同發東周窯煤業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）

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同發東周窯煤業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。應用結果表明：該礦井通風阻力約為2880Pa，其中各盤區通風調節設施的阻力約為1900Pa。根據測定的數據結果，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。依據測定結果掌握礦井通風阻力分布情況，為今后通風系統改造和優化提供準確數據依據。

關鍵詞：通風阻力；礦井通風參數檢測儀；通風系統；降阻分析

0 引言

礦井通風阻力測定是礦井通風安全技術管理的重要工作之一，礦井通風系統對礦井生產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，為礦井通風系統改造和優化提供基礎數據顯得尤為重要。因此需要對通風網絡進行調整［1,2］。根據《煤礦安全規程》的要求，在調整通風系統之前，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，為改善通風系統提供依據［3］。同發東周窯煤業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施的影響，通過測定礦井通風阻力，了解通風系統中阻力分布情況，為降低礦井通風阻力提供科學依據。

1 同發東周窯煤業公司礦井概況

同煤同發東周窯煤業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，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。

2 礦井通風阻力測定

2.1 測定方法

《煤礦安全規程》第119條規定：新井投產前必須進行1次礦井通風阻力測定，以后每3年至少進行1次，在礦井轉入新水平或改變一翼通風系統后，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，直至測定完畢，回到基準點，如兩臺檢測儀讀數仍相等或讀數差與定基準點時相等，表明儀器性能良好，測定的數據可靠［7］。

本次測定分2個測定小組進行。地面組1人監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，并對上述基礎參數進行記錄。

2.2 測定內容及所需儀器

測定全礦井通風網絡中主要風路的空氣狀態參數、巷道斷面參數、風速、測點絕對靜壓等參數，以計算通風阻力。

所需儀器：礦井通風參數檢測儀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。

根據目前該礦井的生產布局，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

礦井通風網絡圖見圖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，并記下讀數時間；2）測定。根據通風阻力理論計算依據，計算出同發礦井通風阻力。

3 測定結果分析

3.1 通風阻力測定誤差分析

式中：h-系統實測通風阻力，pa；h1-通風機房水柱計讀數，pa。

同發東周窯礦井通風阻力約為2800Pa；而主扇通風機房水柱計讀數為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%，結果表明測定數據合理可靠。

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。

從上述計算結果得出：同發礦井總風阻為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

同發礦井各盤區通風調節的阻力約為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，因此對通風系統改造及優化首先在保證風量穩定的前提下改善各盤區通風調節設施。

4 通風系統優化

4.1 改造通風設施

由礦井通風系統圖可知：同發礦井一采區、南部采區、三采區、二采區、西部采區屬于并聯通風。由并聯風路特性可知：一采區、南部采區、三采區、二采區、西部采區風路阻力相等。

通過上述通風阻力測定結果可知：同發礦井通風阻力為2880Pa左右。一采區、南部采區、三采區、二采區、西部采區的調節阻力為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現雜物堆積嚴重地方。因此通過改造通風調節設施以降低通風阻力，即同時放大一采區、南部采區、三采區、二采區、西部采區的回風調節。

4.2 增加并聯巷道

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巷道。目前，同發礦井西回二巷與南回二巷已全斷面貫通，但沒有構筑成通風系統，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，使其構成通風系統，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 結論

（1）通過利用礦井通風參數檢測儀測定測點通風參數，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：各盤區通風調節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，為礦井通風系統改造及優化提高基礎數據資料；（2）基于通風阻力測定結果，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，通過放大各盤區通風調節面積及新增并聯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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［2］黃壽元,趙伏軍,李艷波.周源山煤礦通風阻力測定與分析［J］.礦業工程研究,2009,24（04）：34-37

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［4］霍志潮,龔子來,潘德祥.荊各莊煤礦通風阻力測定與分析［J］.華北科技學院學報,2003,5（01）：20-22

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［6］王福龍.方莊煤礦新井通風阻力測定與分析［J］.中州煤炭,2006（06）：78-79.

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［8程根銀,孫凱,李波.姚橋煤礦通風阻力測定及分析［J］.遼寧工程技術大學學報（自然科學版）,2012,31（05）：737-741.

項目：山西省科技攻關項目（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。