(fēng)流模擬，最終將所模擬的三種方案進(jìn)行對比分析，主要注意大巷風(fēng)量的分配，通過節(jié)流孔有效對風(fēng)量、阻力等進(jìn)行調(diào)整，最終確保所設(shè)計方案中的風(fēng)量和實際情況一致。

3.對三種方案進(jìn)行對比分析

通過對這三個方面進(jìn)行計算分析，同時運(yùn)用Ventsim軟件模擬設(shè)計方案，主要模擬通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)情況，結(jié)合模擬之后軟件所提供的報告，對三種方案的風(fēng)速超限巷道、通風(fēng)線路長度、通風(fēng)阻力、供風(fēng)量等數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，技術(shù)人員對其進(jìn)行統(tǒng)計，繪制出下表，可以參考進(jìn)行分析。

三種設(shè)計方案的技術(shù)參數(shù)對比數(shù)據(jù)

對于方案1而言，主要是在礦山南部區(qū)域的位置掘進(jìn)一個回風(fēng)井，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行主通風(fēng)機(jī)的安裝，其實際的供風(fēng)量達(dá)到了設(shè)計要求，實際應(yīng)用中通風(fēng)阻力也比較小，設(shè)計的通風(fēng)線路長度屬于中等，各個巷道的風(fēng)速沒有超過規(guī)定的數(shù)值。對于方案2而言，需要新掘進(jìn)一個進(jìn)風(fēng)井，這一措施有效地將通風(fēng)線路的長度縮短了，還很好地將通風(fēng)的阻力控制了，確保具有足夠的供風(fēng)量，對各個巷道檢查，其風(fēng)速沒有超過規(guī)定的限度。對于方案3而言，主要是對主通風(fēng)機(jī)進(jìn)行更換，雖然其供風(fēng)量達(dá)到設(shè)計要求，但是使用中存在較大的通風(fēng)阻力，而且設(shè)計的通風(fēng)線路比較長，回風(fēng)井和副井超過所設(shè)定的風(fēng)速值。相關(guān)工作人員結(jié)合表1中所提供的各項數(shù)據(jù)，對這三種方案具體效果進(jìn)行了對比分析，最終確定第二種方案為最佳，具有以下優(yōu)點(diǎn)：新掘進(jìn)的風(fēng)井位置不會影響接續(xù)采區(qū)的正?；夭?，不會對其他工作造成不良影響。對于新掘進(jìn)的風(fēng)井位置而言，有利于以后開采中的正?；夭桑戮蜻M(jìn)的風(fēng)井處于礦區(qū)中部區(qū)域，且周圍無需要保護(hù)的設(shè)施，而之前的礦井安全出口比較相距采區(qū)較遠(yuǎn)，其他位置的工作人員撤離現(xiàn)場不方便，撤離時間比較長，而在這一位置新掘進(jìn)風(fēng)井之后，有效地解決了這個問題。除此之外，其整體投資概算也比較低，施工成本低，因此設(shè)計的非常合理。

四、結(jié)語

通過以上的細(xì)致分析，發(fā)現(xiàn)Ventsim軟件在礦井通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計中作用非常大，對于設(shè)計的不合理問題，使用這一軟件能夠很好地進(jìn)行優(yōu)化，使用軟件可以進(jìn)行風(fēng)網(wǎng)解算，還可以將產(chǎn)生的風(fēng)流根據(jù)實際需求科學(xué)的分配，如果有需要可以對風(fēng)流運(yùn)動狀態(tài)進(jìn)行模擬，有利于以后短期的通風(fēng)系統(tǒng)規(guī)劃，如果進(jìn)行長期通風(fēng)規(guī)劃，使用這一軟件也十分可靠。