王前进 杨春雨 马小平 张春富 彭思敏

主通风机切换过程(Main fan switchover process,MFSP)被广泛用来保证矿井的持续安全生产[1].矿井必须配有成对的主通风机,采用轮流运行的工作模式.其中,运行的一台叫工作主通风机,另一台叫备用主通风机.井下供给风量作为主通风机切换过程的关键运行指标,对井下作业影响很大,因此有必要对其进行实时监测,保证主通风机切换过程的平稳运行以提供充足的井下供给风量.然而,由于恶劣的井下工作环境,取压孔容易出现堵塞现象,导致无法实时准确地监测井下供给风量状态.另外,堵塞的取压孔必须等到大周期(一般半年或一年一次) 的主通风机检修才能进行取压孔的清理.因此有必要建立井下供给风量的准确可靠性模型,为矿井值守人员提供井下工作状况和供给风量信息.

目前井下供给风量模型主要分为两大类:机理模型和数据驱动模型.主通风机切换过程涉及到两大动力源的过渡,涉及到 4 个风门的切换,涉及到井下供给风流的控制等.因此,井下供给风量机理模型包括:主通风机模型可用其特性曲线来表示[2];对于风门支路,首先通过数据拟合方法建立风门风阻与风门开度之间的非线性关系,再采用定常[3-4]或非定常[5-6]不可压缩Navier-Stokes 方程来建模;对于地下矿井,由于复杂多变的井下工作环境和错综复杂的网络布局以及频繁变化的设备状态,难以建立模型.通常首先将其近似为一个长度确定的……