基于Ventsim软件的矿井通风系统优化

王大尉

（煤炭科学研究总院安全分院，北京 100013）

基于Ventsim软件的矿井通风系统优化

王大尉

（煤炭科学研究总院安全分院，北京 100013）

通风是影响井下工作环境的直接因素，是防治煤矿瓦斯、火灾、粉尘灾害最直接、有效的手段。以某矿山为例，利用Ventsim软件对矿井通风系统进行三维建模，并通过该软件对风网数据进行解算、风流按需分配仿真和风流动态模拟，为矿山管理人员和技术人员提供必要的数据支持，辅助矿井通风管理和生产决策。

Ventsim;三维建模;风网解算

通风是影响井下工作环境的直接因素，是防治瓦斯、火灾、粉尘灾害最直接、有效的手段。在设计或改造通风系统时，绘制通风系统图、网络图，按需分风风网解算、风机选型，最优设计与改造，最优调节与控制，故障诊断和灾变处理等工作只靠人工和经验是远远不够的。为了加强通风管理，提高通风系统的抗灾能力，必须借助于先进的计算机模拟技术。

1 Ventsim系统简介

Ventsim系统以其良好的可视化效果和简单易学的特点，逐渐成为通风设计和通风管理最强有力的工具。系统通过兼容DXF图形文件最大程度地利用现有的通风设计数据，通过三维建模将复杂的通风系统简单直观地呈现出来，通风工程师和矿山通风管理人员均可从使用该系统得到帮助。系统还为日益要求严格的井下工作环境提供了量化的计算分析工具。

2 实例分析

2.1 项目来源及方案选择

该矿原通风系统通风风量分布合理、通风阻力符合规程要求、通风系统管理到位，但是由于现在矿井产量增大，原矿井设计的通风系统不能满足现在发展需求，存在以下的主要问题:一是矿井供风量不足，主通风机通风能力不能满足矿井后续的安全生产;二是矿井总进风负担重，副斜井的风速较高;三是矿井的通风线路太长，并且现有安全出口均位于矿井东南部的工业广场，比较集中，灾变时期疏散困难。针对当前最主要的问题，主通风机能力小，矿井供风量不足，提出以下3种方案:

（1）更换现在工业广场回风立井的主通风机。

（2）在工业广场西北边界相邻处新掘一进风立井，不更换主通风机。

（3）在中部工业广场南边界新掘一回风立井，选择新的主通风机，并把现有回风井改为进风井。

2.2 系统模拟

2.2.1 系统模型的建立

针对设计部门提出的3种设计方案，并结合矿方提供的基础技术资料，首先将CAD图绘制为单线图 （.DXF格式），然后将CAD单线图导入Ventsim软件，在编辑框里选择实体巷道，此时Ventsim软件就会将单线图转换为立体图，但此时由于未输入巷道标高，所有巷道将都处于同一水平。

通过编辑对话框编辑风路属性，将风路名称、断面尺寸、标高等基本信息录入编辑框，见图1。

图1 编辑风路

2.2.2 风流模拟

输入完风路的标高、断面尺寸等基本信息，整个矿井的通风系统三维立体图就会生成，通过运行“风流模拟”，检查风网是否正常工作。

风网正常运行之后，将实测的通风基础参数进行数据处理，然后将摩擦阻力系数输入编辑框，并将风门等固定通风设施风量用节流孔进行增阻固定，再次进行风流模拟，然后对比设计方案中井下主要大巷风量分配，并运用节流孔进行阻力和风量调节，直至与方案中设计风量基本接近。见图2。

图2 风流模拟

2.3 方案对比

根据对3个方案的计算分析，以及运用Ventsim软件对设计方案的通风网络模拟，根据软件提供的报告，各个方案供风量、通风阻力、通风线路长度、风速超限巷道等参数汇总结果见表1。

表1 技术参数比较

方案一:更换主通风机，供风量满足要求，但通风阻力较大，通风线路长，并且副斜井、回风井风硐风速超限。

方案二:只新掘一进风井，虽然缩短了通风线路长度、降低了通风阻力，增大了供风量，各巷道风速不超限，但主通风机供风量还不能满足矿井实际需风量。

方案三:中部工业广场南边界新掘一回风井，并安装主通风机，供风量满足要求，通风阻力小，通风线路长度中等，各巷道风速不超限。

根据表1提供的比较数据以及结合设计部门提供的经济概算，最终确定方案三为最终方案，其优点主要体现在:通风系统顺畅、风量满足要求、通风阻力适中;新掘风井位置有利于下接续采区的正常回采;新掘风井位于井田中部工业广场，解决了原有安全出口比较集中的问题，并且整体经济概算较低。

3 结论

通过对Ventsim软件在矿井通风系统优化方案中的应用，不但可以通过软件进行快速的风网解算、风流按需分配仿真、风流动态模拟，也可以辅助进行短期和长期通风系统规划，对矿山管理人员发现问题和优化通风网路均具有一定的指导意义。

［1］骆贞江，等.Ventsim软件在矿井通风中的应用［J］.有色冶金设计与研究，2009，30（3）.

［2］邓红卫，等.基于Ventsim的云锡新山矿段通风系统优化研究［J］.采矿技术，2010，10（4）.

［3］王英敏，等.矿井通风与安全［M］.北京:冶金工业出版社，1978.

Optim ization of Mine Ventilation System Based on Ventsim Software

WANG Da-wei

（Safety Research Branch，China Coal Research Institute，Beijing 100013，China）

Ventilation is direct factor influencing working environment of underground mine and ismost effectivemethod of preventing methane，fire and dust disaster Taking amine as an example，this paper set up a 3-Dmodel to resolve ventilation network and simulate ventilation process It provided necessary data support forminemanagement and technical persons tomake aid decision formine ventilation management.

Ventsim;3-D modeling;ventilation network resolving

TD724

A

1006-6225（2011）05-0025-02

2011－03－14

煤炭科学研究总院青年创新基金项目 （2008QN07）

王大尉 （1979－），男，辽宁大连人，硕士，工程师，主要从事煤矿安全方面的研究工作。

［责任编辑:周景林］

开采与设计