矿井通风系统是矿井生产系统的重要组成部分,其稳定性分析是矿井日常通风管理的重要内容。随着矿井采掘工作的不断推进,矿井通风系统实际上是一个动态的、复杂的系统,并受多种因素的影响,因而风网结构也不断发生改变。若能在风网结构变化前,对井下风流和风机工况情况进行仿真模拟,分析风网结构稳定性,对保障矿井安全生产具有十分重要的意义。本文运用理论分析、现场实测和数值模拟等研究方法,对矿井通风系统稳定性与仿真模拟进行了深入研究。(1)采用理论研究与数值模拟方法,分析矿井角联风网的风流稳定性,得出了风阻变化对风网风量的影响规律,绘制了风量随风阻变化的曲线。以分段函数模型描述曲线变化特性,将曲线划分为风阻调节灵敏区、迟钝区和无影响区。若风阻调节在灵敏区内,则风量变化是明显的。而一旦风阻调节进入迟钝区或无影响区,风量变化不明显,难以达到调风目的,这就是造成矿井调风困难的主要原因。(2)通过分析矿井通风机运行情况,得出了通风机运行时工况点在坐标系中可能出现的位置和不稳定运行条件,提出了一种基于最小一乘准则求解矿井通风机特性曲线的方法,并对通风机实测数据进行曲线拟合。与传统的算法相比,最小一乘法拟合的曲线方程出现了多个零偏差点,总偏差、平均偏差和总偏差率均小于最小二乘法,曲线受异常点的影响小,拟合精度高,更接近矿井实际情况。(3)推导了等效风网特性曲线坐标方程,在此基础上分析了多风井通风系统的稳定性。结合最小功耗理论,得到了多风井通风系统的最佳分风方案为自然分风,即各通风机工作风路的风压相等。在多风井风网结构中,通过风阻调节使各风井排风量接近自然分风风量,可以有效的降低矿井通风能耗。(4)全面测定了芝兰冲煤矿目前通风状态下的通风参数,掌握了矿井通风现状,得到了矿井主要通风巷道的摩擦阻力系数、风阻值、井巷阻力分布、风机性能曲线、矿井自然风压和矿井通风难易程度。经检验,通风测定结果相对误差小于5%,满足工程要求,数据真实可靠。(5)创建了芝兰冲煤矿Ventsim三维通风动态仿真模拟系统模型,对通风现状进行了仿真模拟,模拟结果真实可靠。模拟系统可为芝兰冲煤矿日常通风管理、深部开拓巷道贯通后的风量预测和通风系统优化改造等提供必要的技术支持和决策参考。