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复杂条件下矿井通风系统优化研究

作　者: 陶树银
导　师: 熊正明
学　校: 江西理工大学
专　业: 采矿工程
关键词: 金属矿山通风系统三维仿真突变理论空气幕
分类号: TD724
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

随着采矿工业的快速发展,某些投产多年的大型金属矿床的地下开采条件变得越来越复杂,矿井通风问题层出不穷,严重影响矿山安全生产和未来的发展规划。因此,围绕此类矿山进行矿井通风系统优化研究对于改善矿山生产面貌和维护工人的人身安全具有非常重要的意义。本论文通过查阅和学习大量有关矿井通风系统优化的文献资料,研究了诸如矿用空气幕、突变理论以及3D VS软件等一些矿井通风系统优化技术,并以矿井通风理论与采矿工程为基础,对金属矿山矿井通风系统调查、现场测定与评价方法进行了归纳和总结。同时,以安徽某大型铜矿为依托,通过对其矿井通风系统进行调查、测定,发现对该铜矿进行通风系统优化研究的难点有：地下开采深度将近一千米,自然风压对矿井内的风流影响较大；井下形成的中段、分层、分支巷道和井筒较多,生产作业点多而分散；整个矿井的东西走向较长；通风构筑物较少等,通风条件比较复杂。在此基础上,应用金属矿山十个鉴定指标进行评价与综合分析,找出了矿井通风系统存在的问题及产生的主要原因。由于该矿通风系统存在主井结冰、井下风量分配不合理、主斜坡道反风及通风构筑物不完善等问题,论文对其矿井通风系统开展了优化研究工作。针对这些问题,论文拟定了三个具有针对性和可行性的通风系统改造方案,使用矿井通风三维仿真系统与网络优化软件3D VS对井下通风的真实状况进行模拟仿真,以便于立体化分析和适时对矿井内风流实施调控,并使用该软件对原通风系统和所拟定的技术方案进行网络解算与优化,然后采用多因素分析法和突变理论优选法对三个技术方案进行了优化选择,避免了单一使用多因素分析法的主观性和局限性,最后,两种方法均认为方案一为最佳实施方案。根据方案一中的实施内容：使用空气幕解决冬季主井结冰问题和主斜坡道反风问题；完善-9“中段和-11“中段的通风网络；更改东部单铁的通风方式等,对整个矿井通风系统进行了全面优化和完善。经检验,方案的实施效果较为明显,有效地改善了矿井通风状况。研究表明：矿用空气幕的使用帮助解决了复杂通风网络中的风量不合理分配、风流反向等问题,消除了设置构筑物和安装辅扇难的困扰,现场应用效果好,应进一步推广使用。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章绪论  8-13
  1.1 研究背景  8-10
    1.1.1 国内研究现状  8-9
    1.1.2 国外研究现状  9-10
  1.2 论文研究目的与意义  10-11
  1.3 主要内容和技术路线  11-13
    1.3.1 主要内容  11
    1.3.2 技术路线  11-13
第二章矿井通风系统优化技术  13-21
  2.1 矿井通风系统优化设计  13-14
  2.2 空气幕控制矿内风流技术  14-15
  2.3 突变理论  15-16
  2.4 矿井通风网络分析软件  16-21
    2.4.1 三维仿真技术开发  17-18
    2.4.2 风网解算  18-21
第三章矿井通风系统调查、测定与评价研究  21-34
  3.1 矿井通风系统调查  21-22
  3.2 矿井通风系统测定  22-24
    3.2.1 测定的主要内容  22
    3.2.2 测定仪器  22
    3.2.3 测点布置  22-23
    3.2.4 测定方法  23-24
  3.3 某矿通风系统测定结果  24-29
  3.4 矿井通风系统评价  29-32
  3.5 综合分析  32-33
  3.6 本章小结  33-34
第四章工程实例研究  34-47
  4.1 矿区基本概况  34-35
    4.1.1 矿区地理位置及气候条件  34
    4.1.2 矿山地质  34
    4.1.3 矿床开拓及采矿方法  34-35
    4.1.4 矿井通风现状  35
  4.2 矿井需风量  35-39
    4.2.1 矿井总需风量计算  35-37
    4.2.2 矿井总需风量校核  37-38
    4.2.3 矿井总需风量的确定  38
    4.2.4 矿井风量分配  38-39
  4.3 矿井通风系统改造方案研究  39-43
    4.3.1 改造方案的拟定原则  39
    4.3.2 拟定改造方案  39-43
  4.4 矿井通风系统网络优化  43-44
  4.5 本章小结  44-47
第五章矿井通风系统方案优化研究  47-61
  5.1 多因素分析法  47-51
    5.1.1 网络解算结果比较  47-48
    5.1.2 技术性比较  48-49
    5.1.3 经济性比较  49-51
  5.2 突变理论优选法  51-59
    5.2.1 突变理论的原理  51-53
    5.2.2 方案优化指标的选择  53-54
    5.2.3 方案优化指标计算  54-56
    5.2.4 量化递归运算  56-59
  5.3 矿井通风系统改造方案的确定  59
  5.4 方案的实施与效果检验  59-60
  5.5 本章小结  60-61
第六章结论与展望  61-63
  6.1 结论  61-62
  6.2 展望  62-63
参考文献  63-66
致谢  66-67
附录  67-82
  附录A 矿井通风系统测定结果  67-72
  附录B 技术方案图  72-78
  附录C 网络解算前的数据处理  78-80
  附录D 技术方案—网络解算结果  80-82
个人简历在学期间发表的学术论文与研究成果  82-83

复杂条件下矿井通风系统优化研究

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