徐麗麗（山西大同大學煤炭工程學院,山西 大同 037004）

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同發(fā)東周窯煤業(yè)公司礦井通風阻力測定及降阻分析

徐麗麗
（山西大同大學煤炭工程學院,山西 大同 037004）

摘 要：為了了解通風系統(tǒng)中通風阻力分布情況，以便降阻增風。本文基于能量守恒定律，利用礦井通風參數(shù)檢測儀JFY-2按測點測定法，并采用流體力學中的伯努利方程計算各測段的通風阻力。應用結(jié)果表明：該礦井通風阻力約為2880Pa，其中各盤區(qū)通風調(diào)節(jié)設(shè)施的阻力約為1900Pa。根據(jù)測定的數(shù)據(jù)結(jié)果，計算出礦井總風阻及等積孔大小，從而判斷出礦井通風難易程度。依據(jù)測定結(jié)果掌握礦井通風阻力分布情況，為今后通風系統(tǒng)改造和優(yōu)化提供準確數(shù)據(jù)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：通風阻力；礦井通風參數(shù)檢測儀；通風系統(tǒng)；降阻分析

0 引言

礦井通風阻力測定是礦井通風安全技術(shù)管理的重要工作之一，礦井通風系統(tǒng)對礦井生產(chǎn)和安全起著越來越大的作用。隨著礦井開采的逐步深入，各采掘工作面的增加，礦井主要通風機負荷增大，同時由于開采的地質(zhì)條件逐漸復雜，通風線路變長，導致通風阻力增大，及時測定礦井通風阻力，掌握其阻力分布情況，為礦井通風系統(tǒng)改造和優(yōu)化提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)顯得尤為重要。因此需要對通風網(wǎng)絡(luò)進行調(diào)整［1,2］。根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》的要求，在調(diào)整通風系統(tǒng)之前，必須掌握礦井通風阻力分布情況和礦井主要通風機的實際性能，為改善通風系統(tǒng)提供依據(jù)［3］。同發(fā)東周窯煤業(yè)公司由于采掘活動的不斷加大，礦井需風量也增大，因此礦井通風阻力也增大。為了減少礦井負壓對井下通風設(shè)施的影響，通過測定礦井通風阻力，了解通風系統(tǒng)中阻力分布情況，為降低礦井通風阻力提供科學依據(jù)。

1 同發(fā)東周窯煤業(yè)公司礦井概況

同煤同發(fā)東周窯煤業(yè)有限公司采用主斜井—副斜井—副立井—中央回風立井開拓方式。采用中央并列式通風，通風方法為機械抽出式，即在回風立井安裝了兩臺AGF606-3.8-1.8-2型主要通風機，其中一臺運轉(zhuǎn)，一臺備用（主扇功率為：2500Kw、風壓為：2750Pa、葉片角為：-100，主扇排風量為18187m3/min，外部漏風率0.6%，有效風量17247m3/min，礦井總進風量17985m3/min）。根據(jù)瓦斯涌出量預測可知礦井為瓦斯礦井，且取樣分析5#煤層屬自燃煤層，煤塵有爆炸危險性。目前該礦布置有2個回采工作面、8個掘進工作面生產(chǎn)。

2 礦井通風阻力測定

2.1 測定方法

《煤礦安全規(guī)程》第119條規(guī)定：新井投產(chǎn)前必須進行1次礦井通風阻力測定，以后每3年至少進行1次，在礦井轉(zhuǎn)入新水平或改變一翼通風系統(tǒng)后，都必須重新進行礦井通風阻力測定。

本次通風阻力測定利用礦井通風參數(shù)檢測儀JFY-2按測點測定法。其原理是將井下各測段空氣看作是不可壓縮理想氣體，采用流體力學中的伯努利方程［4-6］計算測段通風阻力。

將一臺礦井通風參數(shù)檢測儀留在基準點（副立井井口地面），每隔10min記錄1次大氣壓值，作為大氣壓力校正用；另一臺按事先擬定的測點測定絕對靜壓、空氣溫度、濕度，同時測定測段巷道斷面、風速等參數(shù)，直至測定完畢，回到基準點，如兩臺檢測儀讀數(shù)仍相等或讀數(shù)差與定基準點時相等，表明儀器性能良好，測定的數(shù)據(jù)可靠［7］。

本次測定分2個測定小組進行。地面組1人監(jiān)測并記錄大氣壓力的變化；井下組2-3人分別進行巷道斷面測量、風速測定，空氣溫度、濕度、測點絕對靜壓測定，并對上述基礎(chǔ)參數(shù)進行記錄。

2.2 測定內(nèi)容及所需儀器

測定全礦井通風網(wǎng)絡(luò)中主要風路的空氣狀態(tài)參數(shù)、巷道斷面參數(shù)、風速、測點絕對靜壓等參數(shù)，以計算通風阻力。

所需儀器：礦井通風參數(shù)檢測儀JFY-2，2臺；低、中、高速風表，各1臺；秒表 1臺；5米卷尺 1把。

2.3 測定路線選擇及測點布置

測定路線的選擇原則為：能夠反映礦井通風系統(tǒng)特征的最長通風路線作為主要測定路線，如其中有采、掘工作面等。其它通風路線則列為輔測路線。

根據(jù)目前該礦井的生產(chǎn)布局，選擇的測定路線如下：

主測路線：1-20-43-44-21-22-23-25-56-45-46-48-49-50-51-52-73-27-42-53-12-54-30-55

輔測路線：15-16-32-34-17-18

礦井通風網(wǎng)絡(luò)圖見圖1所示。

2.4 測定步驟

（1）測定前的準備。1）確保儀器性能完好；2）測定人員預先熟悉測定路線；（2）現(xiàn)場測定。1）定基準點。將2臺氣壓計同時在基準點（副立井井口地面）讀數(shù)，并記下讀數(shù)時間；2）測定。根據(jù)通風阻力理論計算依據(jù)，計算出同發(fā)礦井通風阻力。

3 測定結(jié)果分析

3.1 通風阻力測定誤差分析

式中：h-系統(tǒng)實測通風阻力，pa；h1-通風機房水柱計讀數(shù)，pa。

同發(fā)東周窯礦井通風阻力約為2800Pa；而主扇通風機房水柱計讀數(shù)為2750pa，代入上述計算公式得出通風阻力測定誤差為4.5%小于允許極限值5%，結(jié)果表明測定數(shù)據(jù)合理可靠。

3.2 礦井總風阻及等積孔計算

礦井總風阻與等積孔是反映礦井通風難易程度的指標，總風阻值越大，等積孔越小表明礦井通風越困難。

A——等積孔 m2；H——礦井通風總阻力 pa；測定值為2880Pa；

Q——礦井主要通風機總排風量 m3/s；測定值為303.11 m3/s。

從上述計算結(jié)果得出：同發(fā)礦井總風阻為0.0304 N·s2/m8＜0.355 N·s2/m8，等積孔為6.72m2＞2m2，因此礦井屬于通風容易。

3.3 礦井通風阻力分布情況

同發(fā)礦井各盤區(qū)通風調(diào)節(jié)的阻力約為1600Pa-1900Pa, 約占整個礦井通風阻力的66.7%；總回風巷與回風立井的阻力為552Pa，約占整個礦井通風阻力的19.1%；而其它巷道通風阻力較小。各巷道斷面無明顯變化且無雜物堆積，因此對通風系統(tǒng)改造及優(yōu)化首先在保證風量穩(wěn)定的前提下改善各盤區(qū)通風調(diào)節(jié)設(shè)施。

4 通風系統(tǒng)優(yōu)化

4.1 改造通風設(shè)施

由礦井通風系統(tǒng)圖可知：同發(fā)礦井一采區(qū)、南部采區(qū)、三采區(qū)、二采區(qū)、西部采區(qū)屬于并聯(lián)通風。由并聯(lián)風路特性可知：一采區(qū)、南部采區(qū)、三采區(qū)、二采區(qū)、西部采區(qū)風路阻力相等。

通過上述通風阻力測定結(jié)果可知：同發(fā)礦井通風阻力為2880Pa左右。一采區(qū)、南部采區(qū)、三采區(qū)、二采區(qū)、西部采區(qū)的調(diào)節(jié)阻力為1600Pa-1900Pa，約占整個礦井通風阻力的66.7%；總回風巷與回風立井的阻力為552Pa，約占整個礦井通風阻力的19.1%；而其它巷道阻力較小，且斷面變化較小，且在井下實測過程中沒有發(fā)現(xiàn)雜物堆積嚴重地方。因此通過改造通風調(diào)節(jié)設(shè)施以降低通風阻力，即同時放大一采區(qū)、南部采區(qū)、三采區(qū)、二采區(qū)、西部采區(qū)的回風調(diào)節(jié)。

4.2 增加并聯(lián)巷道

由阻力計算公式：h=Q2×R可知：降低礦井配風量可降低通風阻力，降低礦井配風量增加并聯(lián)巷道。目前，同發(fā)礦井西回二巷與南回二巷已全斷面貫通，但沒有構(gòu)筑成通風系統(tǒng)，整條巷道不能夠作為回風巷而成為漏風巷道。因此，在西回二巷與南回二巷中間構(gòu)筑兩道風橋橫穿西膠帶巷與西輔運巷并與西回風巷貫通，使其構(gòu)成通風系統(tǒng)，不僅降低西回風巷、南回風巷的風量，同時也降低西部風橋的配風量從而降低礦井通風阻力。

5 結(jié)論

（1）通過利用礦井通風參數(shù)檢測儀測定測點通風參數(shù)，采用伯努利方程計算出礦井通風阻力約為2880Pa；并掌握了礦井通風阻力分布情況：各盤區(qū)通風調(diào)節(jié)阻力約占整個阻力的67%，總回風巷與回風立井的阻力為552Pa，約占整個礦井通風阻力的19.1%，而其它巷道通風阻力較小，為礦井通風系統(tǒng)改造及優(yōu)化提高基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料；（2）基于通風阻力測定結(jié)果，得出礦井總風阻為0.0304 N·s2/m8，等積孔為6.72m2判斷出礦井屬于通風容易；（3）基于阻力分布情況，通過放大各盤區(qū)通風調(diào)節(jié)面積及新增并聯(lián)巷道來降低通風阻力，以達到降阻增風作用。

參考文獻：

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項目：山西省科技攻關(guān)項目（20100322013）；校青年科學研究項目（2015Q14）

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.12.106

作者簡介：徐麗麗（1987-），女，山東青島人，碩士研究生，助教，研究方向：安全工程。