[发明专利]一种校核矿井巷道摩擦风阻值的方法

说明书

技术领域

本发明属于采矿工程矿井通风领域，具体涉及一种校核矿井巷道摩擦风阻值的方法。

背景技术

煤炭是我国的基础能源，煤矿的安全生产，是关系国计民生的大事，随着国家对煤炭安全生产的重视，在″先抽后采、监测监控、以风定产″十二字方针指引下煤炭的安全事矿得到大幅度遏制，但随着开采强度的加大、开采条件的复杂，安全形势仍不容小视。矿井通风是“一通三防”中重要的一环，通风问题解决不好会直接引起瓦斯或自燃发火等一系列安全问题。目前对于矿井通风管理多采用计算机手段，摆脱了传统手工和经验式的管理模式，在管理水平和计算精度上有了质的飞越，然而如何快速精确获取矿井巷道摩擦风阻值成为提升计算精度，达到矿井数字化与实际情况统一的瓶颈问题。

风流在井巷中作沿程流动时，由于流体层间的摩擦和流体与井巷壁面之间的摩擦所形成的阻力称为摩擦风阻，目前大多以矿井通风阻力测定(MT/T 440-2008)的方式获取矿井巷道的摩擦风阻值，但鉴于在实际测试过程中存在操作误差、读数误差、风流稳定性和风门的开启等因素的制约而无法获得其精确的闭合结果。为了实现数据的精确闭合，当前采用的是通路法或回路法对测试结果进行平行差处理。在实际应用过程中，通路法的关键是最大阻力路线的选取，即通过关键路线上主导边取最佳值来实现，但是仅以最大阻力路线阻力与整个网络总阻力匹配作为校验条件，将无法解决关键通路中各串联风路权值的合理性问题；而回路法的核心是保证风网中任意一个网孔均满足阻力平衡，即∑h_i＝0，这样就无法反映某一网孔在调节前后对整个风网系统的影响；另外，判断某条风路在风网中作用与意义也是网络解算和通风管理的主要目的，有益于分析风网结构，而回路法不易得到这种信息。

单纯的通路法或回路法，无法实现巷道摩擦风阻值的精确闭合，常常出现在矿井通风系统优化改造中出现局部误差较大、解算方案与实际运行情况不符，甚至是局部风流返向等问题，为指导矿井的安全生产埋下隐患。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提出一种精确校核矿井巷道摩擦风阻值的方法，解决目前存在的测试手段、仪器所涉误差和单纯采用通路法、回路法无法实现井巷摩擦风阻值精确闭合，进而制约矿井数值模拟精确性的不足，实现矿井通风数字动态仿真一体化。

实现本发明方法的技术方案按以下步骤进行：

首先依据《矿井通风阻力测定方法》MT/T 440-2008，测定特定矿井的的通风系统各通风巷道的通风阻力h和风量Q，并将实际的矿井各通风巷道网络转化为矿井通风网络数据结构录入计算机中，根据通风阻力定律式(1)，求得Rj；根据通风阻力定律式(1)，求得各巷道摩擦风阻R_j；

hj=Rj·Qj2,(j=1,2,Λ,n)---(1)]]>

其中：h_i代表第j条边或第j个分支的通风阻力，即矿井通风系统中的第j巷道的通风阻力，单位Pa；

R_j代表第j条边或第j个分支的风阻，即矿井通风系统中的第j巷道的摩擦风阻参数，单位Ns²/m⁸；

Q_j代表第j条边或第j个分支的风量，即矿井通风系统中的第j巷道的风量，单位m³/s；

将R_j录入矿井通风智能管理系统中，完成数字化系统数据的初始赋值；

然后，采用深度优先搜索法遍历矿井通风网络，得到矿井通风网络独立通路矩阵P，枚举并对比各通路阻力H_i与矿井通风总阻力H_t的相对误差ε_i；