矿用空气幕理论及其应用研究

在当今国民经济迅速发展,大力开发矿产资源的背景下,矿山企业在积极生产的同时,安全问题显得非常突出,尤其是地下开采矿山,矿井通风网络中时常出现风量不足、风流反向、风流停滞、风流循环等问题,直接威胁到矿山井下的安全生产。目前,矿井风流调节与控制的方法及技术措施很多,但有时受到一定条件的制约,难以实现风流调控。论文在查阅国内外大量研究资料的基础上,依据矿内风流流动的基础理论、无风墙辅扇理论等创造性地建立了多机并联空气幕阻隔风流、单机和多机并联空气幕引射风流和对风流增阻的理论模型,分析了多机并联空气幕运行时的影响因素,并对各理论模型进行了模拟分析。此外,在实验室对单机空气幕的特性进行试验研究的基础上,针对金川集团有限公司二矿区、龙首矿、铜陵有色金属公司安庆铜矿以及马坑铁矿井下存在的主要运输中段的作业面污风循环、斜坡道和运输平巷风流反向、冬季井筒内的结冻、风流短路及风量不足等实际问题,进行了空气幕阻隔风流、引射风流和对风流增阻的大量现场试验研究和应用,主要研究内容如下: 1.建立了多功能矿用空气幕的理论模型,并分析其影响因素。包括:多机并联空气幕在巷道中隔断风流的模型、单机和多机并联空气幕在运输巷道中引射风流的模型、单机和多机并联空气幕在运输巷道中增阻减少风流的模型。 2.应用MATLAB计算机语言绘制多功能空气幕各理论模型的三维图形,模拟分析空气幕的有效压力及引射风量随其它因素变化的特性。 3.在实验室通过改变试验巷道的断面积、风机的叶片安装角、风机的功率等对空气幕的特性进行试验研究与分析,确定最佳空气幕设计参数。 4.采用对比试验研究方法,在金川集团公司二矿区和龙首矿对多功能空气幕控制风流流动的三种功能进行应用试验研究。 5.在安庆铜矿开展了空气幕引射风流和增阻减少风流防止井筒结冰及风流反向的研究。 研究的结果表明,在大断面大风压运输巷道的同一断面内,采用多机并联空气幕不仅能有效阻隔风流,而且能引射风流增加巷道风量和控制巷道内的风流方向,对风流增阻减少巷道风量和防止有淋水进风道在冬季的结冻,有效控制了井下风流的流动,为解决矿山井下需要安装通风构筑物调节风流但又因运输等而不能设置的主要运输巷道的风流调控问题找到了一条新的有效途径,并为矿山创造了显著的经济效益和社会效益,因此,其具有广阔的推广应用前景。