一种巷道风量确定方法技术

本发明专利技术涉及矿山井下通风技术领域，提供一种巷道风量确定方法，包括：构建矿山井下三维通风网络模型；测量巷道实际通风数据，计算巷道摩擦风阻，反算巷道摩擦阻力系数，以修正三维通风网络模型；在线监测主要巷道风速并接入三维通风网络模型；修正主要巷道在线监测风速为全断面平均风速并计算监测风量；将主要巷道的监测风量插值到三维通风网络模型中对应巷道，用监测风量替换模型解算出的风量，用插值后的三维通风网络模型解算其他巷道风量，根据风量及断面面积反算巷道风速。本发明专利技术能够实现在线监测数据参与风量实时解算，大大提高了巷道风量确定的精度与效率，且实现监测主要巷道风速即能得到所有巷道准确风量，降低了巷道风量确定的成本。量确定的成本。量确定的成本。

【技术实现步骤摘要】
一种巷道风量确定方法


[0001]本专利技术涉及矿山井下通风
，尤其是涉及一种巷道风量确定方法。

技术介绍

[0002]矿山井下通风系统具有动态性，其随着生产变化而动态变化。现有确定巷道风量的方法大都是先构建通风网络模型，利用模型解算出风量，但是这些方法对模型的解算都是静态解算，没有考虑实时在线监测数据，解算出的风量数据与实测通风数据存在较大偏差，不能够准确反映井下通风情况，从而不能够及时反映井下风量变化情况，使得通风管理人员无法快速制定可靠的调风方案，降低了通风应急管理能力。

技术实现思路

[0003]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种巷道风量确定方法，能够实现在线监测数据参与风量实时解算，大大提高了巷道风量确定的精度与效率，且实现监测主要巷道风速即能得到所有巷道准确风量，降低了巷道风量确定的成本。
[0004]本专利技术的技术方案为：
[0005]一种巷道风量确定方法，包括下述步骤：
[0006]步骤1：构建矿山井下三维通风网络模型；
[0007]所述三维通风网络模型根据风量平衡、风压平衡及巷道摩擦风阻分配巷道网络风量，巷道摩擦风阻计算采用的摩擦阻力系数根据巷道设计手册初步设定；
[0008]步骤2：根据实测通风数据修正三维通风网络模型
[0009]测量巷道实际通风数据，根据实际通风数据计算巷道摩擦风阻，根据巷道摩擦风阻反算巷道摩擦阻力系数，得到修正摩擦阻力系数，用修正摩擦阻力系数代替三维通风网络模型中初步设定的摩擦阻力系数，以修正三维通风网络模型；
[0010]步骤3：在线监测主要巷道风速并接入三维通风网络模型
[0011]在主要巷道的断面设定安装点安装风速传感器，利用风速传感器实时监测巷道断面风速，根据巷道编号将实时监测的风速数据接入到三维通风网络模型中对应的巷道内；
[0012]步骤4：修正主要巷道在线监测风速并计算监测风量
[0013]根据巷道断面的风速特性确定风速传感器安装位置的风速与巷道全断面平均风速间的关系函数，根据主要巷道的断面处所有风速传感器实时监测的风速数据利用所述关系函数计算主要巷道的全断面平均风速，根据全断面平均风速及巷道断面面积计算监测风量；
[0014]步骤5：插值主要巷道监测风量并解算其他巷道风量
[0015]将主要巷道的监测风量插值到三维通风网络模型中对应的巷道内，用监测风量替换三维通风网络模型解算出的风量数据，用插值后的三维通风网络模型解算其他巷道的风量，根据其他巷道的风量及断面面积反算该巷道的风速。
[0016]进一步的，所述步骤1具体包括下述步骤：
[0017]步骤1.1：使用DIMINE数字采矿软件提取巷道中心线；
[0018]步骤1.2：将提取的巷道中心线导入到iVent通风优化平台；
[0019]步骤1.3：对巷道中心线进行类别设置；所述类别包括内部巷道、进风巷道、回风巷道、独头封闭巷道，独头封闭巷道不参与网络解算；
[0020]步骤1.4：梳理未联通的巷道，确保每条巷道都联通在一个网络内；
[0021]步骤1.5：录入风阻参数包括摩擦阻力系数、巷道断面面积、巷道周长，根据巷道中心线计算巷道长度，根据风阻参数及巷道长度计算巷道摩擦风阻，根据风量平衡、风压平衡及巷道摩擦风阻分配巷道网络风量；
[0022]步骤1.6：根据通风网络拓扑逻辑关系检查通风网络，纠正逻辑关系错误，得到正确的拓扑逻辑关系通风网；
[0023]步骤1.7：将已知的通风设施添加到通风网络中；
[0024]步骤1.8：将风机出厂提供的风机特性曲线或实测特性曲线录入到风机数据库。
[0025]进一步的，所述步骤2中，测量巷道实际通风数据，根据实际通风数据计算巷道摩擦风阻，根据巷道摩擦风阻反算巷道摩擦阻力系数，具体包括：
[0026]测量巷道实际通风数据包括巷道断面尺寸及断面各测点的标高、风速v、空气密度、绝压；
[0027]根据巷道断面尺寸计算巷道断面面积S和周长U，计算巷道断面风量Q＝Sv，计算巷道i、j两点间测段的速压差位压差Δh
位i
‑
j
＝Z
i
gρ
i
‑
Z
j
gρ
j
；其中，ρ
i
为i点空气密度，ρ
j
为j点空气密度，v
i
为i点风速，v
j
为j点风速，Z
i
为i点标高，Z
j
为j点标高，g为重力加速度；
[0028]计算巷道i、j两点间测段的通风阻力h
ij
＝(ΔP
i
‑
ΔP
j
)
‑
(ΔP
0i
‑
ΔP
0j
)+Δh
速i
‑
j
+Δh
位i
‑
j
，从而计算巷道i、j两点间测段的摩擦风阻R
ij
＝h
ij
/Q
ij2
；其中，ΔP
i
为i点静压差，ΔP
j
为j点静压差，ΔP
oi
为在i点测压时基准点静压差，ΔP
0j
为在j点测压时基准点静压差，Q
ij
为i、j两点间的风量，当两测点间无分支及漏风时Q
ij
＝(Q
i
+Q
j
)/2，当两测点间有分支、测点设置在风流的分、汇交叉点之前时Q
ij
＝Q
j
，当两测点间有分支、测点设置在风流的分、汇交叉点之后时Q
ij
＝Q
i
，Q
i
为i点风量，Q
j
为j点风量；
[0029]根据巷道摩擦风阻反算巷道摩擦阻力系数，得到巷道i、j两点间测段的修正摩擦阻力系数
∝
ij
＝R
ij
S3/L
ij
U；其中，L
ij
为i、j两点间的巷道长度。
[0030]进一步的，所述步骤2中，分别测量春季、夏季、秋冬季的通风数据，利用测得的通风数据依次修正三维通风网络模型。
[0031]进一步的，所述步骤5中，间隔时间t进行三维通风网络模型的解算，当主要巷道的全断面平均风速、监测风量及其他巷道的解算风量、风速中风速超过预设的风速阈值或风量超过预设的风量阈值时，进行报警提示。
[0032]本专利技术的有益效果为：
[0033]本专利技术通过测量巷道实际通风数据来计算巷道摩擦风阻从而反算摩擦阻力系数来初步修正三维通风网络模型，通过监测主要巷道断面风速并将风速传感器安装位置的风速修正为巷道全断面平均风速来计算监测风量、将主要巷道的监测风量插值到三维通风网络模型中以解算其他巷道的风本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种巷道风量确定方法，其特征在于，包括下述步骤：步骤1：构建矿山井下三维通风网络模型；所述三维通风网络模型根据风量平衡、风压平衡及巷道摩擦风阻分配巷道网络风量，巷道摩擦风阻计算采用的摩擦阻力系数根据巷道设计手册初步设定；步骤2：根据实测通风数据修正三维通风网络模型测量巷道实际通风数据，根据实际通风数据计算巷道摩擦风阻，根据巷道摩擦风阻反算巷道摩擦阻力系数，得到修正摩擦阻力系数，用修正摩擦阻力系数代替三维通风网络模型中初步设定的摩擦阻力系数，以修正三维通风网络模型；步骤3：在线监测主要巷道风速并接入三维通风网络模型在主要巷道的断面设定安装点安装风速传感器，利用风速传感器实时监测巷道断面风速，根据巷道编号将实时监测的风速数据接入到三维通风网络模型中对应的巷道内；步骤4：修正主要巷道在线监测风速并计算监测风量根据巷道断面的风速特性确定风速传感器安装位置的风速与巷道全断面平均风速间的关系函数，根据主要巷道的断面处所有风速传感器实时监测的风速数据利用所述关系函数计算主要巷道的全断面平均风速，根据全断面平均风速及巷道断面面积计算监测风量；步骤5：插值主要巷道监测风量并解算其他巷道风量将主要巷道的监测风量插值到三维通风网络模型中对应的巷道内，用监测风量替换三维通风网络模型解算出的风量数据，用插值后的三维通风网络模型解算其他巷道的风量，根据其他巷道的风量及断面面积反算该巷道的风速。2.根据权利要求1所述的巷道风量确定方法，其特征在于，所述步骤1具体包括下述步骤：步骤1.1：使用DIMINE数字采矿软件提取巷道中心线；步骤1.2：将提取的巷道中心线导入到iVent通风优化平台；步骤1.3：对巷道中心线进行类别设置；所述类别包括内部巷道、进风巷道、回风巷道、独头封闭巷道，独头封闭巷道不参与网络解算；步骤1.4：梳理未联通的巷道，确保每条巷道都联通在一个网络内；步骤1.5：录入风阻参数包括摩擦阻力系数、巷道断面面积、巷道周长，根据巷道中心线计算巷道长度，根据风阻参数及巷道长度计算巷道摩擦风阻，根据风量平衡、风压平衡及巷道摩擦风阻分配巷道网络风量；步骤1.6：根据通风网络拓扑逻辑关系检查通风网络，纠正逻辑关系错误，得到正确的拓扑逻辑关系通风网；步骤1.7：将已知的通风设施添加到通风网络中；步骤1.8：将风机出厂提供的风机特性曲线或实测特性曲线录入到风机数据库。3.根据权利要求1所述的巷道风量确定方法，其特征在于，所述步骤2中，测量巷道实际通风数据，根据实际通风数据计算巷道摩擦风阻，根据巷道摩擦风阻反算巷道摩擦阻力系数，具体包括：测量巷道实际通风数据包括巷道断面尺寸及断面各测点的标高、风速v、空气密度、绝压；根据巷道断面尺寸计算巷道断面面积S和周长U，计算巷道断面风量Q＝Sv，计算巷道i、
j两点间测段的速压差位压差Δh
位i
‑
j
...

【专利技术属性】
技术研发人员：寇永渊，欧阳志平，张建发，詹子强，张钦礼，严世杰，毛杜，
申请(专利权)人：中南大学长沙迪迈数码科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：