基于MVSS3.0的小青矿通风系统风网解算研究.pdf

SerialNo. 464 December . 2007 矿 业 快 报 EXPRESS I NATI ON OFM I N I NG I NDUSTRY 总第466期 2008年2月第2期 韩有波1960 - ,男,回族,辽宁庄河人,董事长, 112700辽宁省 调兵山市。 基于MVSS 3. 0的小青矿通风系统风网解算研究 韩有波 胡立国 铁法煤业集团有限责任公司 李艳昌 刘 剑 辽宁工程技术大学安全科学与工程学院 摘 要根据通风网络解算的节点风量平衡定律、 回路风压平衡定律、 通风阻力定律和Cross 法,利用MVSS3. 0软件对小青矿的通风网络进行网络解算,并对解算结果与矿井的实际数据进行 了对比,结果表明主要通风巷道的网络解算结果误差中最大的为3. 66 ,小于网络解算要求的 5。网络解算结果可靠性高,对于后续的方案模拟提供了基础。 关键词网络解算;通风网络; Cross法 中图分类号 TD724 文献标识码A 文章编号 100925683 2008 0220015202 Resolving Research on Xi aoqingM i ne’s Ventilation System based on M VSS 3. 0 Han Youbo Hu Liguo Tiefa Coal Industry Co. , Ltd Li Yanchang Liu Jian College of Safety Science and Engineering, Liaoning TechnicalUniversity AbstractBased on air2quantity equilibrium law of node of resolved ventilation network, air2pressure equilibrium law of circuit, ventilation resistance law and Cross , software MVSS3. 0 was used to carry out network resolving of the ventilation net work of Xiaoqing Mine and the resolving results were compared with the actual data of the mine.The results showed that the maximum error in errors of the net work resolving of the main ventilation opening was 3. 66 , which was smaller than 5 required in the net work resolving .High reliability of the network resolving results provided base for following plan simulation. KeywordsNetwork resolving; Ventilation network; Cross 煤矿的通风系统是煤矿“ 一通三防 ” 的重要组 成部分,提高矿井通风系统分析能力将有助于保障 矿井的安全生产。笔者利用MVSS3. 0软件,采用 Cross法对小青矿的通风系统进行了网络解算,取得 良好的效果。 1 小青矿通风系统概况 小青矿为竖井两水平开拓,现在生产水平为 - 447m水平。通风方式为两翼对角式,主扇工作方 法为抽出式,中央付井为主要入风井,东、 南风井为 专用排风井。矿井实行分区通风,按需分配风量,现 有北一、 南二、 西一3个生产采区,矿井总入风量为 9341m 3 /min。完整的矿井通风系统中共有2 095条 风路,矿井的通风系统图见图1。 MVSS3. 0是辽宁工程技术大学与阜新基蓝联 合开发的具有网络解算与可视化、 通风网络图的拓 扑关系自动生成、 半割集分风和自然风压的多功能 软件 [1, 2 ] ,文中仅利用其网络解算功能,对小青矿的 通风系统进行了网络解算。 图1 小青矿通风系统图 2 网络解算的数学基础 网络解算所遵循的基本定律有节点质量守恒定 律、 回路风压平衡定律和通风阻力定律。 在单位时间内,任一节点流入和流出的风量代 数和为零,即节点质量守恒 [3, 4]。如果令流出为正 , 流入为负,则节点质量守恒定律可以写成 Σ ρ ijqij-Σ ρkiqki 0, 式中,ρij为流出分支的风流密度;ρki为流入风流的密 51 度; qij为流出分支的风量;qki流入分支的风量。 在任意闭合回路上所发生的能量转换的代数和 为零。即回路风压平衡定律 [3, 4 ] Σ | C| i 1 hi- h f C - h z C 0, 式中,hi为分支C|i|的阻力,当分支与回路方向 一致时,hi取正号, hi0,当分支与回路方向相反 时,hi取负号,仍是hi 0; h f C为回路上的通风动 力,当回路上的动力在回路内克服阻力做功时, h f C 0,反之,若为阻力时,则有h f C0,反之, h z C0。此定律表明在 任意回路上,不同方向的风流,它们的阻力必定相 等。 空气流经一条风路时消耗的机械能与通过的风 量平方成正比,即通风阻力定律 [3, 4] h Rq 2 v, 式中,h为风路阻力, Pa;qv为风路风量, m 3 /s;R为 风路风阻,Ns 2 /m 8。 网络解算采用Cross算法,亦称Scott2Hinsley 法 [5 ]。如果回路选择合理 ,可以使Jacobi矩阵除主 对角线外其余元素为0,即 f k- 1 1 f k- 1 2 ⋯ f k- 1 n- m 1 5f k- 1 1 5q k- 1 1 0⋯0 0 5f k- 1 2 5q k- 1 2 ⋯0 ⋯⋯⋯⋯ 00⋯ 5f k- 1 n- m 1 5q k- 1 n- m 1 Δq k 1 Δq k 2 ⋯ Δq k n- m 1 ≈0. 上式表明,n-m1个回路阻力平衡方程中每 一个回路仅含有一个基准分支。回路分支流量校正 式为 q k-1 j q k-1 j CijΔq k i q k-1 j q k j , j 1,2,⋯ , n Cij为基本回路矩阵第i行、 第j列元素值,上式 第二行是为了加快收敛速度所采取的算法,也就是 用已经修正过的流量值计算后面回路的流量修正 值。 3 结果与分析 根据2006年11月份对小青矿所有巷道进行的 通风阻力测定,通过数据处理、 数据录入、 利用 MVSS3. 0建立起了小青矿矿井通风网络解算系统, 进行通风系统的网络解算,并将结算得到的结果与 实际的测试数据进行比较,具体参数见表1,各主要 用风点的误差比较见图2所示。 通过以上数据与误差比较,可以发现各用风地 点的网络解算风量和实际的测试结果比较一致,误 差最大的是S22704工作面,为3. 66。两台风机工 况点均与实际情况基本相仿,压力和风量的误差都 小于2。总之,从解算结果和实际测试数据的对 比情况来看,风量、 风压误差均小于5 ,说明此时 的整个结算系统已经达到一个稳定的平衡状态,可 以进行后续的方案模拟。 表1 小青矿通风系统结算数据与实际测试数据比较 序号测点实际阻力模拟阻力 1东主扇/Pa31903134 2东主扇/ m3 /s 73. 773. 26 3南主扇/Pa28602806 4南主扇/ m3 /s 81. 482. 3 5S12375回风道/ m3 /s 27. 226. 7 6西翼到南翼调风道/ m3 /s 7. 587. 45 7北翼运输大巷/ m3 /s 16. 5316. 97 8西二回风石门/ m3 /s 50. 1651. 29 9S22425回风大巷/ m3 /s 36. 0335. 25 10S22704工作面/ m3 /s 16. 417. 0 11W22719工作面/ m3 /s 17. 3317. 33 12 W2II期集中运输巷/ m3 /s 10. 410. 39 13西二号皮带大巷/ m3 /s 21. 3122. 07 14W12447运输大巷/ m3 /s 58. 8559. 34 图2 主要用风点的误差比较图 4 结 论 利用MVSS3. 0软件,根据节下转第40页 61 总第466期 矿业快报 2008年2月第2期 低;其峰值处于0. 02～0. 04的低品位区间。矿 山已处于扩帮过渡期,在扩帮过渡初期的几年间出 矿,仍然以小北露天采坑为主,随后则要逐渐向南过 渡,而南部矿石的品位较低。小北露天采坑位于矿 体中心部位,据统计19982006年从矿体中心采出 矿石达8 000万t以上,钼矿石平均品位达0. 145。 从近期矿山生产计划安排来看中部高品位矿石和 北帮贫矿搭配,南帮扩帮基建完成后再搭配南端贫 矿。随着矿山对资源的加大开发,综合利用和选矿 工艺的日趋成熟,从矿山生存发展的需要来看,采用 降低工业指标,降低出矿品位,增加回收资源储量势 在必行。 3 不同工业指标方案储量、 资源量对比 按照两套工业指标分别圈定矿体并进行开采境 界的优化,最终计算出各方案的地质资源储量、 平均 地质品位、 采场境界内利用资源储量和采出品位 等 〔3～5〕,见表 1。从表1中可看出就两套工业指标 所圈定矿体储量、 金属量差距很大。采用0. 03～ 0. 06钼工业指标时矿山表内矿储量为6. 14亿t, 计算的钼地质平均品位为0. 1116 ,矿山服务年限 47a,其中稳产年限45a,减产年限2a。而当采用 0. 06～0. 08工业指标时矿山表内矿仅为3. 87 亿t,计算的钼地质平均品位为0. 1179;矿山服务 年限26a,稳产年限仅22a。两方案地质储量差了 2. 27亿t,境界内金属量相差13. 71万t,工业指标圈 定的地质储量、 钼金属量分别减少了37、33. 4 , 同时服务年限也相减少了20多年,说明降低工业指 标对该矿山生存发展意义重大。 表1 各指标方案储量计算对比结果 序号类别项目名称 0. 03～0. 06 工业指标方案 0. 06～0. 08 工业指标方案 1 地质 圈定 地质储量/亿t6. 143. 87 地质平均品位 0. 11160. 1179 金属量/万t68. 5245. 63 2 境界 圈定 利用储量/亿t4. 162. 62 采出品位 0. 10450. 1104 金属量/万t43. 4729. 76 3 服务 年限 稳产年限/a4522 减产年限/a24 4 结 语 结合国内钼资源开采利用趋势,经过详细的地 质分析,陕西某钼矿山南露天开采 Ⅱ 期工程设计恢 复了钼工业品位0. 03～0. 06的矿山工业指标。 减少了资源损失,延长了矿山服务年限,稳定了矿山 生产,并较好地解决了矿山资源接替问题。 参 考 文 献 [1 ] 何振海.浅谈优化矿产工业指标[J ].矿业工程. 2006, 4 5 3. 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