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      煤礦通風(fēng)阻力偏高的原因分析及解決對策

      2017-03-27 19:59:40朱思超朱思洋
      科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2017年4期
      關(guān)鍵詞:解決對策煤礦

      朱思超+朱思洋

      摘 要:自我國社會(huì)主義市場經(jīng)濟(jì)體制確立以來,市場經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,煤炭事業(yè)獲得了良好的發(fā)展前景。煤炭開采事業(yè)在發(fā)展中,淺層煤炭資源逐漸枯竭,逐漸進(jìn)入到深井作業(yè)階段,這就對煤炭開采技術(shù)和工藝提出了更高的要求。在煤炭開采中,安全是一個(gè)永恒不變的核心內(nèi)容,但是由于行業(yè)自身特性,危險(xiǎn)系數(shù)較大,巷道變形或是支護(hù)結(jié)構(gòu)損壞等現(xiàn)象很容易誘發(fā)嚴(yán)重的安全事故,威脅到井下作業(yè)人員生命安全。文章主要就煤礦通風(fēng)阻力偏高原因進(jìn)行分析,結(jié)合實(shí)際情況,提出合理的解決對策。

      關(guān)鍵詞:煤礦;通風(fēng)阻力;原因;解決對策

      礦井作業(yè)中,為了確保開采活動(dòng)的順利開展,保障人員生命安全,需要提供充足的新鮮空氣,空氣沿著巷道在井下流動(dòng)中,由于風(fēng)流自身的慣性和粘滯性,或是巷道墻壁對風(fēng)流的阻礙,很容易形成不同程度上的風(fēng)流阻力,也是導(dǎo)致風(fēng)流能量損失的主要原因?;诖?,針對此類問題,在礦井設(shè)計(jì)中按照風(fēng)口流動(dòng)方向,借助礦井通風(fēng)壓力實(shí)現(xiàn),促使通風(fēng)壓力和通風(fēng)阻力相互作用,了解到礦井需要的空氣流動(dòng)壓力,做好井下通風(fēng)設(shè)計(jì)。由此看來,加強(qiáng)煤礦通風(fēng)阻力偏高原因和對策分析是必然選擇,有助于為后續(xù)工作開展提供參考依據(jù)。

      1 礦井通風(fēng)阻力測定

      1.1 測定風(fēng)阻

      井下風(fēng)阻的測定可以充分反映出井下巷道通風(fēng)特性,后續(xù)的問題分析均和這一參數(shù)存在密切聯(lián)系。風(fēng)阻力的測量,主要是包括測量巷道通風(fēng)阻力和風(fēng)量,以此來確定標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)阻值,作為礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)的重要參考數(shù)據(jù)資料。這種測量方式可以有效降低風(fēng)量和風(fēng)壓變化帶來的影響,但是對于測定數(shù)值精準(zhǔn)度要求較高,所以,可以分為不同個(gè)小組逐段進(jìn)行,力求測定數(shù)值更加精準(zhǔn)。巷道斷面和支護(hù)方式不斷變化,只需要測算一次即可,只有在發(fā)生顯著的變化情況下才需要重新測定。對于掘進(jìn)作業(yè)所使用的風(fēng)筒,標(biāo)出標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)阻作為備用[1]。

      1.2 測算摩擦阻力系數(shù)

      巷道支護(hù)方式對于巷道作業(yè)安全影響較大,不同的井巷,摩擦阻力系數(shù)同樣存在一定差異。為了更好地適應(yīng)礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)要求,通過測量通風(fēng)阻力和風(fēng)量,可以獲得不同類型井巷的摩擦阻力系數(shù),編輯成表格,作為基本資料。摩擦阻力系數(shù)測算精準(zhǔn)度要求同樣較高,需要工作人員嚴(yán)格遵循規(guī)范要求,更加細(xì)致地開展工作。

      1.3 通風(fēng)阻力分配情況測量

      為了可以有效解決通風(fēng)阻力偏高問題,可以選擇沿著通風(fēng)阻力大的路線,盡可能在短期內(nèi)測量各個(gè)區(qū)段通風(fēng)阻力,得出線路上通風(fēng)阻力的分配情況,不同區(qū)段通風(fēng)阻力存在一定程度上的波動(dòng),所以實(shí)際測量工作中需要分為多個(gè)小組,分段開展測量作業(yè)[2]。

      2 礦井通風(fēng)阻力產(chǎn)生的原因

      2.1 局部阻力產(chǎn)生的原因

      井下風(fēng)流洞施工過程中,由于巷道墻壁條件的變化,風(fēng)流也會(huì)在局部地區(qū)受到局部阻力影響,如斷面突然變化、風(fēng)流分叉等問題帶來的影響,致使風(fēng)流流速大小、方向和分布出現(xiàn)變化,致使風(fēng)流可以產(chǎn)生較強(qiáng)的沖擊力,造成風(fēng)流能量的損失,形成更加均勻穩(wěn)定的風(fēng)流,在經(jīng)過局部地點(diǎn)帶來的能量損失,稱之為局部阻力。井下巷道變化多樣,局部阻力點(diǎn)較多,巷道斷面可能突然擴(kuò)大或是縮小,巷道的轉(zhuǎn)彎以及交叉等,均會(huì)帶來不同程度上的局部阻力[3]。

      2.2 正面阻力產(chǎn)生的原因

      井下巷道中存在的物體,風(fēng)流流動(dòng)中會(huì)從這些物體周圍繞過,這時(shí)就產(chǎn)生了附近阻力作用,而這種阻力就是正面阻力。礦井內(nèi)產(chǎn)生正面阻力的物體較為多樣,諸如,煤炭開采機(jī)械設(shè)備、運(yùn)輸車、電動(dòng)機(jī)車、坑木堆和其他器材設(shè)備等,均是產(chǎn)生正面阻力的物體。產(chǎn)生正面阻力的物體盡管十分多樣,但是引起風(fēng)流能量正面損失的本質(zhì)是相同的。風(fēng)流從正面阻力物體的周圍繞過,風(fēng)流速度和大小發(fā)生變化,出現(xiàn)渦流紊亂現(xiàn)象,進(jìn)而造成風(fēng)流能量損失。

      2.3 礦井通風(fēng)阻力計(jì)算方法

      對于礦井通風(fēng)阻力的計(jì)算方法來看,可以選擇以下公式實(shí)現(xiàn):

      其中Hf表示摩擦阻力,Rf則表示巷道摩擦風(fēng)阻,?姿表示風(fēng)流沿途的阻力系數(shù),?籽表示空氣密度,L為井下巷道總長度,U為巷道周長,S為巷道斷面面積,Q則是巷道風(fēng)量。公式中含有多個(gè)要素,其中包括空氣密度、斷面面積和井巷長度等等。如果在測量得到了上述準(zhǔn)確的參數(shù),可以充分反映出礦井通風(fēng)難度。從上述公式中不難看出,礦井通風(fēng)風(fēng)流紊亂情況下,摩擦阻力和風(fēng)量之間存在密切聯(lián)系。

      3 降低井巷通風(fēng)阻力的對策

      煤礦井下開采作業(yè)中,如何能夠有效降低井巷通風(fēng)阻力,有助于保證井下作業(yè)人員的生命安全,開采作業(yè)活動(dòng)能夠有序開展,提升開采質(zhì)量和安全。無論是礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)還是生產(chǎn)礦井通風(fēng)技術(shù)管理,都應(yīng)該提高對礦井通風(fēng)阻力的認(rèn)知水平和重視程度,盡可能降低礦井通風(fēng)阻力[4]。但是由于礦井通風(fēng)系統(tǒng)阻力受到阻力線路上的摩擦阻路和局部阻力因素影響,所以,在確定降低通風(fēng)阻力對策之前,需要了解到井下通風(fēng)阻力路線分布情況,找到最大的阻力分支,結(jié)合實(shí)際情況,尋求合理的降低通風(fēng)阻力措施,為后續(xù)煤礦開采活動(dòng)有序開展提供堅(jiān)實(shí)的保障。

      3.1 降低井巷摩擦阻力的措施

      (1)減少摩擦阻力系數(shù)。在礦井通風(fēng)阻力設(shè)計(jì)中,應(yīng)該盡可能選擇摩擦阻力系數(shù)較小的支護(hù)方式,在施工中樣遵循施工要求進(jìn)行作業(yè),保證礦井巷掐你隔壁光滑、平整,確保工程施工質(zhì)量。一般情況下,有砌碹巷道阻力之較小,只要支架巷道的1/3左右,不同的巷道選擇而不同的支護(hù)方式,而對于一些服務(wù)年限較久的巷道則是選擇砌碹支護(hù)方式;錨噴支護(hù)的巷道,則是選擇光爆工藝,采用合理的支護(hù)工藝,確保支架整齊,也可以通過使用背板來背頂。(2)保證足夠空間的井巷斷面。在井巷斷面設(shè)計(jì)中,其他參數(shù)保持不變,井巷斷面在原有基礎(chǔ)上擴(kuò)大33%,可以有效降低R局部阻力值50%,井巷通過一定風(fēng)量時(shí),巷道阻力和風(fēng)流能量消耗可以減少50%。但是需要注意的是,斷面增價(jià)會(huì)造成基礎(chǔ)建設(shè)成本增加,需要充分考慮到建設(shè)經(jīng)濟(jì)效益,從整體經(jīng)濟(jì)效益角度去考慮井巷斷面設(shè)計(jì)。通風(fēng)設(shè)計(jì)中,盡可能選擇經(jīng)濟(jì)斷面,尤其是在生產(chǎn)礦井通風(fēng)系統(tǒng)改在和完善中,廣泛應(yīng)用在風(fēng)流主線路上的風(fēng)阻值較大的區(qū)域上[5]。(3)選擇周長較小的井巷。井巷斷面相同條件下,圓形斷面周長值最小,而矩形和梯形斷面周長則逐漸變大。故此,在井筒設(shè)計(jì)中應(yīng)該選擇圓形斷面,而石門、大巷設(shè)計(jì)中則應(yīng)該選擇拱形斷面,服務(wù)年限較短的井巷可以選擇梯形斷面,同樣可以滿足實(shí)際要求。(4)巷道長度減少。由于巷道摩擦阻力和巷道長度之間存在密切聯(lián)系,巷道長度越高,摩擦阻力同步增長。故此,在通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,應(yīng)該在滿足實(shí)際工作建設(shè)要求基礎(chǔ)上,盡可能減少巷道長度。

      3.2 降低井巷局部阻力措施

      在煤礦井巷通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,降低井巷局部阻力,應(yīng)該盡可能避免井巷斷面突然擴(kuò)大或縮小,過于頻發(fā)的波動(dòng)會(huì)增加阻力值;避免井巷直角轉(zhuǎn)彎,在轉(zhuǎn)彎內(nèi)側(cè)和外側(cè)設(shè)計(jì)成圓弧形,這樣可以有效在轉(zhuǎn)彎處引導(dǎo)風(fēng)流方向;巷道內(nèi)避免放置大型的設(shè)備和材料,盡可能降低巷道內(nèi)物體帶來的風(fēng)阻值;加強(qiáng)巷道通風(fēng)管理,一旦發(fā)現(xiàn)冒頂和積水現(xiàn)象需要及時(shí)上報(bào)和處理,確保井下煤炭開采作業(yè)活動(dòng)能夠有序開展。

      4 結(jié)束語

      綜上所述,煤礦通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,為了可以有效降低礦井通風(fēng)阻力,應(yīng)該注重優(yōu)化礦井通風(fēng)系統(tǒng),盡可能降低摩擦系數(shù)和局部阻力,尤其是巷道內(nèi)避免停放大型機(jī)械設(shè)備,材料堆放整齊,收集相關(guān)數(shù)據(jù)資料,為后續(xù)的通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供充分的參考依據(jù)。

      參考文獻(xiàn)

      [1]張公慈,張根東.龍王莊煤礦通風(fēng)阻力偏高的原因分析及解決對策[J].山東煤炭科技,2014,22(1):75-76.

      [2]鄭磊,田向紅,王偉黎,等.煤礦掘進(jìn)工作面除塵系統(tǒng)降阻提效方案研究與應(yīng)用[J].礦業(yè)安全與環(huán)保,2015,42(5):72-75.

      [3]杜福榮,李振杰.基于氣壓法測定汾西紫金礦井通風(fēng)阻力[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì),2016,21(3):82-84.

      [4]張海慶,宋洋洋,焦向東,等.平煤八礦東風(fēng)井通風(fēng)系統(tǒng)阻力測定與方案優(yōu)化[J].煤炭科學(xué)技術(shù),2012,40(9):52-55,31.

      [5]張宏凱,陳威.運(yùn)河煤礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化實(shí)踐[J].煤礦現(xiàn)代化,2015,23(2):40-41.

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