柴家溝煤礦通風阻力測定及合理性分析

摘 要:該文根據對柴家溝煤礦實際生產條件，采用精密氣壓計逐點測定法測定了該礦的通風阻力，通過測定各測點的干、濕球溫度、風速、靜壓及各測段距離等參數，對通風阻力分布、自然風壓、礦井總阻力及風量配比進行了計算，并分析了各通風參數的合理性。

關鍵詞:通風阻力等積孔風量

中圖分類號:TD724文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)09(a)-0088-02

柴家溝礦井生產能力核定為100萬噸/年，采用斜井開拓即一對主副斜井及一條回風斜井。兩條大巷:皮帶大巷、軌道大巷(平巷);三條下山:皮帶下山、軌道下山、回風下山;盤區布置，一盤區單翼，二盤區雙翼。采用中央分列抽出式通風系統，采用FBCDZ2×90kW對旋式風機兩臺，礦井總進風量為3400m3/min，總回風量為3500m3/min，煤層厚度2～11m，平均厚度5.61m，礦井主要開采方式為綜合機械化放頂煤開采。為了了解礦井的通風阻力分配情況，掌握礦井通風能力的難易程度等，為改善礦井通風條件提供依據。通過通風阻力測定發現礦井通風工作中存在的問題，制定出整改措施，降低通風成本，提高通風效益，增加系統的穩定性和可靠性，使通風工作更好地為礦井生產和安全服務。對該礦現生產系統進行了阻力測井及優化。

1 測定方法

根據柴家溝的實際生產條件，采用精密氣壓計逐點測定法，其中氣壓計逐點測定法的基點定在主井井口，即將兩臺同型號的精密氣壓計放置在井口基點處，同時讀取絕對壓力值后，一臺氣壓計留在基點，每隔3分鐘記錄一次氣壓計變化值;另一臺氣壓計用于井下沿預定測定路線逐點測壓，記錄測壓時間并讀取壓力變化值，待全部測定完畢，重新回到基點，再行校對氣壓計的讀數。在井下每設定一個測點，除了壓力之外，同時測量其它通風相關參數，包括:各測點的干、濕球溫度(℃)、風速(m/s)、靜壓(Pa)、巷道斷面幾何參數(m，m2)及各測段距離(m)。

2 通風阻力計算依據

1)兩測點間巷道的阻力計算

采用精密氣壓計逐點測定時，兩測點間組阻力可按下式計算，圖1:

2)巷道風阻、百米風阻計算

巷道風阻依據公式百米風阻由公式進行計算。式中:L(i，i+1)為測點i，i+1間巷道的長度(m)，式中Ri～i+1為巷道兩測點之間風阻(Ns2/m8)，Hi～i+1為測定得到的巷道通風阻力(Pa)。

3)總阻力計算

通風系統總阻力為最大通風路線上，順著風流方向各測段通風阻力的累加，即由公式計算得到。

4)自然風壓計算

柴家溝煤礦地處陜北黃土高原南部的低中山丘陵地帶，礦井進、回風井筒不在同一個地點，礦井采深不大，井巷風流溫度會受到地面溫度變化影響，故必須考慮礦井自然風壓的影響。自然風壓是在井下最低標高的巷道(不同測量線路，最低點位置和標高不同)以上，進風與回風兩列垂直空氣柱的重力壓強之差，用公式進行計算。

3 通風阻力測定結果分析

1)通風阻力分布情況

將柴家溝煤礦礦井通風系統中的風路分為進風段、用風段和回風段。通過計算測定的路線上通風阻力分布情況(百分比)見表1:

根據相關規程規定，礦井的進風段、用風段和回風段阻力合理分配比例為3∶3∶4。礦井實際通風路線阻力分配比近似為2∶1∶7.9。可見，目前礦井通風阻力主要分布不合理，表現為礦井回風段阻力所占比重偏大。

2)通風阻力坡度圖

柴家溝礦井各通風路線上通風阻力坡度圖見圖2、3。由圖2、3中的曲線可以看出:礦井總回風斜井的阻力坡度變化較大，風硐的阻力坡度最高，其余巷道阻力變化比較均勻。這說明井下通風巷道的風阻沒有很大差異。礦井回風阻力所占比重偏大的主要原因是回風巷道距離較長，回風斜井的斷面較小，風硐的局部風阻較大。

3)通風阻力與礦井風量的合理性關系

根據現場測定結果，柴家溝煤礦礦井各通風路線上通風總阻力為1140Pa，礦井總風量為57.6m3/s(即3454m3/min)，基本合理。

4)礦井等積孔

礦井等積孔的可由公式進行計算，式中A—— 等積孔，m2;Q—— 風量，m3/s;H—— 巷道阻力，Pa。根據測定結果，柴家溝煤礦礦井通風等積孔的計算結果見表2。礦井等積孔大于2，表明目前礦井通風難易程度屬于通風容易時期。

4 結論

通過對柴家溝礦井進行現場通風阻力測定，以及結合礦井通風系統網絡解算來分析礦井通風系統穩定性、合理性問題，得出如下結論:

1)通過進行礦井通風阻力測定分析，柴家溝礦井目前通風系統通風總阻力為1140Pa，礦井總風量為3454m3/min，礦井總阻力和風機風量匹配合理程度較好。通風系統的等級孔為2.03m2，表明礦井目前處在通風容易時期。

2)通過分析礦井主要通風路線上通風壓力坡度圖，發現礦井總回風巷道的通風阻力占了比較大的比重，從而使得礦井通風阻力分布出現不均勻情況。

3)目前礦井通風網絡結構簡單，但不存在角聯分支等，通過進行自然分風計算，表明目前礦井各巷道分支風流流向穩定，風量滿足計劃要求，而且所建立的礦井自然分風模型符合礦井通風網絡的實際狀況。