新力煤礦礦井通風阻力研究

黃曉強 ，徐素國

（1.太原理工大學 采礦工藝研究所，太原 030024；2.潞安職業(yè)技術學院，山西 潞安 037601）

測定礦井通風阻力是礦山通風安全技術管理工作的重要手段之一。提供通風阻力的測定基礎數(shù)據(jù)，是實現(xiàn)科學管理和科學決策的重要組成。為了認真落實《煤礦安全規(guī)程》第119條規(guī)定：新井投產前應進行1次通風阻力測定，以后每3 a至少進行1次；在礦井轉入新水平或改變一翼通風系統(tǒng)后，都必須重新進行通風阻力測定。通過測定及了解礦井通風系統(tǒng)狀況、通風風量分配、通風阻力分布、風機運行工況、風機功耗等，為實現(xiàn)通風科學管理、通風系統(tǒng)改造調整、優(yōu)化技術措施的制定實施提供可靠的基礎數(shù)據(jù)。

1 礦井概況

山西沁新煤焦股份有限公司的新力煤礦，位于沁源縣王陶鄉(xiāng)任家莊東北。井田面積1.487 km2，批準開采1號、2號、3號煤層，現(xiàn)開采2號優(yōu)質主焦煤，設計生產能力150 kt/a。礦井通風為中央并列式的抽出式。主斜井進風，副斜井回風。主要采用BK-4NO13軸流式風機，功率55 kW，風量840～2 220 m3/min，風壓240～1 500 Pa，共 2臺，一臺工作，一臺備用。采用軸流式通風機反轉反風。掘進工作面各用1臺YBT51-2型局部通風機壓入式通風。硐室均用新鮮風流擴散通風。

2 通風阻力測定方法

1）觀測方法：本次測定采用氣壓計基點法，將一臺氣壓計放在井上或井下某基點處，每隔一定時間測取氣壓讀數(shù)，并記錄測定時間以監(jiān)測地面大氣壓力的變化，進而對井下測定的氣壓數(shù)據(jù)進行校正；另一臺氣壓計沿事先選好的路線逐點測定氣壓值，并記錄測定時間。采用基點法測定時兩測點間的通風阻力h12算式為：

式中：K1、K2分別為兩臺測定氣壓計的校正系數(shù)；Pc1、Pc2分別為基點校正氣壓計在測定氣壓計讀數(shù)測值時的讀數(shù)，Pa；PR1、PR2分別為測量氣壓計在上風測點和下風測點的讀數(shù)，mmH2O；ρ1、ρ2分別為測段前、后測點的空氣密度，kg/m3；V1、V2分別為測段前、后測點的風速，m/s；g 為重力加速度，m/s2；Z1、Z2分別為測段前、后測點的標高，m。

2）觀測儀器儀表

測定通風阻力使用的觀測儀器儀表,如表1所示。

3 測區(qū)布置

1）測點布置原則上按分風點和匯風點選擇，但對風量變化不大、距離相近的巷道，對阻力測定影響不大的節(jié)點進行了合并。測點選擇時，還考慮了風門等設施的影響。全礦通風測點布置有通風系統(tǒng)圖，測定路線一般按風流路線順序測定。

2）根據(jù)測定布置原則和選取要求，結合井下實際生產狀況，布置測點共14個。由于礦井通風系統(tǒng)簡單，只需布置一條測量路線：1—主斜井—2—軌道運輸巷—3—軌道運輸巷—4—軌道運輸巷—5—軌道下山—6—聯(lián)絡巷—7—運輸順槽—8—工作面—9—回風順槽—10—采區(qū)回風巷—11—回風大巷—12—回風斜井—13—風硐—14。

表1 測量儀器儀表

3）本次通風阻力測定分成2個小組：基點測定組和井下測定組?；c組設在主井井口，人員1～2人觀測地面氣壓變化，每隔5 min讀數(shù)，記錄一次氣壓值。井下小組，按規(guī)定的測線逐點巡回測量，共5人。①由經驗豐富、熟悉系統(tǒng)的技術人員負責測量時帶路找點、協(xié)調工作、核查巷道風流方向。②測氣壓1人，測壓時要將氣壓計位于交叉點處的標高測點上；安好儀器后，待氣壓示值穩(wěn)定后讀取測點氣壓值。③測風1人，測風時要求測風斷面選在風流穩(wěn)定、斷面規(guī)整的巷道內，每個斷面測風至少2次，風表讀數(shù)誤差應不超過最大值的5%，否則重測。④測斷面積1人，用鋼卷尺量取巷道全高和中心寬度。⑤記錄1人，要求記錄井下測量的全部數(shù)據(jù)：巷道風向，斷面形狀及支護方式，局部阻力物，并根據(jù)現(xiàn)場實際修正測點巷道風流關系草圖。

4 觀測數(shù)據(jù)處理及結果分析

1）測量過程中，雖然盡可能在風流穩(wěn)定的條件下進行，但絕對穩(wěn)定是不可能的。實際上受生產作業(yè)、運輸、人為違章等因素，井下風流是波動的，有時很不穩(wěn)定。測量時間越長，受系統(tǒng)變化干擾難免。但可認為，在較短時間內系統(tǒng)保持穩(wěn)定的概率較大，因此測量過程中盡可能縮短兩點測量的時間差，并盡可能用同一臺氣壓計測量。在對全礦測量數(shù)據(jù)處理后，要對礦井風網(wǎng)的風量和壓力分布進行驗證性解算。

2）根據(jù)測定的基礎數(shù)據(jù)，需按下式進行通風阻力Hz計算：

根據(jù)計算結果分別計算出通風阻力和百米風阻。

3）通風阻力測定結果的校驗：在地面扇風機房安設一臺壓差計，測出該點的相對靜壓，再用風表測出該處的平均風速，求出動壓；再根據(jù)進、回風側的空氣平均重率計算出自然風壓，以之與阻力測定的累計全礦井通風阻力相比較，誤差不得大于5%。自然風壓=-0.1 Pa。實際礦井通風阻力=扇風機房“U”型管讀數(shù)-風硐動壓+自然風壓=1 300-35.2+（-0.1）=1 264.7Pa。測定累計通風阻力=1 265.3 Pa。相對誤差=（1 264.7-1 265.3）/1 264.7=-0.05%。絕對值小于5%，滿足精度要求，因此測定結果是可靠的。

4）表2看出：進風段通風阻力較小，為119.1 Pa，進風段通風阻力的大小決定于支護方式，此處支護方式以錨噴支護為主，是減小通風阻力的主要決定因素。用風段通風阻力為476.5 Pa，為進風段阻力的4倍，用風段風阻增大的原因是設備布置方式、人為增大了通風阻力，設備的合理布置，有利于減小通風阻力?；仫L段通風阻力為669.6 Pa，此段通風阻力增大的主要原因是通風線路末端，風流速度降低，導致通風阻力增大。

表2 各段通風阻力匯總表

5 結束語

①礦井通風系統(tǒng)為“兩進一回”，回風系統(tǒng)通風阻力大，占總阻力的52.9%。主要原因為：回風路線長、斷面小、拐彎多、通風阻力大。建議礦方對回風系統(tǒng)進行改造，擴大巷道斷面、增回并聯(lián)風路等方法，減小通風阻力。②礦井有效風量率低。原因是漏風地點較多，未及時封堵。建議對所有廢舊巷道進行永久密閉。③礦井角聯(lián)巷道多，應加強管理：設置風量測點和瓦斯等有害氣體檢查點，定期進行檢查；對不用的巷道進行及時封閉。

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