唐山矿回风系统阻力测定与分析

翟伟

摘 要：通过对唐山矿回风系统进行阻力测定，分析了目前矿井回风系统的阻力分布情况，找出了矿井回风系统存在的主要问题，为矿井通风系统技术优化，提供基本的通风技术参数。

关键词：通风阻力 测定 分析

中图分类号：TD722 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）04（b）-0060-02

1 唐山矿通风系统概况

唐山矿始建于1878年，年产量为410万吨/年。矿井现有11水平南翼、12水平北翼、西翼、南翼、13水平南翼、14水平及铁路煤柱一采区、二采区、三采区等生产区域。唐山矿井深巷远，最大通风流程16000 m，矿井主要开拓方式为单翼多水平阶段石门开采，现生产及延伸水平有11、12、13、14水平，各水平主要进、回风巷位于同一水平，中间通过联络横管联系。唐山矿历年来局批复均为高瓦斯矿井，2007年鉴定瓦斯绝对涌出量为48.5990 m3/min，相对瓦斯涌出量为6.4221 m3/t；有5、8、9、12主要可采煤层，各煤层均有煤尘爆炸性危险，爆炸指数为31.61～46.73%，5、8、9、12煤层均为自然发火煤层，发火期10～12个月。

唐山矿主要进风井有五个（1#、2#、3#、9#、10#），回风井有两个（1#、2#）。矿井通风系统为单翼对角式（1994年停止中央风机运转）。担负矿井通风任务的是两台K4-73-01No32F型离心式通风机，一台运转，一台备用，配套电机为两台TD-173-66-10电机，功率为2500 kW。主扇排风量180～530 m3/s，工作风压为2400～5700 Pa，工作方法为抽出式。

2 测定方法

2.1 测量仪器、仪表选择

JFY-2矿井通风参数检测仪、干湿球温度计、风表、秒表、皮尺、长杆等。

2.2 测量方法的选择

本次通风阻力测量选择气压计测量法，采用同步法测量。其优点是：测量精度高、误差小，受通风系统及生产变化影响小，缺点是测量时间长、劳动量大。

2.3 测点的确定

对通风系统中的风流分、汇处前后均布置测点。为避免涡流影响，测点一般设在距风流流入的分风点或合风点10～15 m处。

2.4 测算公式

（1）空气密度的测算。

p 0.378*φ*Ps

ρ=0.003484 --- （1-------------）

T P

式中：ρ为空气密度，kg/m3；P为空气的绝对静压，Pa；T为空气的绝对温度：T=t+273，K；Ps为空气的饱和水蒸气压力，Pa；φ为空气的相对湿度，%。

（2）风量的计算。

S拱型=宽×（高-0.1073×宽），m2

S梯型=巷高×巷中宽，m2

V均=K×V真

Q=V真×S

式中：Q为风量，m3/s；S为巷道的断面积，m2；V均为巷道的平均风速，m/s；V真为由风表风速较正曲线查得的真实风速，m/s；K为校正系数，K=（S-0.4）/S。

（3）速压的计算。

V2

hV=----×ρ

2

式中：hV为测点的速压，Pa；V为测点的平均风速，m/s；ρ为空气的密度，kg/m3。

（4）井巷通风阻力的计算。

本次阻力测定采用气压计同步法

h1-2=（P1-P2）+（hv1-hv2）+（Z1-Z2）×g×ρ1-2

式中：h1-2为测点1至2间的通风压力，Pa；P1，P2为测点1、2的绝对静压，Pa；hv1，hv2为测点1、2的速压，Pa；Z1，Z2为测点1、2的标高，m；g为重力加速度，取9.81 m/s2；ρ1-2为测点1～2间的空气平均密度，kg/m3。

ρ1-2=1/2（ρ1+ρ2）

（5）井巷的风阻及摩擦阻力系数的计算。

h1-2

R1-2=----------

Q21-2

1.2

R标1-2=---------R1-2

ρ1-2

式中：R1-2为测点1至2的实测风阻，N·S2/m8；h1-2为测点1至2的通风阻力，Pa；Q1-2为测点1至2的风量，m3/s；R标1-2为测点1至2的井巷标准风阻，N·S2/m8；ρ1-2为同上，kg/m3。

3 测定结果

按照阻力测定的要求，对矿井主要回风系统进行测定，其通风阻力分布状况如表1～表4。

4 矿井通风阻力测定的精度检验

根据通风系统图绘制现状通风系统网络图，将阻力测定数据输入计算机，进行现状网络计算机模拟。

4.1 应用软件

现状通风模拟所使用的软件为中国矿业大学北京校区采矿研究室研制的FORTRAN语言矿井稳态通风网络解算软件。

4.2 通风模拟

将所编写的数据文件输入计算机，进行通风网络解算。模拟结果：矿井总风量、负压及井下各用风地点风量与实测值基本相符，说明阻力测定数据可靠。

5 矿井通风阻力测定结果分析

通过井下实测和对矿井回风系统阻力分布数据的分析，回风系统主要存在以下问题。

5.1 回风系统通风阻力大

从回风系统阻力分布状况中可以看出，我矿各回风系统阻力均较大，特别是个别区段7043、7044、南翼副巷、北翼副巷等局部地点在总阻力中占有相当的比重。建议对4070丙、4070丁、T1390板绕及板上部、7044、南翼副巷等失修的巷道继续套修并维护到原设计断面。

5.2 局部阻力影响较大

在本次测定时发现，除去巷道拐弯、分岔等局部阻力之外，物料堆积、巷道失修冒顶对矿井通风阻力的影响不小，7044总回风巷等堆积大量的生产用料，使巷道有效断面减少2～3 m2，7044中部因铁路煤柱开采，巷道大部分被压坏，有冒落的矸石堆积使通风阻力大大增加。

6 几点体会

总结气压计法测定矿井通风阻力的经验教训，在阻力测定工作中要注意以下问题：充分的准备工作，是搞好阻力测定的前提和保证。科学认真的井下实测，是搞好阻力测定的基础和关键。测定工作应选在晴朗的白天、井下非生产班。此时，大气压力稳定、井下人员活动少、风门和运提设备开启影响较小，有利于提高测定精度。应用气压计法阻力测定，时间测量仪表应选用秒表。在测量风速和压力时，除要准确测量断面外，风速要测定三次，取比较接近的两次数据的平均值；测压时，每一台气压计要严格以规定时刻（30 s）读数，读数不少于10个数。记录本上数据要清楚，上井后要及时填写数据，防止数据混乱，并妥善保管记录本。

数据整理要以耐心、细致、严谨的态度进行，并认真分析。endprint

摘 要：通过对唐山矿回风系统进行阻力测定，分析了目前矿井回风系统的阻力分布情况，找出了矿井回风系统存在的主要问题，为矿井通风系统技术优化，提供基本的通风技术参数。

关键词：通风阻力 测定 分析

中图分类号：TD722 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）04（b）-0060-02

1 唐山矿通风系统概况

唐山矿始建于1878年，年产量为410万吨/年。矿井现有11水平南翼、12水平北翼、西翼、南翼、13水平南翼、14水平及铁路煤柱一采区、二采区、三采区等生产区域。唐山矿井深巷远，最大通风流程16000 m，矿井主要开拓方式为单翼多水平阶段石门开采，现生产及延伸水平有11、12、13、14水平，各水平主要进、回风巷位于同一水平，中间通过联络横管联系。唐山矿历年来局批复均为高瓦斯矿井，2007年鉴定瓦斯绝对涌出量为48.5990 m3/min，相对瓦斯涌出量为6.4221 m3/t；有5、8、9、12主要可采煤层，各煤层均有煤尘爆炸性危险，爆炸指数为31.61～46.73%，5、8、9、12煤层均为自然发火煤层，发火期10～12个月。

唐山矿主要进风井有五个（1#、2#、3#、9#、10#），回风井有两个（1#、2#）。矿井通风系统为单翼对角式（1994年停止中央风机运转）。担负矿井通风任务的是两台K4-73-01No32F型离心式通风机，一台运转，一台备用，配套电机为两台TD-173-66-10电机，功率为2500 kW。主扇排风量180～530 m3/s，工作风压为2400～5700 Pa，工作方法为抽出式。

2 测定方法

2.1 测量仪器、仪表选择

JFY-2矿井通风参数检测仪、干湿球温度计、风表、秒表、皮尺、长杆等。

2.2 测量方法的选择

本次通风阻力测量选择气压计测量法，采用同步法测量。其优点是：测量精度高、误差小，受通风系统及生产变化影响小，缺点是测量时间长、劳动量大。

2.3 测点的确定

对通风系统中的风流分、汇处前后均布置测点。为避免涡流影响，测点一般设在距风流流入的分风点或合风点10～15 m处。

2.4 测算公式

（1）空气密度的测算。

p 0.378*φ*Ps

ρ=0.003484 --- （1-------------）

T P

式中：ρ为空气密度，kg/m3；P为空气的绝对静压，Pa；T为空气的绝对温度：T=t+273，K；Ps为空气的饱和水蒸气压力，Pa；φ为空气的相对湿度，%。

（2）风量的计算。

S拱型=宽×（高-0.1073×宽），m2

S梯型=巷高×巷中宽，m2

V均=K×V真

Q=V真×S

式中：Q为风量，m3/s；S为巷道的断面积，m2；V均为巷道的平均风速，m/s；V真为由风表风速较正曲线查得的真实风速，m/s；K为校正系数，K=（S-0.4）/S。

（3）速压的计算。

V2

hV=----×ρ

2

式中：hV为测点的速压，Pa；V为测点的平均风速，m/s；ρ为空气的密度，kg/m3。

（4）井巷通风阻力的计算。

本次阻力测定采用气压计同步法

h1-2=（P1-P2）+（hv1-hv2）+（Z1-Z2）×g×ρ1-2

式中：h1-2为测点1至2间的通风压力，Pa；P1，P2为测点1、2的绝对静压，Pa；hv1，hv2为测点1、2的速压，Pa；Z1，Z2为测点1、2的标高，m；g为重力加速度，取9.81 m/s2；ρ1-2为测点1～2间的空气平均密度，kg/m3。

ρ1-2=1/2（ρ1+ρ2）

（5）井巷的风阻及摩擦阻力系数的计算。

h1-2

R1-2=----------

Q21-2

1.2

R标1-2=---------R1-2

ρ1-2

式中：R1-2为测点1至2的实测风阻，N·S2/m8；h1-2为测点1至2的通风阻力，Pa；Q1-2为测点1至2的风量，m3/s；R标1-2为测点1至2的井巷标准风阻，N·S2/m8；ρ1-2为同上，kg/m3。

3 测定结果

按照阻力测定的要求，对矿井主要回风系统进行测定，其通风阻力分布状况如表1～表4。

4 矿井通风阻力测定的精度检验

根据通风系统图绘制现状通风系统网络图，将阻力测定数据输入计算机，进行现状网络计算机模拟。

4.1 应用软件

现状通风模拟所使用的软件为中国矿业大学北京校区采矿研究室研制的FORTRAN语言矿井稳态通风网络解算软件。

4.2 通风模拟

将所编写的数据文件输入计算机，进行通风网络解算。模拟结果：矿井总风量、负压及井下各用风地点风量与实测值基本相符，说明阻力测定数据可靠。

5 矿井通风阻力测定结果分析

通过井下实测和对矿井回风系统阻力分布数据的分析，回风系统主要存在以下问题。

5.1 回风系统通风阻力大

从回风系统阻力分布状况中可以看出，我矿各回风系统阻力均较大，特别是个别区段7043、7044、南翼副巷、北翼副巷等局部地点在总阻力中占有相当的比重。建议对4070丙、4070丁、T1390板绕及板上部、7044、南翼副巷等失修的巷道继续套修并维护到原设计断面。

5.2 局部阻力影响较大

在本次测定时发现，除去巷道拐弯、分岔等局部阻力之外，物料堆积、巷道失修冒顶对矿井通风阻力的影响不小，7044总回风巷等堆积大量的生产用料，使巷道有效断面减少2～3 m2，7044中部因铁路煤柱开采，巷道大部分被压坏，有冒落的矸石堆积使通风阻力大大增加。

6 几点体会

总结气压计法测定矿井通风阻力的经验教训，在阻力测定工作中要注意以下问题：充分的准备工作，是搞好阻力测定的前提和保证。科学认真的井下实测，是搞好阻力测定的基础和关键。测定工作应选在晴朗的白天、井下非生产班。此时，大气压力稳定、井下人员活动少、风门和运提设备开启影响较小，有利于提高测定精度。应用气压计法阻力测定，时间测量仪表应选用秒表。在测量风速和压力时，除要准确测量断面外，风速要测定三次，取比较接近的两次数据的平均值；测压时，每一台气压计要严格以规定时刻（30 s）读数，读数不少于10个数。记录本上数据要清楚，上井后要及时填写数据，防止数据混乱，并妥善保管记录本。

数据整理要以耐心、细致、严谨的态度进行，并认真分析。endprint

摘 要：通过对唐山矿回风系统进行阻力测定，分析了目前矿井回风系统的阻力分布情况，找出了矿井回风系统存在的主要问题，为矿井通风系统技术优化，提供基本的通风技术参数。

关键词：通风阻力 测定 分析

中图分类号：TD722 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）04（b）-0060-02

1 唐山矿通风系统概况

唐山矿始建于1878年，年产量为410万吨/年。矿井现有11水平南翼、12水平北翼、西翼、南翼、13水平南翼、14水平及铁路煤柱一采区、二采区、三采区等生产区域。唐山矿井深巷远，最大通风流程16000 m，矿井主要开拓方式为单翼多水平阶段石门开采，现生产及延伸水平有11、12、13、14水平，各水平主要进、回风巷位于同一水平，中间通过联络横管联系。唐山矿历年来局批复均为高瓦斯矿井，2007年鉴定瓦斯绝对涌出量为48.5990 m3/min，相对瓦斯涌出量为6.4221 m3/t；有5、8、9、12主要可采煤层，各煤层均有煤尘爆炸性危险，爆炸指数为31.61～46.73%，5、8、9、12煤层均为自然发火煤层，发火期10～12个月。

唐山矿主要进风井有五个（1#、2#、3#、9#、10#），回风井有两个（1#、2#）。矿井通风系统为单翼对角式（1994年停止中央风机运转）。担负矿井通风任务的是两台K4-73-01No32F型离心式通风机，一台运转，一台备用，配套电机为两台TD-173-66-10电机，功率为2500 kW。主扇排风量180～530 m3/s，工作风压为2400～5700 Pa，工作方法为抽出式。

2 测定方法

2.1 测量仪器、仪表选择

JFY-2矿井通风参数检测仪、干湿球温度计、风表、秒表、皮尺、长杆等。

2.2 测量方法的选择

本次通风阻力测量选择气压计测量法，采用同步法测量。其优点是：测量精度高、误差小，受通风系统及生产变化影响小，缺点是测量时间长、劳动量大。

2.3 测点的确定

对通风系统中的风流分、汇处前后均布置测点。为避免涡流影响，测点一般设在距风流流入的分风点或合风点10～15 m处。

2.4 测算公式

（1）空气密度的测算。

p 0.378*φ*Ps

ρ=0.003484 --- （1-------------）

T P

式中：ρ为空气密度，kg/m3；P为空气的绝对静压，Pa；T为空气的绝对温度：T=t+273，K；Ps为空气的饱和水蒸气压力，Pa；φ为空气的相对湿度，%。

（2）风量的计算。

S拱型=宽×（高-0.1073×宽），m2

S梯型=巷高×巷中宽，m2

V均=K×V真

Q=V真×S

式中：Q为风量，m3/s；S为巷道的断面积，m2；V均为巷道的平均风速，m/s；V真为由风表风速较正曲线查得的真实风速，m/s；K为校正系数，K=（S-0.4）/S。

（3）速压的计算。

V2

hV=----×ρ

2

式中：hV为测点的速压，Pa；V为测点的平均风速，m/s；ρ为空气的密度，kg/m3。

（4）井巷通风阻力的计算。

本次阻力测定采用气压计同步法

h1-2=（P1-P2）+（hv1-hv2）+（Z1-Z2）×g×ρ1-2

式中：h1-2为测点1至2间的通风压力，Pa；P1，P2为测点1、2的绝对静压，Pa；hv1，hv2为测点1、2的速压，Pa；Z1，Z2为测点1、2的标高，m；g为重力加速度，取9.81 m/s2；ρ1-2为测点1～2间的空气平均密度，kg/m3。

ρ1-2=1/2（ρ1+ρ2）

（5）井巷的风阻及摩擦阻力系数的计算。

h1-2

R1-2=----------

Q21-2

1.2

R标1-2=---------R1-2

ρ1-2

式中：R1-2为测点1至2的实测风阻，N·S2/m8；h1-2为测点1至2的通风阻力，Pa；Q1-2为测点1至2的风量，m3/s；R标1-2为测点1至2的井巷标准风阻，N·S2/m8；ρ1-2为同上，kg/m3。

3 测定结果

按照阻力测定的要求，对矿井主要回风系统进行测定，其通风阻力分布状况如表1～表4。

4 矿井通风阻力测定的精度检验

根据通风系统图绘制现状通风系统网络图，将阻力测定数据输入计算机，进行现状网络计算机模拟。

4.1 应用软件

现状通风模拟所使用的软件为中国矿业大学北京校区采矿研究室研制的FORTRAN语言矿井稳态通风网络解算软件。

4.2 通风模拟

将所编写的数据文件输入计算机，进行通风网络解算。模拟结果：矿井总风量、负压及井下各用风地点风量与实测值基本相符，说明阻力测定数据可靠。

5 矿井通风阻力测定结果分析

通过井下实测和对矿井回风系统阻力分布数据的分析，回风系统主要存在以下问题。

5.1 回风系统通风阻力大

从回风系统阻力分布状况中可以看出，我矿各回风系统阻力均较大，特别是个别区段7043、7044、南翼副巷、北翼副巷等局部地点在总阻力中占有相当的比重。建议对4070丙、4070丁、T1390板绕及板上部、7044、南翼副巷等失修的巷道继续套修并维护到原设计断面。

5.2 局部阻力影响较大

在本次测定时发现，除去巷道拐弯、分岔等局部阻力之外，物料堆积、巷道失修冒顶对矿井通风阻力的影响不小，7044总回风巷等堆积大量的生产用料，使巷道有效断面减少2～3 m2，7044中部因铁路煤柱开采，巷道大部分被压坏，有冒落的矸石堆积使通风阻力大大增加。

6 几点体会

总结气压计法测定矿井通风阻力的经验教训，在阻力测定工作中要注意以下问题：充分的准备工作，是搞好阻力测定的前提和保证。科学认真的井下实测，是搞好阻力测定的基础和关键。测定工作应选在晴朗的白天、井下非生产班。此时，大气压力稳定、井下人员活动少、风门和运提设备开启影响较小，有利于提高测定精度。应用气压计法阻力测定，时间测量仪表应选用秒表。在测量风速和压力时，除要准确测量断面外，风速要测定三次，取比较接近的两次数据的平均值；测压时，每一台气压计要严格以规定时刻（30 s）读数，读数不少于10个数。记录本上数据要清楚，上井后要及时填写数据，防止数据混乱，并妥善保管记录本。

数据整理要以耐心、细致、严谨的态度进行，并认真分析。endprint