四老溝礦通風阻力測定與分析

王 昭

（晉能控股煤業集團安全督查大隊，山西 大同 037003）

通風是確保煤炭生產的基礎保障，在通風過程中受到巷道、井筒以及其他構筑物影響，通風系統會產生一定的通風阻力［1］。掌握通風阻力分布情況對提高礦井通風管理水平以及后續制定降阻措施提供參考［2］。因此，測定四老溝礦通風阻力，以期能更好的促進礦井通風管理工作。

1 礦井通風概況

四老溝礦設計產能為3 Mt/a，采用斜井、立井綜合開拓方式，開采3-5#、8#層，其中3-5#層為主水平，標高+960 m，8#層為輔助水平，標高+910 m，主、輔水平間采用暗斜井連通。四老溝礦有8101-1、8106 兩個采煤工作面，其中8101-1 為回采工作面、8106 為備用工作面，采面均開采3-5#層。3-5#層純煤厚2.2～9.3 m，平均5.1 m，煤層傾角0°～6°，自燃傾角性等級為Ⅱ級，煤塵有爆炸性。采面進風巷、回風巷均為矩形斷面，采用錨網索支護，斷面積分別為19.25 m2、17.5 m2。

礦井采用混合式通風，共有5 個進風井、1 個回風井。回風井主要通風機型號為FCB№26.5/1600（II）。礦井總進量為15 257 m3/min，其中主斜井、副斜井、材料斜井、南羊路副立井、副立井進風量分別為1 857 m3/min、2 774 m3/min、2 207 m3/min、2 774 m3/min、5 645 m3/min；回風井為南羊路回風立井，礦井總回量為15 439 m3/min。具體礦井通風系統見圖1。

圖1 礦井通風系統

2 通風阻力測定方案

2.1 測定方法

通風阻力測定工作應安排在通風系統相對穩定的時間段內完成，根據MT/T 440—2008《礦井通風阻力測定方法》［3］的要求，本次采用氣壓計法中的基點測定法測定通風阻力。

將測定人員分2 組，將1 臺氣壓計留在井口，并每隔5 min記錄一次測點壓力，另1 臺氣壓計則沿著測定路線設定的測點進行測量。基點法可減少測量誤差并降低大氣壓力變化給測定結果影響，具有較高的測量精度。

2.2 測定路線

測定路線應反應四老溝礦通系統特征，根據四老溝礦通風系統圖，本次測定選擇涵蓋8101-1、8106 兩個回采工作面的路線，具體測定路線為：

從副立井到南羊路回風立井：

副立井井口→行人暗斜井口→軌道暗井上口→輔助行人軌道匯風口→膠輪車調車場分風口→下料孔分風口→避難硐室分風口→爆破材料庫分風口→5102 巷分風口→8101-1 工作面回風匯風口→2104 回風點→變電所回風點→5106 回風點→8108 頂抽回風點→2103 回風點→二部皮帶繞道回風點→2107 回風點→5107 回風點→回風大巷匯風點→回風井坑底→回風風硐→南羊路回風立井。

南羊路副立井到南羊路回風立井：

南羊路副立井→副立井底→輔助運輸巷進風口→主輔聯巷進風口→2104 巷口→5106 回風繞道口→5106 與8106 回風繞道匯風點→5106 回風點→8103 頂抽回風點→2103 回風點→二部皮帶繞道回風點→2107 回風點→5107 回風點→回風大巷匯風點→回風井坑底→回風風硐→南羊路回風立井。

3 通風阻力測定結果及分析

3.1 有效風量分析

礦井通風效果可通過有效風量直觀反映，為此對采煤工作面、掘進工作面、配電室、炸藥庫等獨立用風點有效風量進行測定。通過對測量線路風量測定結果，匯總得到各測點風量情況見表1。

表1 各測點風量測定結果

測點位置風量/(m3/min） 斷面積/m2 112104 回風點3 62318.87 12變電所回風點4 37916.4 135106 回風點5 24718.22 148108 頂抽回風點8 76320.6 152103 回風點9 58521.02 16二部皮帶繞道回風點10 33719.69 172107 回風點10 50722.92 185107 回風點11 27523 19回風大巷匯風點13 68726.1 20回風井坑底1495718.8 21回風風硐1543938.07 22南羊路副立井794938.07 23副立井底194813.53 24輔助輔運巷進風口320516.04 25主輔聯巷進風口325315.58 262104 巷口55915.8 275106 回風繞道口154918.98 285106 與8103 頂抽回風繞道匯風口204810.8

從表中看出，礦井各獨立用風點風量之和為15 020 m3/min，礦井總回風井風量為15 439 m3/min，礦井有效風量率達到97.29%。但是上述有效風量率計算時未考慮防止煤層自燃、瓦斯防治以及巷道最小風速等要求。在礦井后續階段可通過強化通風管理、降低漏風率等措施來提升四老溝礦有效風量率。

3.2 通風系統通風阻力分析

具體副立井到南羊路回風立井測定線路的風阻測定結果見表2、南羊路副立井到南羊路回風立井測定線路的風阻測定結果見表3，通風阻力坡度線見圖2。

圖2 測量線路通風阻力坡度線

表2 副立井—南羊路回風井通風阻力測定結果

表3 南羊路副立井—南羊路回風井

測點阻力/Pa巷道長度/m百米阻力/(Pa/hm)12-13196.722587.4 13-1427.910526.6 14-1568.820034.4 15-1691.858015.8 16-179819550.3 17-1849.614534.2 18-1928.64057.1 19-2071.58089.4 20-21116.129019.7

同時為了更好掌握礦井通風阻力分布情況，統計兩條測量路線進風段、用風段以及回風段風阻分布情況，見表4。從表中看出礦井通風阻力分布較為均衡，不存在高阻段，僅用風段風阻占比較高，主要是由于用風段線路較長導致。

表4 通風系統風阻分布

3.3 通風阻力測定結果誤差分析及通風難易程度評價

通風阻力測定過程中測量結果受到諸多因素影響，其中通風系統瞬間變化、測量儀器精度以及人員讀數等均會給測量結果造成較大偏差。礦井通風阻力測定誤差可通過下述公式計算：

式中：φ 為通風阻力測定誤差；hs、h分別為通風阻力測定值以及理論值，Pa。

通風阻力理論值h可通過下式計算：

h=h0-hv±hn

式中：h0為風井風機房水柱壓力，Pa；hv為風硐速壓，Pa；hn為自然風壓，Pa。

通風阻力誤差判定結果見表5。本次通風阻力測定在井下通風系統較為穩定時進行，測量結果精準度較高。

表5 礦井通風阻力誤差判定結果

通過兩條路線測定結果并依據理論計算公式得到礦井通風阻力參數見表6。從表6 看出，礦井通風阻力符合AQ 1028—2006《煤礦井工開采通風技術條件》的規定，礦井通風等積孔最小為8.98 m2，四老溝礦通風系統難易程度為容易。

表6 礦井通風阻力參數

4 結語

本次通風阻力測定在礦井通風系統相對穩定階段進行。從測量結果可以看出，四老溝礦風量分布相對合理，從通風系統各段通風阻力占比來看，用風段通風阻力占比較高，主要是采煤工作面區域面積大、通風路線長導致，總體來說通風系統各段風阻分布較為合理。計算得到礦井通風等積孔為8.98 m2，現階段礦井通風較為容易。

四老溝礦有5 個井筒進風、1 個井筒回風，礦井通風系統較復雜，應加強巷道維護，合理設置通風設施，合理配風，平衡各通風線路通風阻力，確保通風系合理運行、各通風線路穩定。