高瓦斯矿井以风定产及其高瓦斯矿井以风定产及其技术途径技术途径辽宁工程技术大学辽宁工程技术大学2003年年11月月5日日一、以风定产技术道路一、以风定产技术道路1、以风定产的含义与要处理的问题1含义： 矿井的开采强度越大，亦即产量越大，那么矿井的绝对瓦斯涌出量越大，回风流中瓦斯的浓度就越高，为了把瓦斯浓度稀释到允许的范围内，矿井的配风量也就越大。然而矿井的供风才干是有限制的，它取决于矿井的主扇才干以及网络系统包括网络的拓扑关系、风路风阻、风路断面、及用风点的分布及用风量的大小，等等，这就阐明矿井的开采强度是有限制的，它取决于矿井的配风才干，这就是以风定产。2以风定产要处理的问题A.现有的矿井及任务面通风系统、方式、方法、网络及调理系统不变，任务面的产量是多少？B.维持任务面产量不变，从通风的角度找出通风系统瓦斯浓度全线达标的方案。C.从通风的角度处理不了瓦斯问题时，确定瓦斯的非风排量包括抽放量、抽放位置、尾排量等等。2 以风定产应思索的几个要素以风定产应思索的几个要素 1任务面瓦斯超限普通发生在任务面回风隅角，所以不能根据任务面回风流瓦斯含量确定任务面通风系统、通风方式、方法及其配风量。2要确定回风隅角的瓦斯浓度，必需对以任务面为边境条件之一的采空区瓦斯浓度分布弥散方程进展解算。采空区气体流动微分方程及其定解条件 笛卡尔坐标系中瓦斯浓度分布方程 弥散系数 经过适当的拓扑变换，上述方程可以模拟：回采任务面推进速度、回采任务面长度、采煤高度、采空区外形、任务面配风量、落煤瓦斯涌出量、采空区瓦斯涌出量、采空区煤壁瓦斯涌出量、瓦斯抽放方法、钻孔位置、抽放量等一系列参数变化下的采空区瓦斯浓度分布。 3风机才干与网络可调理性和配风才干是两回事A.高瓦斯矿井产量仅在一定范围内与风机才干呈正相关。B.风机才干受限于网络通风才干，即受限于网络最大流。C.许多矿井存在着“有风，但是配不上去的问题。 上述问题归结为网络优化调理问题，即调理位置和调理量的问题。4要思索任务面风流稳定性与可靠性3 高瓦斯矿井以风定产的技术道路高瓦斯矿井以风定产的技术道路3.1 确定矿井需风量确定矿井需风量1确定掘进任务面的瓦斯涌出量及其所需确定掘进任务面的瓦斯涌出量及其所需风量。风量。2确定回采任务面的瓦斯总涌出量。确定回采任务面的瓦斯总涌出量。3确定回采任务面落煤瓦斯涌出量和采空确定回采任务面落煤瓦斯涌出量和采空区瓦斯涌出量的比例。区瓦斯涌出量的比例。4以回采任务面落煤瓦斯涌出量为基准，以回采任务面落煤瓦斯涌出量为基准，确定任务面配风量确定任务面配风量Qlm。5以Qlm为边境条件，确定任务面回风隅角瓦斯浓度，并以任务面回风隅角瓦斯浓度不超越规定为规范，经过采空区渗流和弥散方程的解算，反求任务面实践应配风量。任务面通风系统即风巷布置系统，例如：一进二回，多进多回，Y型，W型，有无尾巷，有无抽放系统等等不一样，解算渗流和弥散方程的边境条件就不一样。所以说，利用该方法确定的任务面配风量，同时包含着任务面的通风方式的选择，以及瓦斯抽放方式、方法和抽放量的选择。6确定其它用风点的风量。7将上述个用风量累加获得矿井总用风量.3.2 确定矿井的总阻力确定矿井的总阻力3.3 确定矿井最大通风才干确定矿井最大通风才干1经过测试扇风机的特性曲线，确定扇经过测试扇风机的特性曲线，确定扇风机的最大通风才干。风机的最大通风才干。2确定通风网络的最大保送风才干，也确定通风网络的最大保送风才干，也就是网络的最大流问题。就是网络的最大流问题。3扇风机最大通风才干与网络最大保送扇风机最大通风才干与网络最大保送风才干的最小值为矿井最大通风才干。风才干的最小值为矿井最大通风才干。3.4 将主扇提供的风流分配到指定需风地点将主扇提供的风流分配到指定需风地点 由由于于消消费费矿矿井井普普通通都都采采用用增增阻阻法法进进展展调调风风，这这里里不不仅仅存存在在一一个个优优化化调调理理问问题题，而而且且当当通通风风系系统统比比较较庞庞大大时时，人人工工很很难难找找到到合合理理的的调调理理位位置置和和调调理理量量。可可以以确确定定指指定定需需风风方方案案下下的的最最有调理位置和调理量。有调理位置和调理量。3.5 分析通风系统的稳定性和可靠性分析通风系统的稳定性和可靠性分析任务面能否处于角联风路上，假设是分析任务面能否处于角联风路上，假设是要分析任务面角联构造的稳定性及其影响要分析任务面角联构造的稳定性及其影响稳定性的构筑物和风路。稳定性的构筑物和风路。4 技术手段技术手段 由辽宁工程技术大学研制完成的以及包括模拟采空区的漏风分布、风速分布、瓦斯浓度分布、氧气浓度分布、稳定分布可以完成上述内容。的主要功能 (1) 模拟新井巷开掘贯穿和旧井巷报废后的通风情况；(2) 模拟构筑物的位置及调理量；(3) 模拟井巷断面大小、外形、支护方式、部分堵塞等变化；(4) 模拟地面主扇及其工况、模拟井下机站的位置及其工况；(5) 确定矿井通风网络的最优化调理；(6) 风网特征图自动绘制、角联风路自动识别与分析、通风网路的极值流、网络自动简化等等；(7) 通风系统稳定性、可靠性、平安性综合评价等一系列功能。 假设矿井具有监测系统，并有数据通讯协议，可以与矿井监测系统联网。推行推行及以风定及以风定产所需的物质、技术条件产所需的物质、技术条件 1对现场工程师只需求熟习通风系统，不需求具有专门的通风网络知识。对仿真系统的操作就是日常对通风系统的管理。2需求的矿井提供的数据： A.快速简单分析 矿井风机风量、风压；主要巷道的风量、阻力；简单的通风网络 B.中等复杂分析 扇风机风量、风压；重点分析网络的风量和部分阻力。 对于简单分析和中等复杂分析，主要利用仿真系统的自我调理和自顺应功能凑数功能，自动确定仿真所需的通风参数。 C.详细准确分析 通风系统普查；采掘工程平面图通风系统图；测试扇风机性能曲线；测试全部巷道的风量值；最大阻力道路阻力测试；主要巷道的阻力测试；主要构筑物的压差测试。 大规模软件运转时间：1.0版小于5分钟；2.0版20小时左右；3.0版小于5分钟2004年3月推出3.0版仿真系统主要操作特点1、将巷道画在屏幕上就可以，不需求进展相关的网络解算处置。双击巷道、节点、构筑物、风机双击风机鼠标右键优化调理无参数仿真平衡图功能简介 1模拟采空区内部压力分布；2模拟采空区内部风速分布；3模拟采空区内部氧气浓度分布；4模拟采空区内部瓦斯浓度分布；5模拟采空区内部CO、CO2等自然发火标志气体浓度分布；6模拟采空区内部煤炭氧化放热构成的温度分布场；7模拟采空区注N2位置及注N2量的防灭火效果；8模拟采空区瓦斯抽风量及抽放位置；9模拟采空区注浆位置及注浆量；10模拟降低煤的活化能的防灭火效果；11模拟采空区采用均压方法及调整通风参数的防灭火效果；12模拟密闭的漏风量及其防灭火效果；13模拟任务面推进速度、配风量及回采巷道布置方式的防灭火效果；l4模拟火灾时期自然发火位置和灭火手段的灭火效果。神东大柳塔08采面神东大柳塔08采面注氮神东大柳塔08采面防灭火模拟结论 108任务面采空区层面漏风是影响采空区风流变化和氧气浓度分布变化的主要要素。采空区层面漏风导致采空区漏风严重，氧气浓度分布范围很大，采空区自然发火危险增大。2在供风量2172m3/min的情况下，自燃氧化带宽度在300m，最低的推进度要求在12m/d以上。在任务面保证推进度500m/月的情况下，那么恣意一次推进300m范围内，累计允许的消费停顿时间不应超越7天，否那么，将有能够产生采空区自然发火。3采空区内部漏风改动了采空区风流运动，自燃氧化带外形随之发生很大改动，今后实践消费应严厉控制联络巷密闭的漏风。4下分层开采时，为预防采空区自然发火，应建立地面注氮系统，对采空区实施不延续注氮气。每隔240m在进风侧边境处打注氮钻孔，注氮位置在间隔任务面120m开场进展，注氮流量采 用 变 流 量 控 制 ， 随 着 远 离 任 务 面 ， 由30m3/min逐渐降到0m3/min。