矿井通风阻力测定与通风安全管理措施研究

（晋能控股煤业集团 挖金湾煤业公司 山西 037000）

通风系统为煤炭生产提供新鲜风流，是煤炭生产最为重要的系统之一[1-3]。矿井通风阻力测定是煤矿通风管理重要工作内容，通过通风阻力测定不仅可掌握井下通风现状而且还可为矿井通风系统调整及通风优化提供依据[4-5]。随着煤炭的不断开采井下通风系统长度、复杂程度逐渐增加给矿井通风系统运行可靠性带来一定影响[6-9]。因此，文中对山西某矿通风系统进行测定，并针对性提出改进建议，以期能更好的促进矿井生产。

1.工程概况

山西某矿设计产能300Mt/a，采用斜井、立井开拓方式，其中主、副斜井用以运输、通风，立井用以回风。矿井采用机械式抽出通风，通风方式为中央并列式，在回风立井布置对旋轴流式通风机（型号FECDZ-10-No26/2×250），一台工作一台备用。

现阶段矿井有6507综采工作面正在回采，回采6#煤层，采面埋深平均215m。6#煤层厚度平均3.8m，原始瓦斯含量较低，仅为2.9m3/t。采面通风采用一进、一回方式，运输顺槽进风、回风顺槽回风，回采巷道断面均为矩形（净断面积为20m2），采用锚网索支护。采面通风系统为：

采面新鲜风流为：斜井→运输大巷→5采区措施巷→6507运输顺槽→采面。

乏风风流为：采面→6507回风顺槽→回风联络巷→5采区回风大巷→回风大巷→回风立井→地面。

2.矿井通风阻力测定及分析

(1)通风阻力测定方式

现阶段煤矿井下通风阻力测定方式有压差计法、气压计法两种方式。其中气压计法具有仪器要求低、重量轻、测量过程等优点，为此本次采用气压计法对矿井通风阻力进行测定，具体测定线路见图1。

图1 风阻测量线路

(2)通风阻力测定结果及分析

矿井通风阻力测定时选用的测定路线应能最大程度反映当前通风系统运行情况，因此通风阻力测定应与矿井生产相结合。按照沿主干风量走向、风量大、局部通风阻力大以及过采面等基本原则，将矿井通风阻力按照进风段、用风段以及回风段3段进行分析，具体各段通风阻力测定结果见表1。

从表1可看出，矿井进风段、用风段及回风段通风阻力分别为91.4Pa、179.7Pa以及199.4Pa，占比分别为19.42%、38.21%、42.37%。从矿井通风阻力分布情况可以看出，进风段长度占测定线路总长度的34.0%，但是该段风阻占比仅为19.42%，表明在矿井进风段内巷道断面较大、围岩支护效果较好，巷道表面摩擦系数较小。回风段长度占测量线路总长度的27.8%，但是风阻占比达到42.37%，主要是由于回风巷内局部位置巷道围岩变形量过大、围岩支护效果不佳等原因导致。

表1 矿井主测线路通风阻力分布情况

采用理论公式对矿井总通风阻力以及等积孔进行测定，具体测定结果见表2。矿井通风难易程度分级标准见表3。

表2 矿井总通风阻力以及等积孔理论计算结果

根据计算得到的矿井总风阻以及等积孔结果，并参考表3给出的分级判定标准，最终判定矿井通风难易程度为容易。

表3 矿井通风难易程度分级标准

(3)矿井通风线路风量分配

具体获取到的矿井通风线路上风量分配结果见表4。从表中看出，矿井总通风量达到6358m3/min，矿井有效通风量达到5589m3/min，通风系统有效风量率达到87.9%。依据矿井总回风巷风量以及通风机工作参数，计算得到回风立井外部漏风率为1.82%。由于矿井主回风立井未安装有提升设备，为此外部漏风量规定值为5%。现场测定的矿井外部漏风量满足《煤矿安全规程》相关要求。

3.矿井通风安全管理建议

现阶段矿井通风采用两进一回方式（主、副斜井进风、回风立井回风），通风系统构成较为简单、通风线路较短，同时井下现有2个掘进工作面、1个回采工作面。根据通风阻力测定以及风量测定结果看出，回风立井布置的主要通风机可提供的风量可满足井下各用风点需要。根据矿井通风阻力测定结果以及通风系统运行情况，提出以下几点建议，以期更好的促进矿井通风工作。

（1）从通风阻力测定结果看出，矿井风阻集中分布在用风段、回风巷，其中用风段、回风段占比分别为38.21%、42.37%。因此，降低用风段、回风段风阻是降低矿井总风阻的关键措施。主要措施为：用风段内材料、设备等按照要求码放整齐，巷道按照设计要求进行掘进、支护；对回风段巷道断面进行修整，出现局部围岩变形较大区域重新进行支护，必要时进行表层喷浆。对于由于积水造成巷道底鼓段，进行及时排水或者在巷道底板上砌筑一层厚度200mm C20混凝土层，从而降低积水对巷道底板影响。通过降低用风段、回风段风阻可确保矿井通风系统处于良好运行状态，并可降低主要通风机电能消耗量。

（2）采用现代化的计算机技术构建矿井通风数据库，定期对通风系统进行模拟分析及现代化管理。并借助计算机辅助系统进行管理决策，如采用DSS系统进行井下火灾应急救援预案的演练、优化及决策。

4.总结

（1）采用气压计法对矿井6507工作面线路通风阻力进行测定，发现进风段、用风段以及回风段风阻分别为91.4Pa、179.7Pa以及199.4Pa，占比分别为19.42%、38.21%、42.37%，用风段以及回风段占比较高。后续矿井可通过修整用风段、回风段巷道断面来实现降低矿井总风阻目的，从而提高矿井通风效率。

（2）根据通风阻力测定结果，计算得到矿井总风阻、等积孔分别为0.04124Ns2/m8、5.81m2，矿井通风难易程度为容易。计算得到矿井有效风量率达到87.9%、风井漏风率为1.82%，均满足《煤矿安全规程》有关规定。