应用计算机通风网络算法的矿井安全生产研究

[摘 要] 随着上世纪60年代复杂网路迭代试算法在煤矿安全生产的迅速发展与应用，这一领域就成了研究热点，文中基于此主要做了以下工作：分析了采用计算机通风网络算法的风丸软件的工作流程；在计算机通风网络算法在矿井安全生产中应用中，对风丸软件在-850大巷贯通前后的应用方案完成了分析。采用结果表明：可实现对井下是否存在微风巷道、风速超限地点、风量不足地点等问题的分析，从而达到采取相应的应急措施，为通风系统优化方案提供最为简捷、准确的评估。这一研究煤矿安全生产的自动化发展具有一定的意义。

[关键词] 复杂网路； 迭代试算法； 煤矿安全生产； 风速； 风量

0 引言

随着人们生活质量的提高，对于煤、铁等的需要也急剧增加，为了满足人们的需要，就要不断开采煤矿，铁矿等，一般情况下为人工开采，这就要确保井矿安全，尤其是确保井矿通风状况良好。井矿通风不是指简单意义上的保持空气的流通，其要求根据不同地点的实际需要及时补给新鲜气流，同时当新鲜气流到达所需地点要流经许多巷道，除此原地点的废气也将经过许多巷道才能排到地面上，而这些用于流通空气的巷道要根据矿井的风流方向依次相连，从而形成一个网络，这个网络就叫做通风网络。在进行井矿设计时，要对其通风网络进行解算，由此设计出最佳的通风巷道。除了在设计矿井时想，需要网络结算，在对原有通风网络进行改进维护也需要进行通风网络解算。显然通风网络解算在矿井建设中具有重要意义。网络解算的理论基础是解方程中，根据风量平衡定律、风压平衡定律、阻力定律及已知参数列出方程组（独立方程的个数要和独立未知数的个数相等）并进行求解。传统意义上人们利用人工解算，但由于该方程组往往有多个未知数，因而人工求解十分浪费时间。虽然有关算法不断更新改进朝着简便发展，但人工求解的速度还是很慢。不过随着计算机技术的普及，计算机解算的优势也然而易见，其较传统的人工解算相比在计算速度，准确度方面都有了明显的提高。尤其是六十年代初应用数字电子计算机解算通风网路以来，复杂网路迭代试算法得到了迅速发展和广泛的使用。该算法主要分为两大类即回路法和节点法

1 计算机通风网络算法的风丸软件

采用计算机通风网络算法的风丸软件的工作流程图1。

2 计算机通风网络算法在矿井安全生产中应用实例

2.1 收集原始数据

收集指定煤矿特定年份有关其矿井通风阻力测定数据，以及指定煤矿特定年份有关主风机性能鉴定数据。描绘出风机在483r/min转速下的H-Q曲线。下图为某矿1#主风机性能曲线图见图2。

2.2 风丸软件在-850大巷贯通前后的应用

首先将有关-850巷道的通风网络图绘制出来然后输入数据进行求解，这一步能够有效监测风丸软件解析结果所存在的误差是否可以忽略。

2.2.1 系统方案对比

考虑到该系统的成本问题，通过多次对-850大巷贯进行研究，最终确定两个方案：

方案1：850大巷贯通后作为回风巷道；在该方案中需要添加的设施有-700东二皮带下山三横管大车门两道和-700东二沉淀池大车门两道还有-700东二清理斜巷上口大车门两道。

方案2：850大巷贯通后作为进风巷道；在该方案中需要添加的设施有-700东二皮带下山三横管大车门两道和-700东二沉淀池大车门两道及-700东二清理斜巷上口大车门两道同时还有-770东二水仓联络巷大车门两道。

在该两方案的基础上，建立其各自的风丸网络图，并通过风丸软件对两方案进行对比分析。绘制-850大巷回风时通风网络图，输入相关数据并进行标准解析。绘制-850大巷进风时通风网络图，输入相关数据并进行标准解析。将两种方案的矿井总回风量对比如表1。

通过对表1进行分析可知，方案2只有通过上调矿机主风机转速才能保证矿井中的回风量达到要求，但这样要消耗大量的电能从而增加成本，除此以外还要相应增加矿井东翼采区通风设施。而同方案2 相比方案1，不需要增加矿井主风机转速不变即可确保矿井生产安全，实现以风定产；除此以外相应的减少了矿井西翼的设施。通过对比方案1和方案2可知，方案1为最佳选择。

2.2.2 模拟-850大巷贯通后的风机运转的工况点：

结合采用方法，软件自动生成风机在483r/min运转下的工况点。图3分别为-850大巷贯通前后风机工况点。

2.3 风丸解析结果与调整后的实际结果对照及结果分析

可解析出巷道贯通后的风流方向，通过图3知，-850贯通后其风流的流向是由-700西二采区流向-700东二采区，其符合实际。解析出巷道贯通后的风量为1601m3/min，与现场实测风量的误差为+78 m3/min。通过分析解析后的网络图，可进一步确定-850大巷贯通方案的可行性。

通过分析可知当-850大巷贯通后，在确保风机转速保持不变的情况下矿井的总排风量有所增加，同时矿井西翼负荷有所降低。通过对图3对比研究可知：如果选取方案1，-850大巷贯通后，矿井总通风阻力要有所减小这要更符合实际要求。通过解析后的网络图，可以了解整个系统的通风状况，一旦发生意外，可以迅速采取相应措施。

2.4 误差结果分析

本文利用“风软”实现对-850东西翼大巷贯通后系统的仿真模拟，通过模拟结果可知，-850大巷贯通前后实际风量与网络解算风量所存在的最大误差有明显的差距造成这现象的原因主要会巷道通风参数取值与实际情况不相符。出现这一状况的原因没有考虑井矿一直处于“失修-修护-失修-修护”的状态，而大部分巷道通风阻力系数是早年测定的这现如今的实际情况存在很大的差距。

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