DVent在大型复杂矿井通风系统设计中的应用

3DVent在大型复杂矿井通风系统设计中的应用戴晓江、陈日辉、王丽红(昆明理工大学，云南昆明 650093)摘要：云锡老厂矿13-8#矿群的通风系统是大型复杂系统。

本文通过介绍3DVent 通风软件在该系统设计中的应用，介绍了对这类通风系统进行优化设计的方法，及3DVent通风软件的优越性关键词：矿井通风通风系统设计 3DVent通风软件云锡老厂矿1 引言3DVent是3DMine矿业软件的专业通风解算与模拟软件包。

3DVent依托3DMine强大的三维建模功能，在完成通风巷道单线图的三维模型建立后，即可快速生成通风巷道关联的数据库。

通过三维图形和表格交互的操作界面，可在数据库中直观方便地输入通风系统解算的基础信息，极大地提高了矿井通风网络解算的数据准备效率和准确性。

在矿井通风安全管理方面，3DVent提供了完善的系统功能。

如多级机站复杂通风网络解算、风机自动选型、特殊分支巷道的风量调节、计算风窗面积并确定安装位置，自动选择辅扇，计算出辅扇的工作参数、通风巷道风速三维动画模拟等。

应用于矿井通风设计，可以显着地提高通风设计工作的效率，降低的通风网络分析计算的技术难度。

本文拟结合云南锡业公司老厂分矿13-8#矿群通风设计的实例，介绍3DVent作为专业通风设计软件的先进性与优越性。

2 矿山概况老厂锡矿是云南锡业公司下属的大型矿山，已经有上百年的开采历史。

正在开采设计中的13-8#矿体群位于老厂矿田白龙井矿段，主要赋存标高为1360～1560m，是老厂锡矿深部重要资源接替区之一。

因地处矿区腹地深部，13-8#矿群距离地表最近的巷道距离超过了8km。

13-8#矿群采区的设计年生产能力为65万吨，选用无轨斜坡道开拓。

依矿体厚度不同，分别采用人工间柱连续高效采矿法；切顶、护顶下向平行中深孔落矿连续高效采矿法；顶板剥离废石充填连续高效采矿法。

采用2m3电动铲运机出矿、12t卡车和20t卡车进行采场矿石运搬。

3通风系统要求考虑到13-8#矿群采区只是老厂深部资源接替区的一部分，该矿群通风系统的构建不可能独立于原有的通风系统。

通风系统的设计，必须纳入到服务更大范围的深部通风系统中考虑。

即在原有系统基础上，构建一个能服务于更大范围的新通风系统。

具体要求是，该通风系统不仅应满足深部13-8#矿群新增采矿量的需要，而且还要满足接替区29#矿群以及另外两个兄弟矿山——松树脚锡矿、采选分公司的采矿生产需要。

在充分利用原有通风系统的进、出风网络和通风设施的条件下，对能同时服务于新、老生产区的整体通风系统进行设计构建。

另外，老厂锡矿井下有氡及氡子体的污染，经多年通风实践和研究，确定该矿通风系统宜采用以压为主的通风方式。

系统采用多级机站方式，实行均压通风以减少漏风，抑制氡及氡子体的析出。

13-8#矿群涉及巷道网络及与相邻开采区域的关系如图1所示。

图1 13-8#矿群涉及巷道网络及与相邻采区关系示意图4 通风设计方案选择通风系统方案设计原则（1）矿井的实际情况进行分析，根据矿井的采矿方法、生产能力、开拓方式和矿区的地形地貌等因素，拟定符合实际的通风系统。

（2）降低矿井内部漏风，提高矿井有效风量率，形成完整的中段和采场通风网络，调整老厂锡矿现有通风系统，构造一个完善的为老厂锡矿新区服务的通风系统。

（3）充分利用原有的巷道，减少专用通风井巷的工程量，降低通风井巷工程费。

在保证良好、正常的通风效果前提下，尽量降低通风费用。

（4）由于主井、1360中段运输、行人频繁、进风控制难，老厂锡矿的主井和主运输巷道实际上都作进风巷道井和进风巷道，同时粉尘浓度测定不超标。

因此通风系统优化按中央竖井和1360中段运输巷道进风考虑。

（6）实行机械通风，选用新一代高效节能通风机设备，降低通风动力消耗，减少通风费用支出。

（7）通风构筑物和风流调节设施尽量少，使得通风系统工作稳定，管理方便。

通风路径拟定按可能的通风路径，拟定了13-8#矿体群的通风系统方案。

主要进风路线：①地表（南口）→黑山竖井→中央坚井→1560中段；②1360中段运输平巷→回采工作面（13-8#矿体群）→采场。

主要回风路线：采场回风井→1470中段、1700中段回风巷道→2060中段回风图2 13-8#通风系统网络图通风网络特点由通风路径可知，因13-8#矿群的巷道系统与其他采区复合交叉，整个通风系统的巷道数目繁多，纵横交错，上下重叠，巷道相互间贯通，关系复杂。

通风路径涉及新老巷道、通风天井、斜坡道、中段开拓巷道、斜井、硐室等纵横交错，通风巷道有700多条。

通风线路长,如1360中段进风口到采场的距离逾12km，角联风路随处可见，通风网络结构非常复杂。

例如，1360中段运输平巷既是13-8#矿群通风系统的进风巷道，同时还是松树脚锡矿的进风巷道，不同的通风系统共用一条进风巷道。

总进风井中央竖井连接着1540中段运输平巷、1700中段运输平巷、1720中段运输平巷、1800中段运输平巷和1560中段运输平巷，这些通风巷道分别向松树脚锡矿和采选分公司、29#矿体群、13-8#矿体群输送新鲜风，总进风量是一定的，给各个通风系统分风就会受到一定的制约。

造成了13-8#矿体群通风系统很复杂、大范围、多系统、长巷道的特点。

通风系统分析原则 1)大系统原则13-8#通风系统不能独立于老厂锡矿通风系统，它和其它的通风系统相互联系，相互制约。

为了能够准确地知道中央竖井的风流分配情况，在进行通风网络解算时，就须把云锡老厂锡矿新区中的29#、13-8#以及松树脚锡矿、采选分公司的通风系统进行全盘考虑。

即在构建13-8#矿体群通风系统，进行网络解算时，也将松树脚锡矿、采选分公司通风系统的主要通风巷道归入通风网络中，进行解算，并对结果进行分析。

2)多方案原则13-8#矿体群拟定的通风路线中，通风巷道有700多条。

在这些巷道中的机站位置选择、风机选型的方案集，是一个庞大的集合，仅靠一次网络解算的结果很难获得最优通风方案。

在本设计中，依据13-8#矿体群通风系统的特征，拟定出四个不同的通风系统方案，利用计算机对各个方案进行网络解算并进行分析。

通风网络解算13-8#矿体群的通风网络结构非常复杂，只有通过对通风网络进行解算，并对通风机进行优选，才能得到不同情况下风流的分配情况。

采用3DVent 通风软件进行网路解算，可大大提高解算速度和可靠性，为多方案解算结果的获得提供了保证。

1) 网络解算依据⑴通风系统设计服务范围：1360m 、1560m 两个中段，包括七个矿体：13-8-1#、13-8-2#、13-8-3#、13-8-4#、13-8-5#、13-8-6#和13-8-7#。

⑵中央竖井进风量为903/m s ；期北山回风井回风量为1103/m s 。

⑶采矿方法：连续高效采矿法，生产能力为2000/t d。

⑷新构建的通风系统还要满足新区中29#矿体群以及老生产区松树脚锡矿、采选分公司的采矿需要。

2)方案组成所有方案全部采用压抽混合式，多级机站通风，主要通风路线相同。

根据风量需求与生产经验，拟定了不同的装机总台数、装机点位置的4组通风方案3)通风网络解算进行计算机网路解算前，首先要对相关材料进行分析，提出有关的通风系统数据，把这些数值输入计算机中，进行网络解算。

其中主要包括巷道的断面、巷道的摩擦系数、巷道和采场的需风量、巷道类型（装机巷道、普通巷道、回风巷道、进风巷道、定流巷道）。

矿井通风系统是复杂的立体结构，通风巷道的数量非常多，上下重叠，纵横交错，通风巷道之间的关系不是一目了然。

3DVent能实现通风系统网络的三维可视化，即将通风巷道网络简化为网状线路的三维图形，如图3所示。

这样就对解算数据的准备提供了极大方便，保证了计算质量。

图3-1 13-8#矿体群通风系统网络图利用3DVent强大的通风网络解算功能，可以分别获得不同方案的计算结果。

解算结果可以利用通风设计说明书标准格式以Word文档的形式输出，极大地方便了设计结果的分析，减少了通风设计的工作量。

通过对各方案风流分配情况的分析，根据通风方案优劣评价指标，4个方案的评价结果如表1所示。

表1 设计方案方案评价指标对比表指标方案一方案二方案三方案四矿井风压矿井风量矿井等积孔有效风量率吨矿通风机电费风机效率.07785通风井巷工程费（万元）年经营费（万元）总装机功率（KW）轴功率（KW）用风地点风流稳定性风机串并联作业压力分布中央竖井分风矿井通风系统管理难易程度根据表1可知，综合指标最优的方案为方案二。

5 结语通过利用3DVent矿井通风软件绘制通风网络图，并对拟定的13-8#矿群通风系统方案进行了解算。

对获得的解算结果进行分析，可了解矿井通风系统具体的风量分配、压力分布情况，进行风机优选，在多方案比较的基础上，进行大型复杂矿井通风系统的设计。

对解算的结果进行分析，表明根据通风需求和生产经验拟定的初步方案都是基本合理的，在技术上都是可行的，但只有通过进一步的方案对比，才能获得最优方案。

而对于大型复杂矿井通风系统而言，只有采用专业化、三维可视化的通风软件，才有可能完成此过程。

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