四老沟矿通风阻力测定与分析

王 昭

（晋能控股煤业集团安全督查大队，山西 大同 037003）

通风是确保煤炭生产的基础保障，在通风过程中受到巷道、井筒以及其他构筑物影响，通风系统会产生一定的通风阻力［1］。掌握通风阻力分布情况对提高矿井通风管理水平以及后续制定降阻措施提供参考［2］。因此，测定四老沟矿通风阻力，以期能更好的促进矿井通风管理工作。

1 矿井通风概况

四老沟矿设计产能为3 Mt/a，采用斜井、立井综合开拓方式，开采3-5#、8#层，其中3-5#层为主水平，标高+960 m，8#层为辅助水平，标高+910 m，主、辅水平间采用暗斜井连通。四老沟矿有8101-1、8106 两个采煤工作面，其中8101-1 为回采工作面、8106 为备用工作面，采面均开采3-5#层。3-5#层纯煤厚2.2～9.3 m，平均5.1 m，煤层倾角0°～6°，自燃倾角性等级为Ⅱ级，煤尘有爆炸性。采面进风巷、回风巷均为矩形断面，采用锚网索支护，断面积分别为19.25 m2、17.5 m2。

矿井采用混合式通风，共有5 个进风井、1 个回风井。回风井主要通风机型号为FCB№26.5/1600（II）。矿井总进量为15 257 m3/min，其中主斜井、副斜井、材料斜井、南羊路副立井、副立井进风量分别为1 857 m3/min、2 774 m3/min、2 207 m3/min、2 774 m3/min、5 645 m3/min；回风井为南羊路回风立井，矿井总回量为15 439 m3/min。具体矿井通风系统见图1。

图1 矿井通风系统

2 通风阻力测定方案

2.1 测定方法

通风阻力测定工作应安排在通风系统相对稳定的时间段内完成，根据MT/T 440—2008《矿井通风阻力测定方法》［3］的要求，本次采用气压计法中的基点测定法测定通风阻力。

将测定人员分2 组，将1 台气压计留在井口，并每隔5 min记录一次测点压力，另1 台气压计则沿着测定路线设定的测点进行测量。基点法可减少测量误差并降低大气压力变化给测定结果影响，具有较高的测量精度。

2.2 测定路线

测定路线应反应四老沟矿通系统特征，根据四老沟矿通风系统图，本次测定选择涵盖8101-1、8106 两个回采工作面的路线，具体测定路线为：

从副立井到南羊路回风立井：

副立井井口→行人暗斜井口→轨道暗井上口→辅助行人轨道汇风口→胶轮车调车场分风口→下料孔分风口→避难硐室分风口→爆破材料库分风口→5102 巷分风口→8101-1 工作面回风汇风口→2104 回风点→变电所回风点→5106 回风点→8108 顶抽回风点→2103 回风点→二部皮带绕道回风点→2107 回风点→5107 回风点→回风大巷汇风点→回风井坑底→回风风硐→南羊路回风立井。

南羊路副立井到南羊路回风立井：

南羊路副立井→副立井底→辅助运输巷进风口→主辅联巷进风口→2104 巷口→5106 回风绕道口→5106 与8106 回风绕道汇风点→5106 回风点→8103 顶抽回风点→2103 回风点→二部皮带绕道回风点→2107 回风点→5107 回风点→回风大巷汇风点→回风井坑底→回风风硐→南羊路回风立井。

3 通风阻力测定结果及分析

3.1 有效风量分析

矿井通风效果可通过有效风量直观反映，为此对采煤工作面、掘进工作面、配电室、炸药库等独立用风点有效风量进行测定。通过对测量线路风量测定结果，汇总得到各测点风量情况见表1。

表1 各测点风量测定结果

测点位置风量/(m3/min） 断面积/m2 112104 回风点3 62318.87 12变电所回风点4 37916.4 135106 回风点5 24718.22 148108 顶抽回风点8 76320.6 152103 回风点9 58521.02 16二部皮带绕道回风点10 33719.69 172107 回风点10 50722.92 185107 回风点11 27523 19回风大巷汇风点13 68726.1 20回风井坑底1495718.8 21回风风硐1543938.07 22南羊路副立井794938.07 23副立井底194813.53 24辅助辅运巷进风口320516.04 25主辅联巷进风口325315.58 262104 巷口55915.8 275106 回风绕道口154918.98 285106 与8103 顶抽回风绕道汇风口204810.8

从表中看出，矿井各独立用风点风量之和为15 020 m3/min，矿井总回风井风量为15 439 m3/min，矿井有效风量率达到97.29%。但是上述有效风量率计算时未考虑防止煤层自燃、瓦斯防治以及巷道最小风速等要求。在矿井后续阶段可通过强化通风管理、降低漏风率等措施来提升四老沟矿有效风量率。

3.2 通风系统通风阻力分析

具体副立井到南羊路回风立井测定线路的风阻测定结果见表2、南羊路副立井到南羊路回风立井测定线路的风阻测定结果见表3，通风阻力坡度线见图2。

图2 测量线路通风阻力坡度线

表2 副立井—南羊路回风井通风阻力测定结果

表3 南羊路副立井—南羊路回风井

测点阻力/Pa巷道长度/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

同时为了更好掌握矿井通风阻力分布情况，统计两条测量路线进风段、用风段以及回风段风阻分布情况，见表4。从表中看出矿井通风阻力分布较为均衡，不存在高阻段，仅用风段风阻占比较高，主要是由于用风段线路较长导致。

表4 通风系统风阻分布

3.3 通风阻力测定结果误差分析及通风难易程度评价

通风阻力测定过程中测量结果受到诸多因素影响，其中通风系统瞬间变化、测量仪器精度以及人员读数等均会给测量结果造成较大偏差。矿井通风阻力测定误差可通过下述公式计算：

式中：φ 为通风阻力测定误差；hs、h分别为通风阻力测定值以及理论值，Pa。

通风阻力理论值h可通过下式计算：

h=h0-hv±hn

式中：h0为风井风机房水柱压力，Pa；hv为风硐速压，Pa；hn为自然风压，Pa。

通风阻力误差判定结果见表5。本次通风阻力测定在井下通风系统较为稳定时进行，测量结果精准度较高。

表5 矿井通风阻力误差判定结果

通过两条路线测定结果并依据理论计算公式得到矿井通风阻力参数见表6。从表6 看出，矿井通风阻力符合AQ 1028—2006《煤矿井工开采通风技术条件》的规定，矿井通风等积孔最小为8.98 m2，四老沟矿通风系统难易程度为容易。

表6 矿井通风阻力参数

4 结语

本次通风阻力测定在矿井通风系统相对稳定阶段进行。从测量结果可以看出，四老沟矿风量分布相对合理，从通风系统各段通风阻力占比来看，用风段通风阻力占比较高，主要是采煤工作面区域面积大、通风路线长导致，总体来说通风系统各段风阻分布较为合理。计算得到矿井通风等积孔为8.98 m2，现阶段矿井通风较为容易。

四老沟矿有5 个井筒进风、1 个井筒回风，矿井通风系统较复杂，应加强巷道维护，合理设置通风设施，合理配风，平衡各通风线路通风阻力，确保通风系合理运行、各通风线路稳定。