矿井通风介绍

【摘要】为掌握百善煤矿井下通风阻力分布及井下通风系统稳定性，根据百善煤矿通风系统实际情况，选择6条测定路线，采用精密气压计逐点测定法，对其通风系统阻力进行测定，全面掌握矿井通风系统的阻力分布情况。分析结果表明：百善煤矿通风系统阻力分布基本合理，风量能够满足矿井实际生产的需求，矿井通风阻力主要集中在回风段。笔者针对百善煤矿通风系统的稳定性提出了合理的建议。【关键词】百善煤矿；通风系统；通风阻力；逐点测定法0引言百善煤矿位于淮北市西南侧的百善镇，隶属皖北煤电公司。百善煤矿于1974年12月26日动工建井，1977年7月1日建成投产，原设计生产能力为年产45万吨，后经两期技术改造，矿井生产能力达90万吨/年。1985年以后年产稳定于100万吨，到1990年以后达到120～130万吨，2007年年产150万吨。井下运输系统以皮带为主，主井提煤，副井上下人和运送材料，东西两风井回风。矿井通风阻力测定是煤矿通风管理内容的。《煤矿安全规程》第119条规定：“新井投产前必须进行一次矿井通风阻力测定，以后每3年至少进行一次。矿井转入新水平生产或改变一翼生产系统后，必须重新进行矿井通风阻力测定”[1]。百善煤矿已超过3年没有进行通风阻力测定与分析，为掌握井下通风阻力分布及通风系统的稳定性，优选了6条测定路线，采用逐点测定法获得了各段巷道的通风阻力分布。1百善煤矿通风阻力测定1.1测定路线及测点布置测定路线选择原则：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，其他通风路线则列为辅测路线[2]。测定路线选定之后，即可按照通风阻力测定的要求，结合该矿巷道布置的具体条件，在通风系统图上初步确定测点的位置和数量，并沿测定路线将测点依次编号。在确定测点布置位置时一般考虑下述原则：1)每条测定路线的测定布置位置应能控制主要井巷和工作面的阻力分布情况。2)一般在风流分、汇点之前和局部阻力大的地点前后以及在需要控制的典型巷道的首末均应设置测点。3)在井下实测过程中，可根据井巷的具体条件，将测点尽量地布置在巷道平直，支护良好、断面规则、前后无杂物、风流稳定、且易于确定标高的地点，实际测定时根据实际情况对个别测点可进行适当的调整和增减少数的测点[3-6]。下面为测定的主要路线。测定路线及测点布置如下图所示。1)66通风系统路线测点编号：1→2→3→4→5→6→7→8→9→10→11。2)西65通风系统路线测点编号：1→2→3'→4'→5'→6'→7'→8'→9'→10'→11'→12'→13'。3)612通风系统东风井路线测点编号：1→2→3→4→5→6→7→8→9→10→11→12→13→14。4)65通风系统路线测点编号：1→2→14→12→9→10→11。5)东一通风系统路线测点编号：1→2→19→17→16→15→12→13→14。6)612东风井路线测点编号：1→2→3→3→4→5→6→7→8→9→7→8→9→10→11。1.2测定参数及测定方法测定的参数主要有：绝对静压；干、湿温度；大气压力；巷道断面、风速；测点标高；测点间巷道长度。百善矿通风系统复杂、范围大，每条测定路线的测定时间较长，因此，应充分考虑大气压变化的影响，此次测定采用精密气压计逐点测定法，测定步骤是：①将一台BJ－1型精密气压计放置在地面井口附近作为基点，监视地面气压变化情况；②另外4台气压计沿测定路线按选定的测点依次进行测定；③在各测点测定风流压力的同时应测量巷道的风速、断面尺寸、气象条件等。测定仪器如表1所示。1.3主要计算参数1.3.1大气物理参数在矿井通风范围内，空气密度按下式计算：式中，ρ——空气密度，kg/m3；P——测点大气压力，kPa；t——空气温度，℃；φ——测点相对湿度，%；Psat——水蒸气饱和蒸汽压，kPa。1.3.2井巷参数用皮尺测量出各测点的巷道参数，然后按巷道形状为梯形、半圆拱、三心拱等用公式计算出巷道的净断面及周长[5]。1.3.3测点风速、风量按预定线路对各测点用风速表测定风速，计算出平均风速，再计算各点的风量。1.3.4通风阻力两测点间的通风阻力计算按下式：hr(i，i+1)=hs(i，i+1)+hz(i，i+1)+hv(i，i+1)Pa(2)式中，hs(i，i+1)——静压差；hz(i，i+1)——位压差；hv(i，i+1)——速压差；Bi，Bi+1——前后测点的气压计读数，Pa；B'i，B'i+1——读取B'i，B'i+1时，基点气压计的读数，Pa。1.3.5井巷风阻根据各测段井巷参数、风量及阻力，按照相应的公式计算出并巷风阻R、百米风阻R100和摩擦阻力系数α。1.3.6矿井自然风压矿井自然风压可按下式计算：式中，ρ0——地面空气平均密度，kg/m3；Z0——风峒测压处标高与进风井口标高之差，m。2测定结果及分析2.1测定结果利用计算机对测定数据进行处理，将各测点的原始记录数据和风速表校正曲线输入计算机，计算机对测定数据进行分析与处理[7-10]。各通风系统的通风阻力测定结果如表2所示。2.2结果检验系统阻力测定误差是按通风机房水柱计读数计算出系统理论通风阻力与实测系统通风阻力相比较而得出的相对误差，其值可按下式计算：式中，hr——系统实测通风阻力，Pa；h'r——由通风机房水柱计读数计算出的系统理论通风阻力，Pa。此次测定各风流路线的测定误差如表3所示。由以上误差计算表明，此次测定的精度符合要求，各系统的测定误差均在允许范围内，因此，可以认为此次的测定数据有效，计算结果可靠。2.3数据分析将矿井通风系统的各段风路，按在通风系统中的位置和作用，将各通风系统分为进风段、用风段和回风段，669，612，653等3个工作面所在通风系统4条通风线路各段的阻力分布如表4所示。从上表计算结果可以看出，井下各系统阻力分布基本合理，但是阻力主要在回风段。通过实际测定，矿井总进风量为4721m3/min，矿井总回风量4805.4m3/min，矿井用风地点有效风量率为97.28%，风量供需比为107.79%，总进风量比矿井需风量大，能够满足目前的矿井生产需风量。矿井总风阻和等积孔测定结果如表5所示。从数据可以看出，西风井系统总风阻大于东风井系统，等积孔小于东风井，说明西风井系统通风比东风井困难。同时，矿井总等积孔为1.285，说明该矿井通风系统的目前通风难易程度属于“中等”。3结论1)阻力测定选择逐点测量法，具有测定精度高，适用于测定时间长、范围大的矿井；为今后同类型的大型矿井通风阻力测定方法的选定，提供了参考。2)百善矿矿井通风系统总体布局合理可靠，矿井通风设施较齐全，该矿井通风管理水平较高。其中：矿井总进风量为4721m3/min，矿井总回风量4805.4m3/min，能够满足目前的矿井生产需风量。3)从实测数据来看，有部分井巷摩擦阻力系数较大，回风道及个别巷道阻力偏大，个别巷道断面偏小，建议进行维修和局部调整。4)百善矿的通风阻力主要集中在回风段。回风巷回风路线长，回风巷局部有效通风断面小；这些段面造成通风“卡脖子”现象，尤其是回风井和回风峒，通过的风量大，加之风峒有转弯，地面风峒断面偏小，局部阻力大，增加了通风电耗。因此，建议必须采取措施降低这些区段的通风阻力，改造风井风峒结构，以降低风井系统阻力。5)矿井存在一部分角联巷道，全矿井大角联就6条，形成一个较复杂的角联网络，造成局部风流不稳定，尤其在系统调节时应该注意角联巷道风流的大小和方向的变化。参考文献[1]国家安全生产监督管理总局，国家煤矿安全监察局.煤矿安全规程[M].北京：煤炭工业出版社，2006.11：66[2]谢中朋.庞庞塔煤矿通风系统阻力测定与安全性分析[J].能源技术与管理，2007(6)：63－65[3]黄显东，刘志梅，陈世龙等.矿井通风阻力测定方法及应用[J].煤矿安全，2004，35(8)：13－14[4]樊九林，朱高平.矿井通风阻力测定与分析[J].煤炭科技，2006(1)：54－55[5]程绍仁，程建军.矿井通风阻力测定及对几个问题的分析[J].煤矿开采，2006，11(1)：72－74[6]程根银，朱锴，石建军等.晋普山煤矿通风系统阻力测定与分析[J].中国安全科学学报，2005，15(9)：67－72[7]陈宙，赵恩平，蒋仲安等.矿井通风阻力测定数据平差处理方法及应用[J].中国矿业，2006，15(10)：105－108[8]王国臣，矿井通风阻力测定及微机处理系统研究[J].中国矿业，2007，16(5)：107－109[9]叶建中.EXCEL的二次开发在矿井通风阻力测定计算中的应用[J].当代矿工，2007(4)：46－47[10]何元东，刘勇.验算矿井通风阻力测定精度的简易方法[J].江苏煤炭，1999(4)：20－21