矿井通风三维仿真系统及其应用研究

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第ｌ０卷第１期２０１４年１月
中国安全生产科学技术
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳａｆｅｔｙＳｃｉｅｎｃａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｖｏ１．１０Ｎｏ．１
Ｊａｎ．２０１４
ｍｉｎｅｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋｗｅｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．ａｎｄｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｄｒｅｓｅａｒｃｈｃｏｎｔｅｎｔｓａｂｏｕｔｏｖｅｒａｌｌｎｅｔｗｏｒｋｏｆｍｉｎｅｖｅｎｔｉｌａ — ｔｉｏｎｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｗｅｒｅｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｄ．Ｔｈｅｎｃｏｍｂｉｎｉｎｇａｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｉｎｓｔａｎｃｅｉｎａｌａｒｇｅｆｅｒｒｏｕｓｍｅｔａｌｍｉｎｅ，ａｇａｉｎｓｔｉｔｓｐｒｏｂｌｅｍｓｓｕｃｈａｓｔｏｔａｌａｉｒｖｏｌｕｍｅｉｓｎｏｔｅｎｏｕｇｈ，ｌａｒｇｅ－ｓｃａｌｅｍｅｃｈａｎｉｚｅｄｏｐｅｒａｔｉｏｎｓｐａｎｅｌｈａｓｐｏｏｒｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｇｒｅａｔｅｒｉｍｐａｃｔｏｆｎａｔｕｒａｌａｉｒｐｒｅｓｓｕｒｅ，ａｎｄｉｍｐｅｒｆｅｃｔｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，ｔｈｒｅｅｔｅｃｈｎｉｃａｌｓｏｌｕｔｉｏｎｓｗｅｒｅｄｅｓｉｇｎｅｄ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｔｈｅｏｒｙａｎｄｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｒｅｅ — ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｆｏｒ
研内容。结合某大型矿山矿井通风系统实例，针对其矿井总风量不足、大型机械化作业盘区环境
恶劣、自然风压影响大、通风构筑物不完善等问题，拟定了三个技术方案，并通过矿井通风三维仿
真系统进行模拟分析，展示了矿井通风系统三维仿真、方案优选、空气幕选型、自然风压等模拟原理和过程。最后，通过模拟确定的矿井通风系统最优技术方案实施后，其现场测定数据与模拟数
ＰＥＮＧＪｉａ — ｌａｎ，ＷＡＮＧＨａｉ — ｎｉｎｇ，ＰＥＮＧＢｉｎ，ＹＵＡＮＤｏｎｇ（ＪｉａｎｇｘｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＧａｎｚｈｏｕＪｉａｎｇｘｉ３４１０００，Ｃｈｉｎａ）
Ｓｔｕｄｙｏｎｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｏｐｔｉｍｉｚａｉｏｔｎｓｙｓｔｅｍ
ｍｏｆｍｉｎｅｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋａｎｄｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎｍｅｔａｌｌｎｅＳ
ｔｏｓｉｍｕｌａｔｅａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｔｈｅ３Ｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｏｆｍｉｎｅｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋ，ａｎｄｔｈｅ３Ｄｓｉｍｕｌａ — ｔｉｏｎｐｒｏｇｒａｍｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ，ａｉｒｃｕｒｔａｉｎｓｅｌｅｃｔｉｏｎ，ｎａｔｕｒａｌａｉｒｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｏｔｈｅｒｓｉｍｕｌａｔｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓａｎｄｐｒｏｃｅｓｓｅｓｏｆｍｉｎｅｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｗｅｒｅｓｈｏｗｎ．Ｆｉｎａｌｌｙｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｔｅｃｈｎｉｃａｌｓｏｌｕｔｉｏｎｏｆｍｉｎｅｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｗａｓｄｅｔｅｒ．ｍｉｎｅｄｔｈｏｕｇｈｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ．ｔｈｅｏｎ．ｓｉｔｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｄａｔａｗａｓｂａｓｉｃａｌｌｙｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔｗｉｔｈｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｅｄｄａｔａ．Ｉｔｃａｎｉｍ．ｐｒｏｖｅｄｏｗｎｈｏｌｅｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔ．ａｎｄｅｎｓｕｒｅｔｈｅｓａｆｅａｎｄｅｆｆｉｃｉｅｎｔｍｉｎｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｗｏｒｋ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋ；ｔｈｒｅｅ — ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ；ｍｅｔａｌｍｉｎｅｓ
据基本吻合，证明了系统的可靠性，改善了井下通风效果，保证了矿井安全高效的生产工作。
关键词：通风网络；三维仿真；优化；金属矿山
中图分类号：Ｘ９６２文献标志码：Ａｄｏｉ：１０．１１７３１／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３．１９３ｘ．２０１４．０１．０２１
文章编号：１６７３—１９３Ｘ（２０１４）一０１— ０１２４— ０６
矿井通风三维仿真系统及其应用研究
彭家兰，王海宁，彭斌，苑栋
（江西理工大学，江西赣州３４１０００）
摘
要：介绍了矿井通风三维仿真系统的原理及特色，阐述了模拟矿井通风整体网络所需要的调

矿井智能通风控制系统研究及应用

第４７卷（Ｓ１）２０２１年３月
工矿自动化
ＩｎｄｕｓｔｒｙａｎｄＭｉｎｅＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ
文章编号：１６７１－２５１Ｘ（２０２１）Ｓ１－００７２－０４
Ｖｏｌ．４７Ｓｕｐ．Ｍａｒ．２０２１
矿井智能通风控制系统研究及应用
李伟宏１，魏志丹２
（１．内蒙古大雁矿业集团有限责任公司，内蒙古呼伦贝尔０２１１２２；２．神华宝日希勒能源有限公司，内蒙古呼伦贝尔０２１０００）
矿井智能通风控制系统功能架构如图２所示。采用ＹＦＣ１５型风速仪，每套风速仪由１个主机和２个超声波测风探头组成。采用ＩＰＣ６１０型工控机作为控制系统主站，负责数据监测管理。采用ＲＨ２２８８ＨＶ３服务器作为控制系统服务器，负责数据分析处理、信息发布服务。客户端运行智能通风控制系统网络版，可查询实时风网运行情况，实现通风业务网络化办公。
（５）智能统计分析功能。实现对各类通风数据的综合统计，通过分析得出各类数据间的相关性。通过分析相关性原因，指导矿井通风，提高矿井通风效率，保障通风系统的稳定性、合理性和经济性。（６）提供矿井通风辅助调节方案。自动分析计算通风参数，给出主要通风机、局部通风机、风门、风窗等调节方案，实现矿井通风智能化调节。
４系统实现
４．１风速测量矿井通风的目的是保证各工作地点有足够的风

矿井三维仿真可视化解决方案

矿井三维仿真可视化解决方案
演讲人
目录
01. 解决方案概述 02. 应用场景 03. 技术实现 04. 案例分析
解决方案概述
矿井三维仿真技术
01
利用计算机图形学和虚拟现实技术，构建逼真的三维矿井模型
02
支持实时交互，用户可以
在三维场景中自由漫游，
观察矿井的各个部分
03
提供多种可视化工具，如剖面图、立体图等，帮助用户更好地理解矿井结构
矿井安全监测
实时监测矿井内的气体浓度、温度、湿度等环境参数
及时发现安全隐患，如瓦斯泄漏、顶板塌陷等
及时报警，提醒相关人员采取措施，避免事故发生
记录监测数据，为矿井安全管理提供数据支持
矿井生产管理
实时监控：对矿井生产过程进行实时监控，
确保生产安全
生产计划：制定合理的生产计划，提高生
产效率
应用场景
矿井设计规划
地质建模：利用三维仿真技术，构建矿井地质模型，为设计规划提供基础数据。
01
通风系统设计：设计矿井通风系统，确保矿井内空气流通，保障矿工安全。
03
02
04
采矿方案设计：根据地质模型，设计采矿方案，包括采矿方法、采矿设备、采矿路线等。
排水系统设计：设计矿井排水系统，确保矿井内积水及时排出，保障矿井安全。
04
支持模拟各种灾害和事故
场景，帮助用户进行应急
演练和培训
可视化呈现方式
3D模型：真实还原矿井
结构，提供直观的视觉 01
体验
虚拟漫游：模拟矿井内
部环境，提高员工培训 03
效果
实时数据：动态展示矿
02 井生产数据，便于监控

Ventsim三维通风仿真系统在金属矿山的应用

２三维通风仿真模拟技术应用
２．１通风系统面临的问题上世纪的７０年代末８０年代初，我国各行各业科学技术的发展进入了一个黄金时期。正是在这一时期，我国的专家学者借鉴和总结了瑞典鲁纳矿的成功经验，消化和引进了矿井通风系统的多级机站通风技术，为我国矿井通风系统带来了巨大的变革，成为矿井通风技术发展的一个标志性的成就
１Ｖｅｎｔｓｉｍ仿真系统主要功能
１．１系统主要功能（１）通过整个矿井通风系统真三维建模，实现三维通风仿真，并可进行巷道漫游。（２）新建矿井通风网络系统设计、网络解算和风流动态模拟；大型生产矿井中后期通风网络系统的变化模拟，优化通风设计；在优化设计的基础上进
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柳明明（１９８５ —），男，北京科技大学土木与环境工程学院，硕士研究生，１０００８３北京市海淀区学院路。
柳明明等：Ｖｅｎｔｓｉｍ三维通风仿真系统在金属矿山的应用２０１０年第１０期１．２系统运行界面Ｖｅｎｔｓｉｍ系统运行主窗口包括所有通风网络创建、编辑、浏览和模拟的功能。主要分为４部分：菜）。单栏、工具栏、三维视图窗口、状态栏（见图１统还具有自定义图标功能，可以对自然通风、可压缩性气流进行分析。Ｖｅｎｔｓｉｍ仿真系统通过其强大的建模、风流模拟功能，为矿井多级机站通风系统的建立提供三维可视化效果模拟，帮助确定机站级数、获得各个巷道的风量、风路阻力、并进行风机选型等。针对多级机站通风系统风流状况难以模拟的状况，Ｖｅｎｔｓｉｍ仿真系统能够方便实现对其进行实时动态模拟，准确掌握风机运转状况，从而及时发现问题，采取对策。首先采用计算机图形系统建立矿井三维通风网络模型，通过赋值、风流模拟，同时使风

一矿井三维通风动态仿真模拟系统主要技术参数及要求

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。

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Ventsim三维通风仿真系统在金属矿山的应用

一矿井三维通风动态仿真模拟系统主要技术参数及要求

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