矿井三维通风动态仿真模拟系统

一、矿井三维通风动态仿真模拟系统主要技术参数及要求1、系统需基于真三维可视化通风仿真图形管理平台,建立的三维通风网络图形真实反映巷道空间关系，任意通风网络节点由三维坐标(X，Y,Z）进行控制，节点坐标调整方便,系统需兼容AutoCAD图形数据，可直接导入AutoCAD图形文件自动生成基础通风网络拓扑图形，同时可将建立好的三维通风立体图形直接输出为AutoCAD图形文件。

2、系统需包含完善的通风网络解算数据库，通风网络数据库所建立的巷道属性包括：编号、名称、风量、风速、空气密度、巷道长度、断面面积、断面周长、摩擦阻力系数、局部阻力系数、风阻、阻力、相对全压、相对静压、绝对压力、速度压力、三维坐标、干球温度、湿球温度、围岩温度等。

三维通风动态仿真模型和通风网络数据库中的数据一一对应，矿井通风系统调整后,三维通风仿真模型和通风网络数据库需相应动态变化。

3、系统需基于高效、成熟的通风网络解算算法，解算算法最大支持的通风网络分支数大于10,000条,单次解算时间小于3秒，基本实现实时解算，解算精度用户可控制。

三维通风立体图形拓扑结构或参数变化后，系统可自动识别通风网络拓扑结构变化,实时进行网络解算，并显示最新的通风网络分析参数。

4、在三维通风立体图形上动态显示风流方向和相关通风参数，动态显示的风流方向和风流速度真实反映井下巷道风流关系。

具备可视化展现方法将某一数据项中特定区间数据突出展现功能，方便通风技术人员发现通风系统的薄弱环节或超限数据。

5、系统需具备多窗口并行计算功能，可基于多窗口对三维通风网络模型不同方位同步进行浏览，便于同步观察通风系统某一分支调整对其他关键分支巷道的参数影响。

6、系统需具备完善的常用摩擦阻力系数表和主流风机数据库，数据库可任意扩充；可在风网优化设计的基础上自动进行风机选型和风机运行工况点分析。

7、系统需支持自然分风解算和强制分风解算，可对任意风路固定风量、固定风压，实现风流按需分配解算和通风系统动态仿真模拟。

Ventsim三维通风仿真系统在华晋焦煤沙曲二矿四采区4401综采面通风系统调整上的应用作者：李张彤来源：《中国化工贸易·下旬刊》2017年第06期摘要：本文利用ventsim三维通风仿真系统软件构建了沙曲二矿4401综采工作面的三维通风系统网络解算模型，通过对通风系统进行了风网解算、风流模拟和风量分配，解决了4401综采工作面在通风系统调整过程中遇到的涉及范围广、调整难度大、风量难以合理分配的难题。

实践证明，ventsim三维通风仿真系统能够满足沙曲二矿新信息化、智能化管理要求，实现了矿井安全、高效、经济运行。

关键词：ventsim；三维通风仿真；风网解算；风流模拟1 工程概况及Ventsim三维通风仿真系统简介1.1 工程背景沙曲二矿隶属于华晋焦煤有限责任公司，矿井位于河东煤田中段、离柳矿区西南部，主采4#、5#煤层。

4401工作面是四采区第一个4#煤工作面，目前已形成全风压通风系统。

由于该工作面位于回风斜井主扇担负区域的最末端，而其回风联络巷位于白家坡回风立井主扇担负区域，因此该工作面的通风系统调整存在涉及区域广、调整难度大、影响因素多等困难，仅依靠经验，很难准确解决上述问题。

1.2 ventsim三维通风仿真系统简介Ventsim三维通风仿真软件是一款实用性较强的矿井通风仿真模拟软件。

该软件使用计算机图形系统建立矿井三维通风网络模型，通过对巷道的断面、风阻等参数进行赋值，通过风网解算、风流模拟和风量分配，对通风系统的效果进行模拟检测、控制与优化设计，从而为矿山管理人员和技术人员提供必要的数据支持，以辅助通风和生产决策。

2 三维通风网络模型的构筑2.1 三维模型的建立为建立4401工作面及其回风系统的三维通风模型，首先我们在矿井最新的采掘工程平面图上描出4401工作面、3402轨道巷、3402回风联络巷和四采区1#底抽巷等巷道的中心线，再在中心线的每个节点导入获取的节点标高数据，然后将AutoCAD图保存为DXF格式。

Ventsim三维通风仿真系统在东盛煤矿的应用赵博【摘要】文章以东盛煤矿投产前巷道为基础,利用Ventsim三维通风仿真系统对巷道进行仿真建模,介绍了建模过程,并对东盛矿井投产后通风系统进行预测,发现整个通风系统中存在的问题,并提出相应的改进措施.【期刊名称】《煤》【年(卷),期】2016(025)011【总页数】3页(P27-29)【关键词】Ventsim;三维仿真;模型:通风模拟【作者】赵博【作者单位】太原理工大学矿业工程学院,山西太原 030024;潞安工程勘察设计咨询有限责任公司,山西长治 046204【正文语种】中文【中图分类】TD724纵观加拿大、澳大利亚、美国等先进采矿国家，非常重视矿井的通风定量安全评估工作。

例如在澳大利亚，有很多专业矿井通风咨询公司，采用先进的软件系统，对不同的矿井类型进行通风定量评估优化工作。

一般矿井3-6个月需要定量评估一次，高瓦斯煤矿定量评估周期最为频繁。

但在我国，专业矿井通风咨询公司较少，大多工作处于定性的评估(如：矿井通风能力核定等)，还达不到定量评估的水平，多数矿井借助于不同的机构和单位也进行网络解算工作，但总体水平和国外相比差距仍然很大。

东盛煤矿属于煤层群联合开采，巷道布置复杂，通风系统更为复杂，如何保证矿井投产后通风安全将是矿井后期生产的重中之重。

文章以东盛煤矿投产前巷道为基础，利用Ventsim三维通风仿真系统对矿井进行仿真建模，重点分析矿井由基建转入正式生产后矿井通风网络系统如何变化，并对矿井转入生产时可能出现的通风问题提前预警，并提出对应的改进和防范措施。

潞安集团东盛煤业有限公司位于山西省沁源县王陶乡下壁村附近，行政区划属王陶乡管辖，批准开采1号-11号煤层，井田面积2.660 4 km2。

开采深度由标高1 420.01 m到1 130.01 m。

生产规模30万t/a。

矿井地面建筑、地面生产系统等已基本完工，主斜井、副立井、回风立井、井底车场及主水泵房、主变电所、管子道、井底水仓、10101面运输巷、回风巷形成；2号煤层带式输送机大巷、1号煤层轨道大巷、2号煤层轨道大巷、1号煤层回风大巷已经开始掘进。

基于Ventsim的矿井通风风阻参数优化李孜军;陈艳丽【摘要】研究矿井通风风阻变化规律对通风系统网络解算及优化调节的影响有着重要的意义.根据矿井通风系统中风量、风压和风阻之间的平衡关系,运用单因素分析法,实现快捷高效优化通风系统稳定性.该方法是通过改变某一分支巷道的风阻值,分析其他特征分支风量和风压对此变化做出的反应状况规律.以某金属矿山为例,将通风系统模型导入Ventsim三维仿真系统,选择一个具有代表性的特定分支,在其他参数保持不变的情况下,改变这一分支巷道的风阻值,通过仿真模拟解算出需要的数据.最后对解算结果进行分析比较,确定该分支巷道和相关分支风量及风机工况点之间的相互关系,来判断其对通风稳定性影响的大小.这不仅为矿井前期通风系统设计提供了理论依据,也为后期矿井通风系统运行及改造提供了数据支持,最终为实现矿井安全生产打下坚实基础.【期刊名称】《金属矿山》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】5页(P136-140)【关键词】三维通风仿真;Ventsim系统;风流模拟;风网解算【作者】李孜军;陈艳丽【作者单位】中南大学资源与安全工程学院,湖南长沙410083;中南大学资源与安全工程学院,湖南长沙410083【正文语种】中文【中图分类】X936随着人类对矿产资源需求的增加和浅表层矿产资源的不断消耗，人们不得不对深部矿产资源进行大规模开采[1-2]。

矿山深部开采将会面临诸多问题：井下有毒有害气体、粉尘、恶劣的高温等因素会直接损害工人的身心健康，影响工作效率；矿山现代机械化程度低，矿井通风系统网络复杂，人工管理相对困难，甚至罕有矿山企业保有一套完备的矿井通风网络资料。

数字化矿井通风管理作为现代计算机虚拟现实技术成为解决这个问题的有效方法之一[3-4] 。

目前国内外已经开发出大量的矿井通风系统仿真与可视化软件，例如辽宁工程技术大学开发的矿井仿真系统软件MVSS[5] ；由美国VPL公司创建人拉尼尔提出的虚拟现实技术(Virtual Reality，简称VR)可用于仿真、人机交互式、三维动态模拟[6]；还有三维GIS、Visual Studio、Data Mine等[7-8]。

Ventsim在煤矿通风立体动态管理中的应用摘要某矿现已开采到-1000米以下，三个采区共用一个回风井，部份巷道风阻较大，风机风压达到3500多帕，通风系统复杂，不易管理。

针对这一问题，本文介绍了三维仿真软件Ventsim在某矿中的实际应用。

系统实时的风网解算，动态显示风流方向、风量、风速等参数，并能科学、准确、快速的进行通风现状模拟、降阻方案模拟、污染物扩散模拟等，满足了某矿通风管理的要求，为通风管理人员及决策人员提供了科学可靠的数据，提高了通风管理的整体水平，具有良好的应用前景。

关键词：三维模型通风管理模拟ventsim引言矿井通风系统的基本任务是利用通风动力向井下各用风地点提供足量的新鲜空气, 稀释并排除各种有毒有害气体和粉尘, 调节气候, 确保工作地点的空气质量, 营造一个安全舒适的作业环境[1]。

某矿矿总体分为东、西两部分，共4个采区，巷道众多，通风复杂，不易管理。

矿井使用二维的通风网络解算软件进行管理，使得管理通风已变得简单，提高了通风管理的整体水平。

但是软件的模拟与分析取决于输入数据的准确性和可靠性。

由于网络中具有数以千计的风路分支，在输入数据时稍不注意就会出现严重错误，对大规模数据的浏览和编辑都成为问题，而且当不熟悉该矿井的其他人使用这些网络数据时将变得非常困难[2]。

并且复杂通风网络的设计者对该网络具有较好的理解，但一旦该工程师离开，继任的工程师通常因为较难理解以前的设计而不得不放弃以前的工作。

因此，某矿迫切需要一种能够对井下通风系统进行实时解算、图形化显示并且操作简单的数值分析系统，便于管理人员以一种直观、易懂的方式掌握矿井的通风现状，来满足日益提高的矿井安全生产管理需求。

通过比较国内外的三维通风仿真系统，最终选择了金码软件（北京）有限公司的Ventsim系统，它可以很好的满足某矿的通风管理要求。

1.Ventsim三维仿真系统介绍Ventsim是一套基于独立平台的矿井通风工具软件，系统具有很好的兼容性，可以非常方便的导入其他矿井设计软件或通风软件的基础数据，生成三维模型。

基于Ventsim软件系统的矿井通风网络解算及优化
矿山通风系统解算和通风系统优化的目标主要包含两个方面：基本目标是为井下各巷道和作业面提供安全、舒适的工作环境；第二个目标是使井下工作环境在保证安全安全通风条件下，通风系统投资与运行费用达到最低。

保证矿井通风系统安全可靠需要采用合适的通风设备、合理的通风网络和多部门工作的配合。

金码软件（北京）有限公司在通风解算、通风仿真领域具有行业领先的先进技术，Ventsim三维矿井通风模拟系统将大幅提升矿山企业通风管理的科学性和可操作性。

系统提供简单易学的通风模拟软件操作平台，三维可视化的建模工具，对通风环节各关键数据的动态模拟，污染物扩散过程模拟，风机工况点分析和通风成本分析等工具，矿井通风管理人员将更容易发现和防止通风环节可能导致的灾害。

视频：通风网络解算及优化
以三维通风模型系统为基础的矿井通风管理主要包括如下几方面的工作：
∙建立通风网络数据库：通风数据库包括通风网络的主要属性：名称、编号、始点坐标、终点坐标、长度、断面参数、支护类型、摩擦阻力系数、风阻、风量、风压、自然风压、风机的个体特性曲线系数等。

通风网络数据库是通风网络解算、通风模拟的基础。

∙通风网络解算和通风模拟：系统可以根据通风网络模型和通风网络数据库解算出自然风压或者风机工况点状态下风网状态。

系统可对各主要参数进行着色、显示结果非常直观。

∙通风经济性评价：可提供通风网络优化功能，计算各个主要巷道的通风和采矿成本。

在保证通风系统安全的基础上合理减少通风成本。

∙污染物扩散模拟：可在三维环境下设置污染源位置，系统可以模拟污染物的扩散时间、扩散比例等.。

三维仿真软件Ventsim在矿井热害控制中的应用冯伟;朱方平;刘全义【摘要】Donghai mine of Jixi Mining Bureau has severely thermal damage. High temperature not only affects the mechanical properties of the rock, but also seriously affects the safety of mine, which has become one of the main obstacles in limiting deep mining. The main advantage of the 3D simulation software Ventsim is utilized to build 3D model of underground mine. Based on the ventilation resistance determined, the actual underground temperature is obtained by thermal simulation. Then, the Ventsim simulate the temperature change after cooling measures were taken. Comparing the cooling effects of different measures, a relatively reasonable cooling measure is chosen. The successful use of Ventsim in Donghai mine' s No. 5 workface demonstrates its accuracy and reliability in simulating mines' thermal temperature, which gives an excellent guide to choose a reasonable cooling measure.%鸡西矿务局东海矿高温热害严重,高温不仅影响了围岩的力学性质,而且严重影响矿井安全生产,已成为限制其深部开采的主要障碍之一.利用三维仿真软件Ventsim建立井下三维模型,在已测定通风阻力的基础上,通过热模拟,模拟出井下实际状况；在此基础上,模拟采取了相关降温措施后,温度的变化情况.通过不同措施的降温效果比较,选择相对较合理的降温方式.通过对东海矿5采工作面的实际应用,模拟取得了良好的效果,说明Ventsim在矿井热模拟方面的准确性与可靠性,对降温措施的选择具有很好的指导性.【期刊名称】《西安科技大学学报》【年(卷),期】2011(031)006【总页数】4页(P776-779)【关键词】热模拟;热害控制;三维仿真;Ventsim;降温措施【作者】冯伟;朱方平;刘全义【作者单位】中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院,北京 100083;金码软件(北京)有限公司,北京 100083;清华大学工程物理系公共安全研究中心,北京 100084【正文语种】中文【中图分类】TD72煤炭一直是我国的主要能源，在一次性能源结构中占居不可替代的重要地位。

Ventsim三维通风仿真系统应用于煤矿反风演习
根据《煤矿安全规程》第一百二十二条：生产矿井主要通风机必须装有反风设施，并能在10min内改变巷道中的风流方向；当风流方向改变后，主要通风机的供给风量不应小于正常供风量的40％。

每季度应至少检查1次反风设施，每年应进行1次反风演习；矿井通风系统有较大变化时，应进行1次反风演习。

通过反风演习，可以模拟矿井灾变危害波及范围，制定相关区域人员的避灾路线；掌握矿井主扇反风性能，测定矿井主要巷道、风井反风风量，验证矿井主扇反风量能否达到《煤矿安全规程》反风量的要求；通过测定矿井CH4和CO2涌出量，分析反风前后矿井有害气体的变化；使井下人员熟悉避灾路线和方法，查找问题，提高矿井抗灾能力，并为领导决策提供各种理论数据及经验。

矿井反风演习对于保证矿井正常安全生产非常重要。

Ventsim矿井三维通风仿真系统可动态模拟反风演习整过程，为反风演习方案的制定和演习结果分析提供量化的系统分析平台。

Ventsim三维通风仿真系统中，可以通过设置，使风机反向作用，并结合矿井污染物模拟功能，就可以模拟出系统反风后的运行状况，包括扩散时间、风流速度、影响范围等，从而达到反风演习的效果。

利用该软件，能非常方便的对矿井反风演习方案进行预先模拟，避免不必要的浪费。

视频：煤矿反风演习
金码软件（北京）有限公司致力于为矿山企业提供国际领先、专业系统化的矿井三维通风动态仿真系统、三维数字化矿山综合管理系统平台、矿山精益管理系统和自动化控制系统整体解决方案。

总第257期doi:10.3969/j.issn.1005-2798.2021.01.016基于V entsim仿真糸统的矿井通风糸统优化王明建J陈健2,3,黄文争4（1.山西三元煤业股份有限公司，山西长治046000；2.辽宁工程技术大学安全科学与工程学院，辽宁阜新123000；3.矿山热动力灾害与防治教育部重点实验室，辽宁阜新123000；4.冀中能源峰峰集团检测中心，河北邯郸056201）摘要:山西某煤矿由中部向北部区域回采时，大巷进、回风线路距离急剧增加，致使矿井通风阻力高达8930.5Pa。

若以目前的矿井通风系统向北部区域供风，可能会岀现通风阻力超限、少数巷道超速及其它问题。

为了解决矿井通风系统将来可能遇到的难题,通过现场测试、方案论证及数值模拟的方法，决定建设北部进风井来改善既有通风系统，满足未来矿井安全生产的需求。

利用现场测试的方法，采集巷道断面面积、风速、压力及湿度等矿井通风系统参数，在此基础上撰写通风方案，并利用Ventsim仿真软件对其可行性进行评估。

首先，基于Ventsim仿真系统对目前的矿井通风系统进行三维建模和通风网络解算，并将预测结果与矿井通风系统的实测参数和计算结果进行对比：中部回风立井的模拟负压和实测负压分别为2225.7Pa、2240.0Pa,误差为0.64%；南部回风立井的模拟负压和实测负压分别为2571.43Pa、2650.0Pa,误差为2.94%。

对比结果证明所建立的仿真模型误差不超过5%，可以通过建立的模型论证建设北部进风井的可行性。

仿真结果表明：建设北部进风井后，矿井通风总阻力由8930.5Pa降至3559.0Pa，可以满足北部区域开采的需求,这将具有一定的指导意义。

关键词：矿井改造；通风系统；网络解算；通风仿真模拟中图分类号:TD724文献标识码：B文章编号：1005-2798（2021）01-0051-04矿井通风系统是煤矿安全生产系统的主要组成部分之一,有煤矿“心脏”之称，担负向井下输送新鲜风流、稀释与排出有毒有害气体、排放粉尘及热湿等重要任务。

虚拟现实技术在矿井生产仿真系统中的应用虚拟现实技术是指利用计算机技术以及传感器、头盔等硬件设备构建出一种虚拟的三维环境，并且使用户得以在其中通过手柄、眼镜等设备进行互动的动态技术。

在现实生产中，特别是矿山生产中，可以应用虚拟现实技术对矿井生产过程进行仿真模拟。

此文旨在探讨虚拟现实技术在矿井生产仿真系统中的应用。

一、矿井生产仿真系统的概述矿井生产仿真系统是指通过计算机技术建立虚拟的矿井生产环境，以便评估矿山生产的各方面情况，包括矿山机器设备造价、人员安全、环境污染、行业动态等各个方面。

这种系统通常包括仿真模型、仿真软件、仿真平台等多个部分组成。

矿井生产仿真系统的应用可以帮助矿山管理者做出最佳决策，并提高矿山生产的效率和安全性。

二、虚拟现实技术在矿井生产仿真系统中的应用1. 仿真模型建设虚拟现实技术可应用于矿井的地质模型构建中。

地质模型的构建是矿山生产仿真的一项基本任务，它体现了矿山的地质情况，包括矿山的地形、地貌、地层等信息。

虚拟现实技术可以基于地质勘探数据，构建出真实的3D地质模型，在其中可以加入不同的产出情况，用于进行矿生产仿真。

通过仿真，可以评估矿山生产的效益和危险性情况，提高矿山生产管理水平。

2. 虚拟劳动和设备仿真在矿山生产过程中，不同工种的工人以及各种设备都需要进行安排和组合，以达成最佳的生产效益。

虚拟现实技术可以在建立的仿真模型中模拟出不同工种的工人和各种设备的运动轨迹，以展现真实的工作状态。

同时，虚拟现实技术可用于仿真训练，它提供真实、低成本的工作环境，使操作人员和维修人员在没有真实设备的情况下获得实际体验和练习。

3. 安全教育仿真虚拟现实技术可以通过构建矿井仿真环境，提供一系列的安全教育学习体验。

矿山生产环境中存在一些危险的条件，虚拟现实技术可以模拟出危险的环境和意外发生的情况。

这样，使用者可以通过虚拟现实仿真感受到危险，提高自己的安全意识和应对能力。

同时，虚拟现实技术可以在模拟环境中设置一些预警机制，对于意外情况进行模拟演练，以检验应急预案的有效性。

iVent矿井通风三维仿真系统●iVent矿井通风系统特色是基于中国用户的实际需求开发，具有完全自主知识产权，全中文操作界面，更适合中国工程师使用；软件容易使用，操作简单。

●软件系统在真三维环境下进行软件设计，提供快速方便的编辑功能，在编辑过程中动态维护拓扑关系，达到所见即所得的效果，充分考虑用户体验。

●可打开DM软件设计地表和矿体数据，从而进行整体整合。

●与DM矿井设计软件数据兼容，从而建立通风设计与矿井设计的相互联系。

●兼容dxf、dwg等CAD数据，可将CAD建立的通风工程导入系统，也可以将系统建立好的通风网络转换为dxf、dwg数据,形成通风立体三维图。

●风机、通风构筑物作为独立的信息对象进行管理，可单独对通风构筑物对象添加、删除、编辑，而不必依附于巷道的属性更改。

●单条分支可存在多个几何节点，从而大大降低风网复杂度。

●可模拟风机在矿井中的运行状态、特性、位置。

●可模拟风窗、风门、风墙、降阻措施等通风调节措施在风网中的调节量。

●基于独立网孔法的回路风量计算方法，解算快速、稳定，千条风路10S内解算。

●全面、详尽、准确的风机数据库，收集了K40、K45、DK系列总计90余台风机信息，在一个风机型号中每个不同安装角度取得了10个风量-风压-效率工况点，达到对于风机运行曲线的最佳拟合。

图风机曲线●支持对于风机串并联情况下的风机优选，协助用户快速选择当前工况情况下的合适风机。

●在未设置风机时，可以根据工况风量和风压，运行虚拟风机，进行网络解算。

●提供快速计算不同范围内的需风量计算，避免繁琐的手工计算过程。

●一键输出报告。

●具有回路法、通路法多种局部风量调节方法，为不满足需风量要求的位置提供多种风量调节方案。

●提供了循环风、最大阻力线路、节点压力计算等多种高级计算工具，辅助分析矿井通风薄弱环节。

●支持多级机站通风网络解算。

铜矿示例通风系统三维设计在解算之前，首要的工作在于建立通风网络。

系统可在三维环境下快速构建三维风网，设定风机、通风构筑物，进行三维风网模拟，主要功能特点如下：1．系统建立通风工程的概念，以工程为对象进行风网解算。

基于3DSimOpt3.0的三维通风仿真系统节能优化研究
曹伟平
【期刊名称】《煤炭与化工》
【年(卷),期】2022(45)7
【摘要】山西潞安矿业集团慈林山煤业有限公司李村煤矿通过构建三维通风模拟系统,对通风系统进行定性、定量的分析,简化通风系统,发现和解决矿井通风系统存在的问题,确定最优调整方案,使中央风井风量变为19 806 m^(3)/min,西三区回风立井风量变为6 540 m^(3)/min,中央回风井负压由原来的2 148.79 Pa变为1 738.55 Pa,提高了通风方向转换预测、日常通风控制、信息管理水平,保证了矿井的安全作业,使今后的通风系统管理更加方便科学。

【总页数】4页(P92-95)
【作者】曹伟平
【作者单位】潞安化工集团能源事业部
【正文语种】中文
【中图分类】TD724
【相关文献】
1.基于三维动态通风网络解算的通风系统优化研究
2.基于三维动态通风网络解算的通风系统优化研究
3.基于三维仿真系统延深矿井通风系统优化研究
4.基于三维仿真系统的某矿井下通风系统优化研究
5.通风三维仿真系统在矿山通风系统优化设计中的推广与应用
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