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多风井复杂通风系统改造的可行性分析与论证
【摘要】：通风系统的合理布局是矿井安全生产的重要保障。随着矿井开采规模的增大，矿井的延伸，开采深度的增加以及恶劣的地质条件影响，矿井的通风系统需要及时进行调节与改造以保证安全生产。矿井通风系统的设计、优化和改造，主要通风巷道贯通等方案的确定都离不开准确的通风网络解算。应用计算机通风网络解算软件能快捷、准确、直观地解算多风井复杂通风网络，避免人工解算时烦琐、费时、易出错等问题。
本课题首先对邯郸矿业集团某煤矿现有的通风系统进行了阻力测定，获得了井下主要通风巷道的摩擦阻力系数，建立了通风参数数据库，掌握了矿井的整体通风情况。运用专门编制的计算机网络解算软件对现目前的通风系统进行网络解算，验证了通风参数数据库的可行可靠性。
其次分析了该矿目前的通风系统，找出存在的通风问题，包括局部阻力较大、矿井通风总阻力大、通风线路长等问题。利用Fluent软件对存在的局部阻力较大的回风井联巷进行了数值模拟分析，得到了下部30°和上部60°相结合的改造方案，并分析了以此给矿井生产带来的经济效益；随后提出优化改造方案并利用网络解算软件对各个方案进行了网络解算，经过经济技术比较选出实际可行的方案。
最后对矿井目前的通风系统存在的局部两翼对角式通风进行了分析，求出了风量调节的数学解析式和各个风机相互干扰的判别式；同时运用七个评价指标对改造后的通风系统进行了安全性评价，得出结论为：矿井今后以预防为主进行通风管理。
【关键词】：
【学位授予单位】：河北工程大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2013【分类号】：TD724【目录】：
摘要5-6Abstract6-7目录7-10第1章 引言10-16 1.1 问题的提出10-11 1.2 国内外研究现状11-13 1.3 研究方法及技术路线13-14
1.3.1 主要研究方法13
1.3.2 技术路线13-14 1.4 矿井概况14-15
1.4.1 矿井基本概况14
1.4.2 矿井通风现状14-15 1.5 研究内容15-16第2章 通风阻力测定及分析16-25 2.1 通风阻力测定方法16-17 2.2 矿井通风阻力测定17-20
2.2.1 测点和测定线路选择17-18
2.2.2 测量参数记录18-19
2.2.3 参数计算19-20
2.2.4 建立通风参数数据库20 2.3 阻力测定结果分析20-22
2.3.1 测定误差分析20-22
2.3.2 阻力分布分析22
2.3.3 矿井等积孔及风阻值计算22 2.4 通风系统分析22-24 2.5 本章小结24-25第3章 矿井局部阻力优化25-42 3.1 CFD 技术简介25-27 3.2 Fluent 数值模拟27-29
3.2.1 基于 Fluent 的风井局部阻力计算模型27-28
3.2.2 基于 Fluent 的风井局部阻力数值模拟28-29 3.3 模拟结果分析29-38
3.3.1 速度矢量图分析29-34
3.3.2 湍动能 K 值分析34-38 3.4 局部阻力优化方案确定38-41
3.4.1 优化方案38-40
3.4.2 经济效益分析40-41 3.5 本章小结41-42第4章 通风网络解算42-54 4.1 通风网络解算的数学模型42-44 4.2 通风网络解算方法44-46 4.3 通风网络解算系统46-47
4.3.1 网络解算软件特点46
4.3.2 网络解算过程46-47 4.4 验证通风参数数据库47 4.5 本章小结47-54第5章 通风系统改造方案论证54-71 5.1 五一风井系统网络解算54-56 5.2 改造方案一56-63
5.2.1 提出改造方案一56
5.2.2 改造方案一网络解算56-60
5.2.3 方案一解算结果分析60-63 5.3 改造方案二63-69
5.3.1 提出改造方案二63
5.3.2 改造方案二网络解算63-66
5.3.3 方案二解算结果分析66-69 5.4 改造方案对比69-70
5.4.1 网络解算对比69
5.4.2 技术经济对比69-70 5.5 本章小结70-71第6章 两翼对角式通风系统风机联合运转分析71-77 6.1 两翼对角式通风系统简介71 6.2 两翼对角式通风系统风量调节71-74
6.2.1 风机风量调节解析式72-73
6.2.2 风机风量调节措施73-74 6.3 两翼对角式风机相互干扰的判别74-76 6.4 本章小结76-77第7章 改造后矿井通风系统安全性评价77-80 7.1 矿井通风系统安全性定义77 7.2 安全性评价指标77-79 7.3 本章小结79-80结论80-81致谢81-82参考文献82-85作者简介85攻读硕士期间发表的论文及科研成果85-86
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