《礦井通風仿真系統及其應用研究》由遼寧工程技術大學和金川公司二礦區研制完成。該系統分為兩個部分,一是礦井通風數值仿真系統;二是將仿真系統應用在礦井通風系統優化調節改造、新井優化設計、老井改擴建設計上。目前已通達國家鑒定,獲2002年度安全生產科技成果一等獎。該成果已在金川有色金屬公司二礦區、平頂山十二礦、沈陽紅菱礦、鐵法小青、小康、曉明、大明一礦推廣應用,取得了良好的經濟和社會效益。
特點
實用 可視化系統適合現場工程技術人員使用,無需掌握通風網絡及計算機專門知識。在屏幕上操作礦井通風系統的各種變化方便自如,如:擦除巷道、新添巷道等,各種系統及參數改變后,通風狀況的變化立刻顯現;
理論創新 用數值仿真技術,并配合角聯結構分析、可靠性分析及風網特征圖等技術手段,可以科學、準確地分析通風系統存在的問題,并找出解決問題的最優方案。
(1) 提出了網特征圖的概念、性質、功能、用途、繪制算法。
(2) 提出了基于無向圖的角聯結構數學模型,給出了角聯風路的廣義定義。
(3) 提出了“通風網絡”不是通風系統可靠性的計算網絡,通風系統本身是網絡,其可靠性計算網絡是帶有通風動力和構筑物的通風網絡的“導出網絡”。
(4) 提出的網絡極值流獨立通路法在復雜度上比Dinic法少一個數量級。
B. 在通風網絡算法改進方面的創新有:
(1) 采用人工智能理論中的深度優先和寬度優先搜索技術,解決了含有單向回路的網絡拓撲關系算法。
(2) 解決了迭代法中的人工賦初值問題。
(3) 扇風機特性曲線5次擬合,較為真實地模擬了包括風流逆轉在內的扇風機各種可能工況,避免了網絡解算假收斂。
C. 提出了基于最小功耗的網絡優化調節通路法。
D. 仿真系統的工業試驗作為解決仿真結論是否可靠的技術途徑,解決了推廣應用的核心問題。
應用
沈陽礦務局紅菱煤礦由于礦井生產布局所至,礦井通風路線增加,部分巷道斷面過小,調節位置和調節量不盡合理,導致北風井主扇工作風阻過大,出現風機喘振現象。2000年省煤管局已經批復了更改風機計劃,原項目的目的是優化風機選型。通過對通風系統的全面測試,并利用MVSS進行仿真模擬分析,發現不需更改風機,只要拆除紅菱礦北四采區322工作面回風道通北回風上山的-450底板回風道人為設置的兩道風門,即可消除喘振問題。結合該礦的改擴建,又對全礦的通風系統進行了優化與改造,也取得了非常明顯的經濟效益。