南温河钨矿通风系统井巷断面动态优化与通风节能的研究

【摘要】：矿井通风技术是矿山安全科学中最重要的领域之一。矿井通风系统与井下各作业地点相联系,是井下开采大系统中最重要的一个子系统,既依附又制约着矿井开采大系统,通风系统好坏对全矿的通风安全状况具有全局性影响。通风系统的好坏一般要从可靠性、技术性和经济性三个方面来评估。在通风系统优化方面,通风井巷断面的确定十分重要,每一个进、回风井巷确定多大的断面才最合理,而这合理性也是由可靠性、技术性和经济性等综合因素来考虑的。 本文依托《文山麻栗坡紫金钨业集团有限公司南温河钨矿复杂通风系统的优化研究》项目开展,目的是对通风井巷断面优化做出一些工作以减少矿山的通风费用,并为矿山生产下一步的通风问题做出有益的参考意见。在项目研究过程中发现,由于该矿山独特的地质情况,其岩石整体性较好,稳固性较好,因此通风井巷可选择较大断面,而由此造成的结果便是虽然通风阻力小带来了通风动力费少的效益,但同时也产生了较大的通风井巷基建费和维护费,因此选择合适的通风井巷断面,使经济效益达到最佳点以实现通风节能,即是本文的研究方向。通过南温河钨矿通风系统改造项目的实际情况,对新建回风井的断面进行优化,以确定最佳的数学优化方法,并结合优化方法建立了全矿动态优化模型,最终实现通风井巷断面优化。论文在总结和借鉴前人研究方法的基础上,做了如下工作： 1、对通风系统优化理论的研究进行了总结,提出了问题研究的必要性,阐述了通风井巷断面优化在通风系统优化中的重要作用,并列举了前人对通风井巷断面优化所进行的工作,对比了前人所建立的比较典型的优化模型方法。本文认为优化模型不仅应考虑通风井巷的基建费和维护费,也要考虑通风动力费,并在可靠性和技术性等综合因素的约束条件下寻求最低的通风总费用。 2、介绍了确定通风井巷的传统方法,分析传统方法的不足,将通风井巷断面的确定转为数学最优化问题。本文通过对比各种通风井巷费用模型,研究其合理性和准确性,最终推导出最优的通风井巷总费用的数学模型——即用最小二乘法拟合求解出合理的经验公式,同时考虑资金的时间价值,使模型具有通用性,并可用该模型研究单一通风井巷最优断面的确定。 3、本文认为通风井巷网络的优化方法分为整体和分层优化以及静态和动态优化,对于复杂的矿井通风系统井巷断面优化问题而言,将系统考虑为一个阶段性发展的动态系统更为合理和有效,通过分析通风井巷断面与基建费、维护费和通风动力费三者的关系,建立出一个可以确定全矿通风井巷断面的数学模型,该模型可以通过迭代搜索确定出最优断面。 4、本文根据对南温河钨矿的通风现状进行的调查和测定,得到研究所需的基础数据,提出需要解决的问题,对所发现的问题提出了思考方式,即如何对特殊地质条件下金属矿山大断面的通风井巷断面进行优化研究,再将所建立的通风井巷断面数学模型应用到南温河钨矿通风系统实际的优化改造中,对优化方法进行理论研究,研究南温河钨矿新建通风井巷最优断面的确定以及全矿通风井巷的动态优化过程。单一井巷最优断面的确定可以为矿山新建井巷断面的确定提供理论依据,而全矿动态优化则为新建矿山的井巷开拓及全矿的系统改造提供方法。 5、对于用最小二乘法求解井巷费用的经验公式,本文用MATLAB编制了程序求解其拟合系数,而对于全矿动态优化模型,本文则在Visual Studio环境下编制了计算程序,通过用计算机程序搜索解决复杂迭代计算过程,简化计算量,确定出最佳通风井巷断面,以此选择出最优断面,以达到一定的节能效果。这些方法在一定程度上丰富了通风井巷优化理论,为通风井巷断面较大的矿山提出了确定断面方法的理论基础,也为通风方案的制定提供了科学依据。 【关键词】：矿井通风 优化 通风井巷 最优断面 数学模型 最小二乘法 动态优化 节能
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TD724
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-12
• 第一章 绪论12-23
• 1.1 引言12-13
• 1.2 研究目的与意义13-14
• 1.3 矿井通风井巷断面优化研究综述14-20
• 1.3.1 矿井通风系统优化理论与技术发展概况14-16
• 1.3.2 通风井巷断面优化研究的必要性16-17
• 1.3.3 当前通风井巷断面优化理论研究概述17-20
• 1.4 本文研究的主要内容及技术途径20-23
• 1.4.1 论文研究的主要内容20-21
• 1.4.2 论文研究的技术途径21-23
• 第二章 通风井巷断面理论与优化问题23-29
• 2.1 通风井巷断面概述23-25
• 2.2 传统通风设计确定井巷断面尺寸的方法25-26
• 2.3 最优化问题及数学模型概述26-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第三章 通风井巷断面优化数学模型的建立29-41
• 3.1 通风井巷费用模型的研究29-36
• 3.1.1 通风动力费的推导29-30
• 3.1.2 最佳半径方程确定法数学模型的研究30-32
• 3.1.3 最小二乘法数学模型研究32-36
• 3.2 通风井巷最优断面模型的研究36-40
• 3.2.1 通风井巷费用考虑时间价值的计算方法36-38
• 3.2.2 最优断面模型的建立及分析38-40
• 3.3 本章小结40-41
• 第四章 通风井巷网络断面优化方法的研究41-51
• 4.1 通风井巷网络断面优化的基本思想41-42
• 4.1.1 整体和分层优化思想41
• 4.1.2 静态和动态优化思想41-42
• 4.2 长大独头平巷掘进通风的分阶段动态优化42-47
• 4.2.1 动态优化基本模型42-43
• 4.2.2 最优风筒直径的确定实例43-47
• 4.3 通风井巷断面分层动态优化方法的模型建立47-48
• 4.4 模型的求解方法48-50
• 4.4.1 问题的提出48-49
• 4.4.2 解算方法49-50
• 4.5 本章小结50-51
• 第五章 南温河钨矿通风井巷断面优化实例51-80
• 5.1 南温河钨矿现有通风系统概况51-53
• 5.1.1 矿山开采概况51-52
• 5.1.2 现有井下通风系统状况52
• 5.1.3 矿井通风系统亟待解决的主要问题52-53
• 5.2 单一通风井巷断面优化研究53-64
• 5.2.1 井巷掘进费的最小二乘法拟合54-62
• 5.2.2 通风井巷断面优化节能分析62-64
• 5.3 全矿动态优化64-78
• 5.3.1 问题的分析65-66
• 5.3.2 建立输入数据文件66-72
• 5.3.3 优化结果汇总72-78
• 5.4 本章小结78-80
• 第六章 全文总结80-83
• 6.1 研究的主要结论80-81
• 6.2 研究展望81-83
• 致谢83-84
• 参考文献84-89
• 附录A (攻读硕士期间公开发表的论文及参加的科研项目)89-90
• 附录B (有色金属工业矿山井巷工程预算定额)90-94
• 附录C (南温河钨矿井下通风系统现场实测数据)94-97
• 附录D (程序源代码)97-107
• 附录E (南温河钨矿两翼对角抽出式通风系统井巷施工布置图)107

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

南温河钨矿区域受控循环通风新技术理论与应用研究    李锦峰;谢贤平;保文俊;吴洋;

南温河钨矿井下区域受控循环通风技术应用的安全保障研究    李锦峰;谢贤平;郭宁;

南温河钨矿井下区域受控循环通风与监测监控系统优化研究    李锦峰

矿山优化设计发展水平综述    谢贤平,柴建设

矿井通风系统井巷断面优化研究    陈长华,姬长发,王献辉,王洪岭

用通路法确定通风网络最优断面与风压    陈长华

通风井巷优化布局的研究    王英敏;袁洪义;

局部通风应用大直径风筒的效果分析    吴超

降低独头长巷通风电费的探索    郑德明

金属矿山通风节能途径与效益    王英敏

通风井巷合理断面积的确定    张宗荣;杨惠清;

近十年我国金属矿山通风系统的技术改造    孙英

矿井通风网络巷道断面优化探讨    袁本珩,史焕一

兰尖铁矿通风系统优化研究    谢贤平,杨立忠,赵梓成

灰色系统基本方法及其在矿井通风中的应用    李孜军

模糊层次综合分析法在油库安全评价中的应用    王金亮;陈全;

金属非金属地下矿山安全评价与对策分析    舒金华;

模糊层次综合分析法在油库安全评价中的应用    王金亮;陈全;

钢铁企业安全管理的研究    刘祥龙;杨自华;刑奕;金龙哲;

减少金属矿山安全经济投入的有效途径    王海宁;王花平;谢金亮;

基于层次分析和模糊数学的电解铝生产安全评价    谢振华;倪成敏;

庞庞塔煤矿通风系统阻力测定与安全性分析    宋晓燕;谢中朋;

地下通风系统管理的新技术——系统特征图    徐瑞龙

不同风速下盲中段独头巷道掘进通风数值研究    杨海波;林雪华;

斜拉桥索-面-塔三自由度振动模型及其1:2内共振分析    张妍;王怀磊;

论原地爆破浸出采矿技术不断的发展与应用    王之鹏;

工字形梁截面塑性发展系数取值分析    石英;曹平周;

基于天气图的风场数值计算及风速修正    尹德军;李杰;冯卫兵;

矿井热害及防治    何灿;何文丽;

邻水煤矿通风系统可靠性分析    吴超;杨胜强;

探讨采煤工作面夏季降温方法    刘玉峰;丛晓春;杨文斐;

应用BP神经网络技术评价矿井通风系统    刘伟;王桂坤;

上下并联多级站通风系统改造实践    张金;

受限空间煤尘爆炸传播及伤害模型研究    杨书召

特大型地下铁矿山建设关键技术研究    夏兴

夹河矿HEMS深井降温系统热能交换分析    齐平

高瓦斯易自燃采空区双层遗煤均压通风系统研究    邵昊

煤与瓦斯突出判识及灾害气体运移规律研究    杨守国

面向智能电网AMI的网络计量关键技术与用户用电数据挖掘研究    郭景涛

多场耦合下的汇聚型空气幕射流理论与实验研究    石发恩

时移非正交多载波调制技术的性能分析及其应用研究    贺明妍

基于网络分析的矿井通风系统故障源诊断技术研究    赵丹

多级机站通风方式下的网络算法理论研究    刘新

局部通风掘进工作面换热系数计算方法研究    张艳利

矿井热环境预测方法研究及数值模拟系统开发    亓晓

环境最优船舶区域动力定位方法研究    谢笑颖

晋煤集团矿井通风系统评价准则与方法研究    任明

西马矿通风系统优化改造研究    刘娉娉

基于多级机站通风方式的金川二矿通风系统分析    陈善乐

矿井通风仿真关键技术研究    梁建国

基于AutoCAD的矿井通风可视化研究与开发    李伟

三家子矿煤层瓦斯赋存及涌出规律研究    王晓磊

Q-H平衡图应用研究    刘铭悦

净化循环通风在大断面长距离独头巷道快速掘进中的应用    蔡志军,廖永平

兰尖铁矿通风系统优化研究    谢贤平,杨立忠,赵梓成

矿山优化设计发展水平综述    谢贤平,柴建设

高温矿井热害的防治    彭担任,杨长海,隋金峰,马建升

采场可控循环风技术的应用与实践    李方利,刘能俊

区域可控循环风对矿井主通风系统影响的分析与研究    于宝海;杨胜强;王义江;张秀才;

矿井可控循环风系统中循环率分析与优化    杜太亮

可控循环风技术在显德汪煤矿的应用    杜木民,赵伟芝,杨向军,朱红青

深部边远采场可控循环通风应用技术研究    邵辉,鲍庆国,马汉鹏,石必明

谈谈矿井循环风流    叶镇杰;

金属矿山热害控制技术研究    胡汉华

典型有色金属矿山矿井通风系统优化与防尘技术研究    吴国珉

长独头巷道受控循环通风数学模型研究    田敏

高压喷雾在掘进工作面应用研究    李新宏

富盛铅锌矿井下通风降温方法的研究    段在鹏

矿井高效低耗通风系统的构成模式研究    田学起

沙坝土矿段通风系统分析及改进    罗素良

深部边远采场可控循环通风应用技术研究    赵祉君

综采工作面喷雾降尘机理及高效降尘喷嘴改进研究    吴琼

矿用风水雾化降尘装置设计及其流场仿真研究    牛全振

高温独头巷道射流通风热环境数值模拟及热害控制技术研究    龙腾腾

高效水雾降尘技术的实验研究及工程应用    李刚

2013年云南采矿年评    郭忠林;高如高;刘健;

煤炭企业生产计划管理决策支持系统    李仲学,李国乔,韩福娥,雷金荣

论相对隶属度    陈守煜

最大阻力线路法优化井巷断面的探讨    徐旭昭

采用经济断面 提高经济效益    罗长银

矿井通风设计自动化    黄继声

井巷断面优化的通路法    徐瑞龙,陈长华,彭晓华,宜茂生

国际镍公司的通风策略与独特的空气调节    J.S.施塔赫莱克;李高祺;

通风网路分析中风机特性曲线的交互式图形接口程序    李高祺,M．K．奥拉尔,S．杜鲁坎

多级机站通风系统的节能机理初探    左铁军

多级机站通风原理与设计方法探讨    王英敏;

中国金属学会井巷工程学术会议在昆明市召开    

如何合理地确定有色矿山井巷工程造价    侯建兴

关于白峒矿施工图中节省井下井巷工程量及峒室布置问题    

地下井巷管道悬吊的改进    梁任钧;

项目教学法在井巷工程课程教学中的应用    杨建中;

井巷工程开拓顺序与施工方法    付文才;

井巷工程施工管理新技术应用研究    齐启昌,李文华,李玉文,李鸿泽

井巷工程施工中业主方如何现场管理    唐国建;朱天辉;

浅谈巷道光面爆破施工技术    唐序武;

矿山井巷工程施工放样方法    岳淑霞;尚亚文;常书平;

煤矿井巷工程施工技术展望    安国梁;

项目教学法在井巷工程课程教学中应用    杨建中;

无芯钻探技术在井巷工程中的应用    张建军;郑坚;

岩石锚索在矿山井巷工程中的应用    阎莫明;

煤矿井巷工程施工技术展望    安国梁;

面向数字矿山的井巷工程无缝快速开挖及空间分析技术    殷作如;

井巷工程施工模糊工期控制方法研究    李文华;李玉文;齐启昌;宋书英;

煤矿重要井巷工程的保护开采    赵结君;

井巷工程建设项目实施阶段工程造价控制探讨    王秀晴;

深部巷道锚杆支护理论与技术    康红普;

井巷工程进度刷新纪录    韩国良

靠科学办矿办出安全办出效益    吉利 任永生 田家齐

马万水    

抢抓机遇 奋力拼搏    宁夏王洼煤矿矿长、党委书记 张志荣

紫金山铜矿：强化井巷施工质量管理    王迅

招金集团项目建设进展顺利    栾文敬

焦家前两月生产超越历史    孙凤军

风劲帆正航新程    张艺 刘增兵

罗河铁矿项目开工建设    刘尧

“铜娃娃”出世    温玉梅 张文如

高温岩层巷道主动降温支护结构技术研究    李国富

矿山井巷工程全生命周期造价管理    秦敏

煤炭建设井巷工程全生命周期造价管理研究    王倩茜

井巷工程进度控制及工期优化研究    程敏

夏店矿井巷工程进度管理研究    闫学太

煤矿井巷掘进中深孔爆破智能库设计    李根

铝土矿山超前探水预报及水灾害治理研究    付宗智

井巷预裂光面爆破一端封闭聚能切缝管的设计与研究    代晓东