УДК 004.422.8:622.4 Б.Н. Калиев, С.Д. Каменский, А.И. Протасьева (ТОО «Казгипроцветмет»)

УДК 004.422.8:622.4
Б.Н. Калиев, С.Д. Каменский, А.И. Протасьева (ТОО «Казгипроцветмет»)
ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС «VE – ВЕНТИЛЯЦИЯ»
Системы вентиляции современных шахт характеризуются большой
протяженностью выработок, сложностью вентиляционных сетей, большой
мощностью главных вентиляторов. Особенностью горного производства
являются постоянно меняющиеся условия работ. Горные инженеры должны
предвидеть эти изменения и в короткие сроки принимать правильные решения
по обеспечению рабочих мест требуемым количеством воздуха.
Длительная эксплуатация месторождений и погоня за требованиями
рыночной коньюктуры отрицательно сказываются на организации
эффективного проветривания горных выработок, могут приводить к
хаотичному распределению воздуха в сети выработок вплоть до полной потери
управления вентиляцией. От выбора эффективного вентиляционного режима
зависит жизнь и здоровье людей, находящихся в шахте.
Схема проветривания горных выработок и режимы вентиляционных
установок во многом определяют безопасные условия труда под землей,
сказываются на производительности труда рабочего персонала и затратах
предприятия. При регулировании воздухораспределения в горных выработках
необходимо заранее предусматривать последствия принимаемых решений.
Знания, опыт и интуиция специалистов должны опираться на результаты
математического моделирования физических процессов.
Шахтные вентиляционные сети, в основном, являются сложными
диагональными сетями. Число их ветвей превышает 500 (а иногда и 1000).
Движение и распределение воздуха в них описывается сотней узловых и
контурных уравнений, которые решаются с помощью приближенных методов.
Большой объем вычислительных работ ограничивает применение таких
методов для расчета вентиляционных сетей.
Специалистами ТОО «Казгипроцветмет» разработан программный
комплекс «VE – Вентиляция» по расчету распределения воздуха в
вентиляционных сетях, с помощью которого можно просчитать оперативное и
перспективное распределение воздуха по рабочим участкам шахт.
Применение данной программы позволяет проводить объективный
анализ состояния вентиляции при любых изменениях технологии (в т.ч. на
стадии проектирования) и может определить возможность существенного
снижения
производительности
отдельных
вентиляторов
главного
проветривания без ущерба обеспечения воздухом рабочих мест.
Программа позволяет вносить любые изменения в топологию сети,
имитирует установку вентиляционных перемычек, дверей, вентиляторов.
Результаты расчета могут быть представлены в табличном виде и при
необходимости выведены на печать.
Программный комплекс «VE – Вентиляция» включает следующие
взаимосвязанные компоненты:
 программное обеспечение для решения прикладных задач;
 графический редактор для создания, корректировки базы данных
(компьютерных схем вентиляционных сетей шахт) и наглядного
представления результатов расчета;
 систему управления базой данных;
 справочно-информационные базы данных расчета и уточнения
параметров вентиляторов, аэродинамических сопротивлений горных
выработок и вентиляционных сооружений и т.д.;
 генератор табличных расчетов;
 программа для печати схем вентиляции шахт и их фрагментов;
 алгоритм расчета распределения воздуха;
 вспомогательные приложения и команды, облегчающие работу
оператора.
Программный комплекс позволяет решать следующие главные задачи:
 обеспечение безопасных условий труда;
 обработка депрессионных съемок;
 проверка обеспеченности объектов проветривания необходимым
количеством воздуха;
 расчет аэродинамических сопротивлений и параметров источников
тяги главных вентиляторных установок, вентиляторов местного
проветривания;
 расчет общешахтного баланса воздуха;
 расчет воздухораспределения в сети горных выработок с
возможностью задания фиксированных параметров потока;
 регулирование воздухораспределения в целях обеспечения объектов
проветривания в сети необходимым расходом воздуха с расчетом
параметров регуляторов и вентиляторов.
Работа с программным комплексом сводится к выводу на экран
диалоговых окон с информацией об элементах шахтной вентиляционной сети и
определенным операциям с ней, проведению расчетов по заданным алгоритмам
и представлению результатов в графическом или табличном виде.
Базовым является расчет естественного распределения воздуха в сети.
Направления и величины потока воздуха в каждой ветви при нормальных
условиях применяются в решении практических задач.
Для расчета достаточно задать вместе с топологией вентиляционной сети
аэродинамические сопротивления выработок и параметры источника тяги.
Значения сопротивлений задаются или рассчитываются встроенной
программой на основе депрессионной съемки вентиляционной сети рудника.
Самая трудоемкая и ответственная операция – первоначальное
построение вентиляционной схемы с занесением основных аэродинамических
характеристик узлов и ветвей (создание базы данных по руднику). Какие-либо
ограничения на максимальное число ветвей, узлов, вентиляторов и т.д.
отсутствуют.
Графический редактор позволяет представлять вентиляционную схему
как на плоскости, так и в пространстве, задание узлов выполняется в
координатах Х, Y, Z. Для упрощения создания вентиляционной сети
обеспечивается возможность использования базы данных из программ DATAMINE и Auto CAD.
Программный комплекс «VE – Вентиляция» легко адаптируется к
условиям конкретного предприятия, будь то шахта, рудник или проектная
организация.
По заданию заказчика могут быть разработаны дополнительные модули
программы для специфических условий, например, можно дополнить
программный комплекс модулем расчетов проветривания районов массовых
взрывов на руднике с динамикой разубоживания газообразных продуктов
взрыва во времени.
Разрабатываются новые задачи, новые средства графического редактора,
оптимизируются математические методы.
Решаемые программным комплексом вопросы являются актуальными
для действующих и проектируемых рудников.
Казгипроцветметом проведена презентация программы для специалистов
Казцинка, и в настоящее время проводятся испытания по адаптации программы
к промышленным условиям Малеевского и Тишинского рудников АО
«Казцинк».
Компьютерное моделирование с помощью программного комплекса «VE
– Вентиляция» обеспечит горных инженеров эффективным и доступным
средством при разрешении проблем проветривания горных выработок,
позволит производить расчеты распределения воздуха в сети горных выработок
на ближайшую перспективу.
На основании расчетов будут приниматься рациональные, в том числе и
по материальным затратам, технические решения.
Программа позволит решать задачи проектирования подземных
вентиляционных сетей, выбирать необходимые вентиляторы, уточнять схемы
проветривания.
Таким образом, универсальный программный комплекс «VE –
Вентиляция» может широко и эффективно использоваться при проектировании
и эксплуатации предприятий цветной и черной металлургии, в оперативной
работе пылевентиляционных служб рудников, в специальных подразделениях
военизированных горноспасательных отрядов.