[发明专利]一种复杂矿井通风网络的模拟分析方法

说明书

本发明提供一种复杂矿井通风网络的模拟分析方法，包括以下步骤：形成原风网；对原风网进行简化，生成简化风网；对简化风网进行模拟分析：给定每台通风机的风机特性曲线，采用简化风网进行分风解算，得到每条虚拟用风风道的风量，与采用原风网进行分风解算，得到每条实际用风风道的风量等效。本发明可以简化风网模拟各种风机选型和调节方案对实际用风风道风量的影响，大幅度地减少风网解算计算量。本发明对减少通风管理的工作量，降低风网解算和模拟分析的难度，提高矿井通风管理效率，实现合理供风具有非常大的实用价值。

技术领域

本发明属于矿井通风与安全技术领域，具体涉及一种复杂矿井通风网络的模拟分析方法。

背景技术

矿井通风是保障矿井安全的最主要技术手段之一。在矿井生产过程中，必须源源不断地将地面新鲜空气输送到井下各作业地点，以供给人员呼吸，并稀释和排除井下各种有毒、有害的气体和矿尘，创造良好的矿内工作环境，保障井下作业人员的身体健康和劳动安全。

矿井通风的主要任务是根据井下各个地点的温度、湿度、有害气体和矿尘浓度，选择合适的风机，实时保证供风质量，满足正常时期和灾变时期各用风地点按时按需供风。

现有技术中，需要选择不同风机特性曲线的风机，并研究风机与各个用风风道风量的关系，从而判断所选择的风机能否满足用风风道的风量需求。然而，由于大中矿井的通风系统是由几百条，甚至上千条风道组成的非线性网络流体网络，因此，研究风机与各个用风风道风量的关系非常复杂和耗时，难以快速准确的选择出满足用风风道风量的最优风机。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种复杂矿井通风网络的模拟分析方法，可有效解决上述问题。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种复杂矿井通风网络的模拟分析方法，包括以下步骤：

步骤1，建立复杂矿井通风网络拓扑结构图并编号，形成原风网；

具体的，所述复杂矿井通风网络拓扑结构图包括多个实际节点和多个实际风道；其中，风流相交汇地点形成一个所述实际节点；按照风流流动方向，两个实际节点的连线形成一条所述实际风道；

对各个所述实际节点和各个所述实际风道依次编号，形成原风网；

在原风网中，具有M条实际进风井风道，W条实际进风风道，K条实际用风风道、G条实际回风风道和N条实际回风井风道；

其中：

K条实际用风风道表示为：

N条实际回风井风道表示为：

M条实际进风井风道构成进风井区；W条实际进风风道构成进风区；K条实际用风风道构成用风区；G条实际回风风道构成回风区；N条实际回风井风道构成回风井区；

在每个实际回风井风道的井口安装一台通风机，因此，共安装N台通风机；

步骤2，对所述原风网进行简化，生成简化风网；

步骤2.1，生成一条虚拟进风井风道V₁¹：

将M条实际进风井风道和W条实际进风风道合并，形成一条虚拟进风井风道V₁¹，虚拟进风井风道V₁¹的起始节点表示为虚拟节点终止节点表示为虚拟节点

步骤2.2，生成N条虚拟回风井风道，表示为：

步骤2.2.1，将G条实际回风风道合并形成一个虚拟节点，表示为虚拟节点

步骤2.2.2，N条实际回风井风道P_j⁰,j＝1,2,...,N，其实际终止节点为：