礦井通風(fēng)三維仿真模擬理論與礦用空氣幕理論

第一篇礦井通風(fēng)三維仿真理論與礦用空氣幕理論發(fā)展

0．井通風(fēng)仿真理論與礦用空氣幕理論發(fā)展概述

0．1礦井通風(fēng)仿真技術(shù)發(fā)展

0．1．1礦井通風(fēng)仿真的基本內(nèi)涵

0．1．2礦井通風(fēng)仿真系統(tǒng)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

0．1．3礦井通風(fēng)仿真系統(tǒng)可視化技術(shù)發(fā)展

0．1．3．1可視化技術(shù)簡(jiǎn)介

0．1．3．2可視化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

0．1．4基于仿真系統(tǒng)的通風(fēng)技術(shù)研究現(xiàn)狀

0.．4．1網(wǎng)絡(luò)自然分風(fēng)研究現(xiàn)狀

0．1．4．2網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)與通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化研究現(xiàn)狀

0．1．4．3固定半割集條件下的按需分風(fēng)

0．1．4．4風(fēng)網(wǎng)特征圖研究現(xiàn)狀

0.．1．4．5角聯(lián)結(jié)構(gòu)研究現(xiàn)狀

0．2礦用空氣幕技術(shù)理論研究與應(yīng)用現(xiàn)狀概述

0．2．1礦井風(fēng)流控制技術(shù)研究現(xiàn)狀

0．2．2礦用空氣幕技術(shù)研究現(xiàn)狀

第二篇礦井通風(fēng)三維仿真理論與應(yīng)用

1金川礦井通風(fēng)仿真數(shù)學(xué)模型

1．1礦井風(fēng)流狀態(tài)仿真數(shù)學(xué)模型

1．2礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)仿真數(shù)學(xué)模型

1．3通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)風(fēng)流分配仿真數(shù)學(xué)模型

1．4通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化調(diào)節(jié)仿真數(shù)學(xué)模型

1．4．1網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化調(diào)節(jié)仿真目標(biāo)函數(shù)

1．4．2礦井功耗最小調(diào)節(jié)仿真數(shù)學(xué)模型

1．5角聯(lián)風(fēng)路自動(dòng)識(shí)別仿真數(shù)學(xué)模型

1．6通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化仿真數(shù)學(xué)模型

1．7最大通風(fēng)能力仿真數(shù)學(xué)模型

1．7．1單一源匯網(wǎng)絡(luò)與半割集

1．7．2極值流目標(biāo)函數(shù)

1．7．3基于最大通風(fēng)能力的獨(dú)立通路法與通路法

1．7．3．1基于最大通風(fēng)能力的獨(dú)立通路的概念及其算法

1．7．3．2獨(dú)立通路法確定網(wǎng)絡(luò)的極值流程序模塊

2礦井通風(fēng)系統(tǒng)三維仿真總體設(shè)計(jì)與三維仿真建模

2．1三維仿真系統(tǒng)發(fā)展

2．1．1計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展

2．1．2三維計(jì)算機(jī)圖形學(xué)方法及應(yīng)用

2．1．2．1三維建模技術(shù)

2．1．2．2三維造型技術(shù)

2．1．2．3三維圖形變換

2．2礦井通風(fēng)三維仿真系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

2．2．1系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2．2．1．1系統(tǒng)數(shù)據(jù)模型

2．2．1．2系統(tǒng)數(shù)據(jù)流

2．2．2系統(tǒng)總體功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2．2．3系統(tǒng)主要功能

2．2．3．1系統(tǒng)的三維自動(dòng)構(gòu)建

2．2．3．2圖形的三維顯示

2．2．3．3風(fēng)流動(dòng)態(tài)模擬

2．2．3．4圖屬三維交互查詢

2．2．4礦井通風(fēng)系統(tǒng)三維仿真構(gòu)建技術(shù)路線

2．3基于通風(fēng)仿真的礦井通風(fēng)系統(tǒng)普查

2．3．1礦井通風(fēng)系統(tǒng)普查的目的

2．3．2礦井通風(fēng)系統(tǒng)普查的項(xiàng)目

2．4基于礦井通風(fēng)仿真的礦井通風(fēng)系統(tǒng)參數(shù)測(cè)試

2．4．1通風(fēng)阻力系數(shù)測(cè)試

2．4．1．1通風(fēng)阻力系數(shù)測(cè)試的目的和意義

2．4．1．2通風(fēng)阻力系數(shù)測(cè)試的內(nèi)容

2．4．1．3通風(fēng)阻力系數(shù)測(cè)試準(zhǔn)備

2．4．1．4通風(fēng)阻力系數(shù)測(cè)試步驟

2．4．1．5通風(fēng)阻力系數(shù)測(cè)試模型

2．4．1．6通風(fēng)阻力系數(shù)測(cè)試方法

2．4．2基于礦井通風(fēng)仿真的風(fēng)機(jī)性能測(cè)試

2．4．2．1風(fēng)機(jī)性能測(cè)試的目的和任務(wù)

2．4．2．2風(fēng)機(jī)性能測(cè)試方案和方法

2．4．2．3風(fēng)機(jī)性能測(cè)定數(shù)據(jù)整理和計(jì)算

2．4．3基于礦井通風(fēng)仿真的巷道斷面與風(fēng)速、風(fēng)量測(cè)定

2．4．4礦井通風(fēng)系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)模型

2．4．5基于礦井通風(fēng)仿真的通風(fēng)構(gòu)筑物測(cè)試

2．5礦井通風(fēng)系統(tǒng)三維仿真建模

2．5．1通風(fēng)系統(tǒng)三維仿真建模的基本思想

2．5．2通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)三維建模

2．5．2．1建模方法和流程

2．5．2．2截面形狀、草圖平面和草圖坐標(biāo)的確定

2．5．2．3兩分支巷道接口問(wèn)題的研究

2．5．3通風(fēng)參數(shù)自動(dòng)標(biāo)注的方法研究

2．5．3．1豎井風(fēng)向箭頭的三維建模

2．5．3．2斜井風(fēng)向箭頭的三維建模

2．5．3．3巷道風(fēng)向箭頭的三維建模

2．5．3．4通風(fēng)參數(shù)自動(dòng)標(biāo)注模塊的實(shí)現(xiàn)

2．6礦井通風(fēng)系統(tǒng)三維仿真文檔創(chuàng)建

2．6．1礦井通風(fēng)三維仿真系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

2．6．1．1數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與面向?qū)ο蠹夹g(shù)

2．6．1．2系統(tǒng)屬性數(shù)據(jù)及管理方式選擇

2．6．1．3程序設(shè)計(jì)原理

2．6．2礦井通風(fēng)三維仿真系統(tǒng)圖的錄入

2．6．2．1巷道的錄入

2．6．2．2插入節(jié)點(diǎn)

2．6．2．3繪制構(gòu)筑物

2．6．2．4繪制通風(fēng)動(dòng)力裝置

2．6．2．5繪制風(fēng)流方向

2．6．3三維通風(fēng)仿真系統(tǒng)圖的拓?fù)潢P(guān)系修改

2．6．3．1巷道方向的修改

2．6．3．2系統(tǒng)圖簡(jiǎn)化與取消簡(jiǎn)化

2．6．4三維仿真系統(tǒng)圖的檢驗(yàn)

2．7礦井通風(fēng)機(jī)應(yīng)用仿真系統(tǒng)構(gòu)建

2．7．1系統(tǒng)組成及功能

2．7．1．1基礎(chǔ)參數(shù)設(shè)置

2．7．1．2仿真控制

2．7．1．3系統(tǒng)性能分析

2．7．2程序設(shè)計(jì)

2．7．2．1數(shù)據(jù)存取管理設(shè)計(jì)

2．7．2．2可視化操作界面設(shè)計(jì)

2．7．2．3特性曲線回歸分析處理

2．7．2．4曲線動(dòng)態(tài)繪制

2．7．2．5同步機(jī)制和接口

2．7．3結(jié)論

2．8網(wǎng)絡(luò)屬性數(shù)據(jù)查詢與編輯

2．8．1巷道屬性數(shù)據(jù)查詢和編輯

2．8．2節(jié)點(diǎn)屬性數(shù)據(jù)查詢和編輯

2．8．3構(gòu)筑物屬性數(shù)據(jù)查詢和編輯

2．8．4仿真系統(tǒng)中通風(fēng)動(dòng)力裝置查詢和編輯

3礦井通風(fēng)三維仿真系統(tǒng)MVSS3．0的主要功能構(gòu)架

3．1礦井通風(fēng)三維仿真模擬系統(tǒng)MVSS3．0主要功能構(gòu)架設(shè)計(jì)

3．1．1礦井通風(fēng)十二大仿真功能模塊設(shè)計(jì)

3．1．2礦井通風(fēng)三維仿真模擬系統(tǒng)MVSS3．0三要素設(shè)計(jì)模塊

3．1．3礦井通風(fēng)仿真系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)與其他同類產(chǎn)品的比較

3．2礦井通風(fēng)三維仿真系統(tǒng)主要功能構(gòu)建體系

3．2．1模擬評(píng)價(jià)通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)或通風(fēng)技術(shù)改造方案

3．2．2模擬驗(yàn)證新增或拆除通風(fēng)設(shè)備或通風(fēng)構(gòu)筑物情況

3．2．3模擬通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)狀或“三區(qū)”匹備狀況

3．2．4模擬巷道斷面規(guī)格、支護(hù)類型變化及風(fēng)路增減阻調(diào)節(jié)情況

3．2．5按需調(diào)節(jié)仿真功能

3．2．6可視化仿真功能

3．2．7礦井通風(fēng)系統(tǒng)綜合分析與評(píng)價(jià)功能

3．2．8自動(dòng)生成各種分析報(bào)告

3．2．9鼠標(biāo)右鍵功能

3．2．10其他繪圖、輔助工具及幫助功能

3．3礦井通風(fēng)仿真系統(tǒng)功能仿真

3．3．1典型通風(fēng)仿真系統(tǒng)模型構(gòu)建

3．3．2礦井通風(fēng)仿真系統(tǒng)功能仿真

3．3．2．1仿真模擬新掘井巷的貫通和報(bào)廢

3．3．2．2仿真模擬井巷斷面或長(zhǎng)度變化

3．3．2．3仿真模擬巷道冒落、雜物堵塞

3．3．2．4模擬通風(fēng)構(gòu)筑物的個(gè)數(shù)、位置、調(diào)節(jié)量

3．3．2．5模擬通風(fēng)動(dòng)力設(shè)備的數(shù)量、位置和特性，井下多級(jí)機(jī)站通風(fēng)

3．3．2．6網(wǎng)絡(luò)風(fēng)流按需分配仿真

3．3．2．7網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)法

3．4礦井通風(fēng)仿真系統(tǒng)MVSS功能模擬舉例

3．4．1原始數(shù)據(jù)

3．4．2仿真模擬增加或刪除風(fēng)路對(duì)周圍風(fēng)路的影響

3．4．2．1仿真模擬增加風(fēng)路對(duì)周圍風(fēng)路的影響

第三篇礦用空氣幕技術(shù)理論研究與應(yīng)用

礦井通風(fēng)降溫理論與實(shí)踐內(nèi)容簡(jiǎn)介

羅海珠著的《礦井通風(fēng)降溫理論與實(shí)踐》在論述礦井通風(fēng)降溫基本理論的過(guò)程中，密切聯(lián)系礦井通風(fēng)降溫的實(shí)際，書中所列舉的實(shí)際工程，不一定是示范工程，僅是為了說(shuō)明基本理論的應(yīng)用方法。提高和發(fā)展礦井通風(fēng)降溫的科技水平，必須以堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)為支撐，這是在編寫本書過(guò)程中始終堅(jiān)持的觀點(diǎn)。

礦井通風(fēng)降溫理論與實(shí)踐作者簡(jiǎn)介

羅海珠，1962年8月生，江西吉水人，博士，研究員，煤炭研究總院沈陽(yáng)研究院黨委書記兼副董事長(zhǎng)。主持完成了國(guó)家“七五”至“十二五”規(guī)劃中的重大科研項(xiàng)目30余項(xiàng)，參與編寫并出版專著5部，在國(guó)內(nèi)期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文30余篇，參與制訂或修訂國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)5項(xiàng)，申請(qǐng)發(fā)明專利7項(xiàng)。獲國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)、三等獎(jiǎng)各1項(xiàng)，煤炭部科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)、三等獎(jiǎng)各1項(xiàng)，國(guó)家煤炭工業(yè)局安全生產(chǎn)科技獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)1項(xiàng)，煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、二等獎(jiǎng)2項(xiàng)。1995年獲孫越崎“優(yōu)秀青年科技獎(jiǎng)”，1996年被評(píng)為煤炭系統(tǒng)專業(yè)技術(shù)拔尖人才，1996年被評(píng)為“國(guó)家百千萬(wàn)人才工程”第一、二層次人才。1998年獲遼寧省首屆青年科技獎(jiǎng)，1999年獲國(guó)務(wù)院政府特殊津貼，2004年獲中國(guó)青年科技獎(jiǎng)。撫順市跨世紀(jì)優(yōu)秀青年專家、十佳科技英才、優(yōu)秀科技工作者。培養(yǎng)了一大批礦井火災(zāi)防控的優(yōu)秀科研人才，培養(yǎng)了碩士、博士研究生9名，是我國(guó)礦井火災(zāi)防控領(lǐng)域的學(xué)術(shù)帶頭人。

道路三維設(shè)計(jì)和可視化是科學(xué)計(jì)算可視化技術(shù)在道路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，道路的三維可視化設(shè)計(jì)就其功能而言應(yīng)包括設(shè)計(jì)過(guò)程的可視化及設(shè)計(jì)成果的可視化?！墩嫒S道路智能設(shè)計(jì)理論與方法實(shí)踐》系統(tǒng)地介紹了道路三維設(shè)計(jì)的理論方法。主要包括：真三維道路設(shè)計(jì)、真三維場(chǎng)景構(gòu)建方法、道路路基及設(shè)施建模方法、道路三維數(shù)據(jù)管理與組織、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、設(shè)計(jì)方法應(yīng)用。

《真三維道路智能設(shè)計(jì)理論與方法實(shí)踐》可作為從事公路、城市道路及有關(guān)道路工程的設(shè)計(jì)、研究人員的參考用書。

某礦地表工業(yè)廣場(chǎng)鳥瞰圖：

全礦三維通風(fēng)系統(tǒng)模型（含地表模型）

井下人員和設(shè)備布置：

火災(zāi)煙霧擴(kuò)散路徑分析

全礦井風(fēng)阻分布：

壓能圖：

主要能耗損失及占總通風(fēng)成本比例：

系統(tǒng)主要功能：

系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)功能

★ 包含真三維可視化圖形平臺(tái)，可進(jìn)行真三維通風(fēng)立體圖制作，完全兼容AutoCAD基礎(chǔ)圖形數(shù)據(jù)；

★ 新建礦山通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、解算和礦井風(fēng)流動(dòng)態(tài)模擬；

★ 生產(chǎn)礦山通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算，通風(fēng)現(xiàn)狀分析，通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整方案設(shè)計(jì)、分析，通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)流動(dòng)態(tài)模擬；

★ 任意風(fēng)路固定風(fēng)量、固定風(fēng)壓、礦井風(fēng)量按需分配解算及動(dòng)態(tài)模擬；

★ 動(dòng)態(tài)解算和模擬巷道貫通、新掘或廢棄巷道分支后通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)流分配；

★ 自動(dòng)根據(jù)風(fēng)量要求反算調(diào)節(jié)風(fēng)阻和調(diào)節(jié)風(fēng)窗面積，動(dòng)態(tài)模擬風(fēng)門、風(fēng)窗、密閉等通風(fēng)構(gòu)筑物設(shè)置和風(fēng)量調(diào)節(jié)效果;

★ 計(jì)算并動(dòng)態(tài)模擬井巷斷面或長(zhǎng)度變化后通風(fēng)系統(tǒng)的變化；

★ 輔助進(jìn)行短期和長(zhǎng)期通風(fēng)系統(tǒng)規(guī)劃；

★ 自帶主流風(fēng)機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)，可在風(fēng)網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上自動(dòng)進(jìn)行風(fēng)機(jī)選型，并進(jìn)行風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況點(diǎn)分析；

★ 支持對(duì)主輔扇、局扇建模和多級(jí)機(jī)站聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn)分析；

★ 可進(jìn)行風(fēng)機(jī)調(diào)速、反風(fēng)計(jì)算和動(dòng)態(tài)模擬；

★ 主要巷道經(jīng)濟(jì)斷面選型、風(fēng)網(wǎng)通風(fēng)經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)；

★ 動(dòng)態(tài)模擬井下煙霧、粉塵、有害氣體擴(kuò)散路徑和濃度，輔助進(jìn)行災(zāi)害預(yù)案制定和緊急情況處理；

系統(tǒng)高級(jí)功能

★ 可進(jìn)行礦井自然風(fēng)壓分析；

★ 支持礦井空氣可壓縮分析，在礦井空氣可壓縮性分析的基礎(chǔ)上基于風(fēng)流質(zhì)量流量進(jìn)行通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算，在考慮空氣密度變化的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)可自動(dòng)調(diào)整風(fēng)機(jī)特性曲線；

★ 可對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行全局優(yōu)化，推薦優(yōu)化模式下的關(guān)鍵巷道斷面尺寸，支持對(duì)高損耗風(fēng)路設(shè)計(jì)多種斷面尺寸并對(duì)相應(yīng)的通風(fēng)成本和通風(fēng)能力進(jìn)行曲線分析；

★ 井下風(fēng)溫、巖溫、空氣濕度計(jì)算，可對(duì)井下熱源、冷源和濕源進(jìn)行建模，可在三維可視化環(huán)境中實(shí)現(xiàn)對(duì)礦井加熱/降溫效果進(jìn)行定量分析；

★ 礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)通風(fēng)和污風(fēng)循環(huán)自動(dòng)檢測(cè)；

★ 基于“非穩(wěn)態(tài)算法”對(duì)井下火災(zāi)及火災(zāi)對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)產(chǎn)生的影響進(jìn)行定量分析，可對(duì)爆破除煙和瓦斯突出進(jìn)行動(dòng)態(tài)擴(kuò)散模擬分析；

★ 系統(tǒng)可進(jìn)行定制開發(fā)，平臺(tái)具備與安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)參數(shù)（如：CH4、CO、煙霧、風(fēng)壓等）進(jìn)行整合的數(shù)據(jù)接口；

★ 系統(tǒng)可根據(jù)礦山測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)，非常方便的對(duì)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行更新和調(diào)整。