陳四樓礦通風系統阻力測定研究

2013-11-12 04:20:40冀凱

山西焦煤科技 2013年2期

冀凱

(河南煤業化工集團永煤公司陳四樓煤礦，河南商丘 476000)

河南煤業化工集團永煤公司陳四樓煤礦目前的礦井通風方式為混合式，采用抽出式的通風方法，主井和副井進風，而中央風井、南風井以及北風井用來排風。礦井的南翼和北翼都布置有軌道大巷與皮帶大巷，進風通過軌道大巷，而皮帶大巷進行回風。礦井的北翼通風系統是相對獨立的，供風主要通過北風井;中央風井和南風井共同承擔了礦井南翼通風系統，南五采區的全部風量與南七采區一部分風量主要由中央風井擔負，而南十一與南十三全部風量以及南七一部分風量均由南風井擔負，南七采區處于礦井南翼通風系統的角聯風路上。礦井的南翼和北翼均由軌道大巷及皮帶大巷通向各個采區，進風由軌道大巷負擔，皮帶大巷用來回風。回采工作面采用“U”型通風，掘進工作面為局部通風機壓入式通風。

陳四樓煤礦采用的通風方式為分區抽出式，但由于采空區日益擴大，礦井的漏風量也在逐漸加大，礦井有效風量在逐漸降低，通風路線也在慢慢加長，使得陳四樓煤礦的通風系統變得更為復雜。局部巷道的斷面較小，通風阻力較大，尤其是進風段路線長，阻力偏大，目前，從副井到南五采區的進風段路線阻力達到了近1.7 kPa，使得南風井阻力偏大。如果南翼用風量增加，阻力增加將更為明顯。單靠人工來進行如此復雜的通風網絡優化系統管理，顯然是極其繁瑣的，也缺乏管理的科學性。而在落實“以風定產”過程中，更是缺乏了一種有效的手段或工具來實施。

1 通風阻力測定

1.1 通風阻力測定方法

陳四樓礦通風阻力測試采用了傾斜壓差計法、精密氣壓計的同步法以及精密氣壓計的基點法混合測試，發揮各自測試方法的優勢。傾斜壓差計法測試阻力直接讀數;精密氣壓計測定的同步法是用精密氣壓計同時測出兩測點間的絕對靜壓差，再加上動壓差和位壓差計算通風阻力;精密氣壓計測定的基點法是在地面設置1臺基準精密氣壓計，本次是在陳四樓礦副井井口設置的基準精密氣壓計，利用另一臺精密氣壓計在井下進行測試，再消除大氣壓的變化。在測試過程中，準精密氣壓計還用于測定所有構筑物的壓差。

壓差計測量布置圖見圖1。

圖1 壓差計測量布置圖

傾斜壓差計法的具體方式是圖1中在巷道中的①和②兩個測點各安置1根皮托管。皮托管布置于巷道中心，為消除速壓，需將尖部迎向風流，管軸與風向平行;在末點②安放傾斜壓差計;同時，采用風表在①和②兩個測點分別測出風速，同時還需用濕度計與氣壓計在兩個測點附近分別測出風流的干球溫度和濕球溫度以及風流的絕對靜壓，進而可以測算出兩個測點的空氣密度。將以上測定的基本數據以及兩個測點的凈斷面積、周長等填入阻力測量記錄表中。

1.2 數據記錄與處理

在通風阻力的測定過程中，為了方便對測得的數據進行查詢、辨別以及數據處理，需要對各個測點采用統一的命名，具體規則采用測點標識用英文字母加上數字的形式表示。

此次通風系統阻力測定主要采用氣壓計法與傾斜壓差計法兩種方法以及相互結合的方法同時進行測定，礦井進風口、煤礦井下大巷、井下采區的上下山和工作面以及總回風巷，除了一些聯絡巷和掘進面之外，幾乎對陳四樓煤礦所有的巷道進行了全面、系統以及詳細地測定，共測定了910、65門的壓差，阻力測試數據4 522個。參量計算:當井下實測結束后，要將實測的數據詳細地整理、計算。

1)空氣密度、風量與摩擦阻力系數計算。

式中:P—空氣壓力，Pa;

T—空氣的絕對溫度，K;

φ—空氣的相對濕度，%;

PS—飽和水蒸汽分壓力，Pa;

S—測點處巷道斷面積，m2;

V—測點處的平均風速，m/s;

L—巷道測段的長度，m;

U—巷道周界，m。

2)通風阻力、巷道風阻以及百米風阻值計算。

式中:ρ0—取 1.2，kg/m3;

ρ1、ρ2—井巷測段始末點的密度，kg/m3;

ρ1－2—兩斷面間空氣密度的平均值;

V1、V2—井巷測段始末點的風速，m/s;

L1－2—兩測點間的距離，m;

Rr—所測平直巷道的摩擦風阻，Ns2/m8。

巷道摩擦阻力系數的標準值:

1.3 測定通風阻力的精度檢驗

測定時產生的誤差主要是受儀表的精度、測定的技巧以及其它各種因素的影響。因此，測定結果的檢查校驗是必不可少的。風量的檢驗是根據流體的連續特性，當空氣的密度基本不變時，進入匯點或者閉合風路的風量應該與流出匯點或者閉合風路的風量相等。而要檢驗流入和流出重要的風流匯合點的風量，其誤差應在風表允許的誤差范圍內。對于誤差過大甚至有明顯錯誤的地段，需要分析并查明原因，必要時要對局部或全部進行重新測定。阻力的檢驗是根據閉合回路中風壓力平衡的原則，而在阻力檢查時，閉合回路的計算誤差如果符合精度的限值，則阻力的測定工作符合要求。依據上述原則對主要的節點風量平衡閉合和主要回路的風壓平衡閉合都進行了誤差檢驗，基本都滿足了節點與回路的平衡定律。