本文關(guān)鍵詞：基于并行計(jì)算的礦井通風(fēng)能力動(dòng)態(tài)核定及優(yōu)化調(diào)節(jié)研究

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【摘要】：合理確定礦井的通風(fēng)能力,充分挖掘礦井通風(fēng)系統(tǒng)的最大潛力,才能保障煤礦企業(yè)安全生產(chǎn),獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益�，F(xiàn)行礦井通風(fēng)能力核定方法是建立在當(dāng)前和過(guò)去幾年的通風(fēng)系統(tǒng)測(cè)定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上,對(duì)礦井未來(lái)生產(chǎn)能力進(jìn)行預(yù)測(cè)。隨著煤礦開(kāi)采技術(shù)的革新和快速發(fā)展,礦井逐漸向高產(chǎn)高效集約化模式發(fā)展,頻繁的接替使得通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、通風(fēng)系統(tǒng)參數(shù)變化較快,影響礦井通風(fēng)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性。論文系統(tǒng)研究了采掘動(dòng)態(tài)接替與通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)節(jié)的關(guān)系,通過(guò)研究通風(fēng)系統(tǒng)隨采掘接替的演化規(guī)律、井下局部地點(diǎn)調(diào)節(jié)風(fēng)窗局部阻力系數(shù)變化規(guī)律,提出了基于礦井采掘接替進(jìn)程的通風(fēng)能力動(dòng)態(tài)核定模型和基于并行計(jì)算的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化調(diào)節(jié)模型,開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的算法應(yīng)用軟件,為保障高產(chǎn)、高效集約化礦井安全開(kāi)采提供了基礎(chǔ)理論依據(jù)。根據(jù)《煤礦通風(fēng)能力核定標(biāo)準(zhǔn)》中對(duì)各需風(fēng)點(diǎn)風(fēng)量的要求,建立采掘工作面需風(fēng)量計(jì)算模型,并編制相應(yīng)的程序。在考慮礦井采掘布局特點(diǎn)和接替的安全規(guī)則下,采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法,對(duì)采掘工作面推進(jìn)速度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,建立采掘工作面的隨機(jī)推進(jìn)速度模型。并采用CFD數(shù)值模擬軟件,研究回采工作面在不同配風(fēng)量條件下,采空區(qū)自燃“三帶”分布規(guī)律,從而確定回采工作面在回采過(guò)程中風(fēng)量合理變化范圍。根據(jù)礦井實(shí)際采掘接替進(jìn)程,建立了單巷和多巷掘進(jìn)工作面狀態(tài)模型,以及雙U形通風(fēng)方式的采煤工作面狀態(tài)轉(zhuǎn)換模型,分析了雙U形通風(fēng)方式采煤工作面風(fēng)流方向變換狀態(tài)。建立了采掘活動(dòng)引起的礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)變化及風(fēng)量跟蹤調(diào)節(jié)的模擬方法,提出相應(yīng)的算法。建立以采空區(qū)漏風(fēng)分支兩端節(jié)點(diǎn)壓差、調(diào)節(jié)設(shè)施數(shù)量和主要通風(fēng)機(jī)總功率三者無(wú)量綱化加權(quán)綜合為最小的礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)風(fēng)量調(diào)節(jié)多目標(biāo)非線性?xún)?yōu)化模型。針對(duì)GECP算法對(duì)大規(guī)模問(wèn)題求解時(shí)尋優(yōu)速度較慢的不足,提出了基于并行計(jì)算的礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)優(yōu)化算法(PCGECP),設(shè)計(jì)了相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與程序架構(gòu),從而快速、高效的確定礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全、合理、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的優(yōu)化調(diào)控方案。為了指導(dǎo)礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化調(diào)節(jié)方案的實(shí)施,采用CFD數(shù)值模擬的方法,進(jìn)行了矩形巷道中矩形調(diào)節(jié)風(fēng)窗的局部阻力特性研究,分析了巷道風(fēng)窗開(kāi)口面積比、開(kāi)口位置和風(fēng)流雷諾數(shù)對(duì)局部阻力系數(shù)的影響特性。并采用數(shù)字式精密微差壓計(jì)測(cè)定巷道風(fēng)窗局部阻力系數(shù)隨其開(kāi)口面積比和風(fēng)流雷諾數(shù)的變化規(guī)律。采用Microsoft Visual C++、Microsoft Visual Studio軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)和Microsoft SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)編程的方法分別設(shè)計(jì)編制出基于采掘接替計(jì)劃的礦井通風(fēng)能力動(dòng)態(tài)核定軟件及基于并行計(jì)算的通風(fēng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)優(yōu)化軟件。將上述研究成果在大柳塔煤礦進(jìn)行了試驗(yàn)研究,動(dòng)態(tài)分析了礦井在模擬時(shí)間段內(nèi)的通風(fēng)能力,并提出了減小采空區(qū)漏風(fēng)相應(yīng)的優(yōu)化調(diào)節(jié)方案。
【關(guān)鍵詞】：通風(fēng)能力 動(dòng)態(tài)核定 并行計(jì)算 通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化 調(diào)節(jié)風(fēng)窗 局部阻力系數(shù)
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TD724
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-8
• Extended Abstract8-20
• 變量注釋表20-22
• 1 緒論22-34
• 1.1 研究的背景及意義22-23
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀23-32
• 1.3 主要研究?jī)?nèi)容32
• 1.4 論文研究的關(guān)鍵技術(shù)路線32-34
• 2 礦井通風(fēng)能力動(dòng)態(tài)模擬主要影響因素34-47
• 2.1 礦井風(fēng)量計(jì)算34-35
• 2.2 礦井采掘布局與接替的安全規(guī)則35-37
• 2.3 采掘工作面推進(jìn)速度統(tǒng)計(jì)分析37-41
• 2.4 采煤工作面合理配風(fēng)量研究41-46
• 2.5 本章小結(jié)46-47
• 3 基于采掘接替進(jìn)程的礦井通風(fēng)能力動(dòng)態(tài)核定47-56
• 3.1 采掘工作面狀態(tài)轉(zhuǎn)換模型47-50
• 3.2 采掘工作面通風(fēng)系統(tǒng)狀態(tài)分析50-53
• 3.3 礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)模擬算法53-54
• 3.4 本章小結(jié)54-56
• 4 基于并行計(jì)算的礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)優(yōu)化求解技術(shù)56-75
• 4.1 大規(guī)模最優(yōu)化問(wèn)題的并行計(jì)算原理和方法概述56-57
• 4.2 礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)風(fēng)流調(diào)節(jié)優(yōu)化模型57-61
• 4.3 求解通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)優(yōu)化模型的GECP并行算法61-63
• 4.4 通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)風(fēng)流調(diào)節(jié)優(yōu)化并行計(jì)算程序設(shè)計(jì)63-71
• 4.5 典型復(fù)雜通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)風(fēng)量?jī)?yōu)化調(diào)節(jié)實(shí)例分析71-74
• 4.6 本章小結(jié)74-75
• 5 調(diào)節(jié)風(fēng)窗局部阻力系數(shù)影響因素的數(shù)值模擬及實(shí)驗(yàn)分析75-90
• 5.1 不同風(fēng)窗面積局部阻力系數(shù)的數(shù)值模擬75-78
• 5.2 雷諾數(shù)對(duì)風(fēng)窗局部阻力系數(shù)的影響分析78-81
• 5.3 調(diào)節(jié)風(fēng)窗位置對(duì)局部阻力系數(shù)的影響81-84
• 5.4 局部阻力系數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)84-89
• 5.5 本章小結(jié)89-90
• 6 大柳塔煤礦通風(fēng)能力動(dòng)態(tài)核定及通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)優(yōu)化90-114
• 6.1 礦井概述90-94
• 6.2 大柳塔煤礦通風(fēng)能力動(dòng)態(tài)分析及核定94-97
• 6.3 大柳塔礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化參數(shù)設(shè)置97-103
• 6.4 礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化調(diào)節(jié)103-113
• 6.5 本章小結(jié)113-114
• 7 結(jié)論與展望114-116
• 7.1 主要研究結(jié)論114-115
• 7.2 論文創(chuàng)新點(diǎn)115
• 7.3 研究展望115-116
• 參考文獻(xiàn)116-123
• 附錄1 大柳塔井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)基本參數(shù)123-129
• 附錄2 文中所使用部分UDF函數(shù)129-132
• 作者簡(jiǎn)歷132-134
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集134

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本文編號(hào)：660670