同发东周窑煤业公司矿井通风阻力测定及降阻分析

徐丽丽（山西大同大学煤炭工程学院,山西 大同 037004）



同发东周窑煤业公司矿井通风阻力测定及降阻分析

徐丽丽
（山西大同大学煤炭工程学院,山西 大同 037004）

摘 要：为了了解通风系统中通风阻力分布情况，以便降阻增风。本文基于能量守恒定律，利用矿井通风参数检测仪JFY-2按测点测定法，并采用流体力学中的伯努利方程计算各测段的通风阻力。应用结果表明：该矿井通风阻力约为2880Pa，其中各盘区通风调节设施的阻力约为1900Pa。根据测定的数据结果，计算出矿井总风阻及等积孔大小，从而判断出矿井通风难易程度。依据测定结果掌握矿井通风阻力分布情况，为今后通风系统改造和优化提供准确数据依据。

关键词：通风阻力；矿井通风参数检测仪；通风系统；降阻分析

0 引言

矿井通风阻力测定是矿井通风安全技术管理的重要工作之一，矿井通风系统对矿井生产和安全起着越来越大的作用。随着矿井开采的逐步深入，各采掘工作面的增加，矿井主要通风机负荷增大，同时由于开采的地质条件逐渐复杂，通风线路变长，导致通风阻力增大，及时测定矿井通风阻力，掌握其阻力分布情况，为矿井通风系统改造和优化提供基础数据显得尤为重要。因此需要对通风网络进行调整［1,2］。根据《煤矿安全规程》的要求，在调整通风系统之前，必须掌握矿井通风阻力分布情况和矿井主要通风机的实际性能，为改善通风系统提供依据［3］。同发东周窑煤业公司由于采掘活动的不断加大，矿井需风量也增大，因此矿井通风阻力也增大。为了减少矿井负压对井下通风设施的影响，通过测定矿井通风阻力，了解通风系统中阻力分布情况，为降低矿井通风阻力提供科学依据。

1 同发东周窑煤业公司矿井概况

同煤同发东周窑煤业有限公司采用主斜井—副斜井—副立井—中央回风立井开拓方式。采用中央并列式通风，通风方法为机械抽出式，即在回风立井安装了两台AGF606-3.8-1.8-2型主要通风机，其中一台运转，一台备用（主扇功率为：2500Kw、风压为：2750Pa、叶片角为：-100，主扇排风量为18187m3/min，外部漏风率0.6%，有效风量17247m3/min，矿井总进风量17985m3/min）。根据瓦斯涌出量预测可知矿井为瓦斯矿井，且取样分析5#煤层属自燃煤层，煤尘有爆炸危险性。目前该矿布置有2个回采工作面、8个掘进工作面生产。

2 矿井通风阻力测定

2.1 测定方法

《煤矿安全规程》第119条规定：新井投产前必须进行1次矿井通风阻力测定，以后每3年至少进行1次，在矿井转入新水平或改变一翼通风系统后，都必须重新进行矿井通风阻力测定。

本次通风阻力测定利用矿井通风参数检测仪JFY-2按测点测定法。其原理是将井下各测段空气看作是不可压缩理想气体，采用流体力学中的伯努利方程［4-6］计算测段通风阻力。

将一台矿井通风参数检测仪留在基准点（副立井井口地面），每隔10min记录1次大气压值，作为大气压力校正用；另一台按事先拟定的测点测定绝对静压、空气温度、湿度，同时测定测段巷道断面、风速等参数，直至测定完毕，回到基准点，如两台检测仪读数仍相等或读数差与定基准点时相等，表明仪器性能良好，测定的数据可靠［7］。

本次测定分2个测定小组进行。地面组1人监测并记录大气压力的变化；井下组2-3人分别进行巷道断面测量、风速测定，空气温度、湿度、测点绝对静压测定，并对上述基础参数进行记录。

2.2 测定内容及所需仪器

测定全矿井通风网络中主要风路的空气状态参数、巷道断面参数、风速、测点绝对静压等参数，以计算通风阻力。

所需仪器：矿井通风参数检测仪JFY-2，2台；低、中、高速风表，各1台；秒表 1台；5米卷尺 1把。

2.3 测定路线选择及测点布置

测定路线的选择原则为：能够反映矿井通风系统特征的最长通风路线作为主要测定路线，如其中有采、掘工作面等。其它通风路线则列为辅测路线。

根据目前该矿井的生产布局，选择的测定路线如下：

主测路线：1-20-43-44-21-22-23-25-56-45-46-48-49-50-51-52-73-27-42-53-12-54-30-55

辅测路线：15-16-32-34-17-18

矿井通风网络图见图1所示。

2.4 测定步骤

（1）测定前的准备。1）确保仪器性能完好；2）测定人员预先熟悉测定路线；（2）现场测定。1）定基准点。将2台气压计同时在基准点（副立井井口地面）读数，并记下读数时间；2）测定。根据通风阻力理论计算依据，计算出同发矿井通风阻力。

3 测定结果分析

3.1 通风阻力测定误差分析

式中：h-系统实测通风阻力，pa；h1-通风机房水柱计读数，pa。

同发东周窑矿井通风阻力约为2800Pa；而主扇通风机房水柱计读数为2750pa，代入上述计算公式得出通风阻力测定误差为4.5%小于允许极限值5%，结果表明测定数据合理可靠。

3.2 矿井总风阻及等积孔计算

矿井总风阻与等积孔是反映矿井通风难易程度的指标，总风阻值越大，等积孔越小表明矿井通风越困难。

A——等积孔 m2；H——矿井通风总阻力 pa；测定值为2880Pa；

Q——矿井主要通风机总排风量 m3/s；测定值为303.11 m3/s。

从上述计算结果得出：同发矿井总风阻为0.0304 N·s2/m8＜0.355 N·s2/m8，等积孔为6.72m2＞2m2，因此矿井属于通风容易。

3.3 矿井通风阻力分布情况

同发矿井各盘区通风调节的阻力约为1600Pa-1900Pa, 约占整个矿井通风阻力的66.7%；总回风巷与回风立井的阻力为552Pa，约占整个矿井通风阻力的19.1%；而其它巷道通风阻力较小。各巷道断面无明显变化且无杂物堆积，因此对通风系统改造及优化首先在保证风量稳定的前提下改善各盘区通风调节设施。

4 通风系统优化

4.1 改造通风设施

由矿井通风系统图可知：同发矿井一采区、南部采区、三采区、二采区、西部采区属于并联通风。由并联风路特性可知：一采区、南部采区、三采区、二采区、西部采区风路阻力相等。

通过上述通风阻力测定结果可知：同发矿井通风阻力为2880Pa左右。一采区、南部采区、三采区、二采区、西部采区的调节阻力为1600Pa-1900Pa，约占整个矿井通风阻力的66.7%；总回风巷与回风立井的阻力为552Pa，约占整个矿井通风阻力的19.1%；而其它巷道阻力较小，且断面变化较小，且在井下实测过程中没有发现杂物堆积严重地方。因此通过改造通风调节设施以降低通风阻力，即同时放大一采区、南部采区、三采区、二采区、西部采区的回风调节。

4.2 增加并联巷道

由阻力计算公式：h=Q2×R可知：降低矿井配风量可降低通风阻力，降低矿井配风量增加并联巷道。目前，同发矿井西回二巷与南回二巷已全断面贯通，但没有构筑成通风系统，整条巷道不能够作为回风巷而成为漏风巷道。因此，在西回二巷与南回二巷中间构筑两道风桥横穿西胶带巷与西辅运巷并与西回风巷贯通，使其构成通风系统，不仅降低西回风巷、南回风巷的风量，同时也降低西部风桥的配风量从而降低矿井通风阻力。

5 结论

（1）通过利用矿井通风参数检测仪测定测点通风参数，采用伯努利方程计算出矿井通风阻力约为2880Pa；并掌握了矿井通风阻力分布情况：各盘区通风调节阻力约占整个阻力的67%，总回风巷与回风立井的阻力为552Pa，约占整个矿井通风阻力的19.1%，而其它巷道通风阻力较小，为矿井通风系统改造及优化提高基础数据资料；（2）基于通风阻力测定结果，得出矿井总风阻为0.0304 N·s2/m8，等积孔为6.72m2判断出矿井属于通风容易；（3）基于阻力分布情况，通过放大各盘区通风调节面积及新增并联巷道来降低通风阻力，以达到降阻增风作用。

参考文献：

［1］程根银．晋普山煤矿通风阻力测定［J］．煤炭工程,2002（02）：15-17.

［2］黄寿元,赵伏军,李艳波.周源山煤矿通风阻力测定与分析［J］.矿业工程研究,2009,24（04）：34-37

［3］王衍生,刘平,尹经梅.矿井通风技术参数的测定与分析［J］.矿业安全与环保,2001,28（04）：37-38

［4］霍志潮,龚子来,潘德祥.荆各庄煤矿通风阻力测定与分析［J］.华北科技学院学报,2003,5（01）：20-22

［5］郭东相,韩宝春.李雅庄矿通风阻力测定与系统分析［J］.华北科技学院学报,2004,1（03）：4-6.

［6］王福龙.方庄煤矿新井通风阻力测定与分析［J］.中州煤炭,2006（06）：78-79.

［7］吴中立.矿井通风与安全［M］.徐州：中国矿业学院出版社,1989.

［8程根银,孙凯,李波.姚桥煤矿通风阻力测定及分析［J］.辽宁工程技术大学学报（自然科学版）,2012,31（05）：737-741.

项目：山西省科技攻关项目（20100322013）；校青年科学研究项目（2015Q14）

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.12.106

作者简介：徐丽丽（1987-），女，山东青岛人，硕士研究生，助教，研究方向：安全工程。