矿井高效率通风机站结构及其通风性能的研究

In order to solve the low efficiency problem of fan station due to fan station's large local ventilation resistance and the huge difference between the local ventilation resistance of design and the real local ventilation resistance of operation in the mine multiple fan station ventilation system, based on similarity theory to make similar simulation experiment devices of single ventilation wall and double ventilation walls mine fan station, the comprehensive study methods of field investigation, theoretical analysis, orthogonal laboratory simulation experiments and the numerical calculation of FLUENT are adopted. In accordance with the hydrodynamics and ventilation theory and similar simulation theory, on the basis of studying the efficiency of mine ventilation station and its main influence factors, the study aims to research the structure and its parameter determination method as well as the ventilation performance(including the selection criteria of local resistance coefficient and the appropriate ventilation parameters, etc.) in single ventilation wall mine fan station. In light of the study of the form and determining method of parameters on single ventilation wall mine fan station paralleled to develop into a high-efficiency double ventilation wall mine fan station, the structure and its parameter determination method as well as the ventilation performance are studied in double ventilation wall mine fan station. The study has a critical influence on theoretical and practical aspects，not only for the structural design and reasonable use of high-efficiency ventilation fan but also for ensuring the safety and economic ventilation in ventilation system of mine multiple fan station. It has a broad prospect for application.

为了解决矿井多级机站通风系统运行中由于机站局部阻力过大导致的机站效率太低、矿井多级机站通风系统设计中计算的机站局部阻力与实际情况相差较大的问题，借助按照相似理论制作的矿井单风墙以及双风墙机站相似模拟实验系统，采用现场调查、理论分析、实验室正交模拟实验和FLUENT数值计算相结合的综合研究方法，依据流体力学原理、通风理论和相似模拟理论，在研究矿井通风机站效率及其主要影响因素基础上，进行矿井单风墙机站的结构及其参数确定方法以及通风性能（主要包括机站局部阻力系数选取标准以及适宜的通风参数等）的研究；在研究矿井单风墙机站并联组成双风墙高效率机站的形式及其并联参数确定方法基础上，进行矿井双风墙机站的结构及其参数确定方法以及通风性能的研究。该项研究，对于矿井多级机站通风系统中高效率通风机站的结构设计以及合理使用，确保矿井多级机站通风系统的安全与经济通风，均具有重要的理论与现实意义，其应用前景广阔。

矿井多级机站通风技术已日趋成熟并广泛应用于一些新建矿山和扩建矿山，而矿井通风机站是矿井多级机站通风系统的基本通风单元，也是矿井局部风量调节——带风墙辅助通风机调节法的调节设施。为了解决矿井多级机站通风系统在运行中由于机站局部阻力过大导致的机站效率太低、在设计中计算的机站局部阻力与实际情况相差较大引起的风量分配不符合用风要求的问题，本项目在研究矿井通风机站通风效率及其主要影响因素基础上，进行矿井单风墙机站的结构及其参数与通风性能研究，在研究矿井单风墙机站并联组成双风墙机站的形式及其并联参数基础上，进行矿井双风墙机站的结构及其参数与通风性能研究。. 研究表明，机站结构形式一般有直巷道型和扩帮巷道型。直巷道单风墙单风机高效率机站，可按集流器和扩散器优化原理进行结构设计。扩帮巷道单风墙单风机高效率机站，进风段渐扩角为13°，进风过渡段长度以满足设备空间为限；风机扩散器出口风流打帮时，出风段最优收缩角为45°。. 直巷道双风机单风墙机站，风机的合理间距系数为0.445；在风机扩散器扩散角为15.9°时，最佳长度为1.265倍的风机叶片直径。. 扩帮巷道双风机并联单风墙机站，无论单侧或双侧扩帮，进风、出风过渡段长度均应达到5倍的进风巷道宽度。. 三风机并联双风墙机站结构，可以看作是两个单风墙机站并联组成，其隔板分隔原巷道断面比应与风量比一致，并根据巷道、风机以及各附属装置结构参数确定风墙最佳错开距离。. 机站局部阻力系数可按照机站出风段与进风段局部阻力系数之和来计算，并引入不同条件下的机站局部阻力系数综合校正系数Kc来修正。因机站局部阻力主要以出风段为主，因此可以以风机间距、扩散器结构参数和巷道摩擦阻力系数作为主要影响因素来确定Kc。. 该项研究，对于矿井多级机站通风系统中高效率通风机站的结构设计以及合理使用，确保矿井多级机站通风系统的安全与经济通风，均具有重要的理论与现实意义，其应用前景广阔。