矿井通风阻力测定合理性分析.pdf

★煤炭科技 开拓与开采★ 矿井通风阻力测定合理性分析 马万江 新疆屯南煤业有限责任公司,新疆和丰县, 834407 摘 要 主要针对传统通风阻力测定的原理、方法、误差处理思路以及最终等积孔的评 定标准,提出了改进的方法,为提高矿井通风阻力测定的合理性提供了科学依据。 关键词 矿井通风阻力 等积孔 伯努利 万程 中图分类号 TD722 文献标识码 B Reasonable analysis about the Mine ventilation resistance determination Ma Wanjiang Xinjiang Tunnan Coal Company ,Heshituoluogai town Hefeng county Xinjiang , 834407 Abstract In this paper , for the existing ventilation resistance measurement principles , s , ideas , as well as error handling , and so on the final hole of the plot to make a few points to improve the standard of assessment. In order to enhance mine ventilation resistance determination of the reasonableness of providing a scientific basis. Key words Mine ventilation , resistance , Bernoulli 1 矿井通风阻力测定的原理 在传统的矿井通风阻力计算中,通常采用单位 质量不可压缩流体的伯努利方程 H1 - 2K1 P 1 -P2-K2 p 1 -p2 ρ 1 v1 2 -ρ2v2 2 / 2 ρ 1 - 2 g z1-z21 式中H 通风阻力; K1、K2 分别是井下和基点气压计的校 正系数; P1、P2 井下前后两点空气绝对压力; p1、p2 基点空气压力; ρ 1 、 ρ 2 空气密度; v1、v2 测点处的风速; z1、z2 测点标高。 该方程的应用条件是流体的内能不发生变 化;流体为不可压缩流体;与外界无热交换。因而 具有较大局限性。但矿井实际风流状态与上述公式 的应用条件差异较大。井下空气与煤壁、岩壁、机 械设备等都存在热交换,而且,井下空气为可压缩 流体,密度会发生变化;空气内能也随温度变化而 变化。因此使用以上原理来计算通风阻力不精确。 由于井下测试地点的风量和空气流的状态一般 都是变化不大的稳定状态。所以,可用热力学开口 系统稳态稳流方程计算单位体积风流主要成分为 空气的通风阻力,如公式2。 H1-2ρ 1-2[11005 T 2-T1 v2 2 - v1 2 / 2 g z1-z22 -01718 T 2-T1 n -114 / n -1 ] 其中 n Log P2/ P1 P2T1/ P1T2 式中T2-T1为空气由1点到2点测试过程中温 度的变化。 公式2既体现了空气内能的变化性,也体 现了空气的可压缩性,同时也表明热交换的过程。 因而更具普遍意义,与矿井实际情况更为贴近。 2 矿井通风阻力测定方法的选择 矿井通风阻力测定的主要方法有皮托管测试 法,精密数字气压计的基点法,同步法以及基点- 同步结合法。皮托管法由于工作量大、不易操作等 缺点已经逐渐被淘汰。数字气压计方便的操作、友 好的界面越发凸显出其优越性。在这里我们着重讨 论数字气压计中的基点法的改进问题。 基点处的气压计,主要用来测定地面大气压的 变化值,以便对井下的另一台气压计读数值进行校 26 中国煤炭第35卷第2期2009年2月 正。一般基点设置在地面井口或井底车场附近固定 不动。但由于固定基点没有考虑到地表气压变化到 达井下测试地点传递的时间问题,可能会造成校正 数据滞后的结果,进而给整个测量值带来误差。另 外,固定基点法没考虑到风门闭开、运输提升等造 成的风流瞬时压力的变化。这些变化会反映到测点 上,但基点气压计上却没有变化,因此也就无法补 偿测点气压值,有时可能出现通风阻力负值结果。 为解决以上问题可以采用动基点法。在测定过 程中设置3～4个基点,在不同的测定段内采用不 同的基点,动态地补偿测点气压值。例如,在测定 进风斜井到井底车场进风段的通风阻力时,应将基 点气压计放置在地面井口附近。随后在测量运输大 巷通风阻力时,将基点气压计移至大巷内或井底车 场硐室的附近。同样在测定采面通风阻力时应将基 点确定在采区下部车场,监视由于运输、风门开启 等因素造成的变化。总之缩短测点至基点的距离, 就能使基点气压计的读数能够准确反映回风巷内风 压的瞬变。动基点法减少了由于井下复杂多变因素 影响,缩短了测点至基点的距离,能有效地消除地 表气压变化及井下风压瞬变对测值的影响,从而弥 补定基点测量法的不足。 3 矿井通风阻力误差的合理调整 矿井通风系统阻力测定精度的相对误差应小于 5 。然而,由于受测量条件或实测工作量的限制, 尤其在巷道复杂、风流状况不稳定的矿井,其测定 结果往往存在一定误差,难以达到精度要求。 为减小这种误差,可在数据处理时对矿井风网 实测风量进行平衡。首先,根据实测风量可以准确 地绘制风网结构图,然后根据风机房内的监测仪或 压差计实测的相对静压值近似为矿井通风总阻 力进行计算机风网仿真解算。根据各个分支的实 际情况合理地反复调整风阻值,当全矿各井巷的风 量与实际风量分配基本吻合,且各个分支阻力总合 基本等于风机的相对静压值时,风量平衡基本完 成。由于风量平差、风阻调整时充分考虑了通风系 统的实际情况,因而该方法可信度、精确度高。 4 矿井通风等积孔的合理确定 “等积孔”是用一个与矿井通风阻力相当的理 想孔的面积来衡量矿井通风的难易程度。如公式 3等积孔A和矿井总风量Q成正比,和矿井通 风总阻力的平方根成反比。 A 1119Q/h3 式中A 矿井通风等积孔; Q 矿井总的风量; h 矿井通风总阻力。 所以认为等积孔大的矿井通风容易,反之就困 难。但实际上并非如此。如有的井巷风流短路和漏 风严重,通风状况并不很好,而等积孔却相当大, 所以它不是评价矿井通风难易程度的唯一指标。要 达到矿井通风的目的,完成矿井通风任务,应全面 评价矿井通风。通过全面分析,再结合矿井实际情 况给出通风阻力测定,这样才能对矿井通风难易程 度的准确评价。主要分析如下。 1矿井主要通风机选型是否正确,能否保证 风机在服务期内的运行在合理工况范围内。 2矿井通风装置,通风构筑物的建设施工和 运行管理是否符合质量要求,通风系统的漏风率是 否在规定要求的范围内。 3矿井总进风量是否满足设计的生产要求。 4矿井有效风量率是否符合要求,达到85 以上。 参考文献 [1] 王永安1 地方煤矿怎样搞好矿井通风阻力测定1 山 西煤炭管理干部学院学报, 2003 3 [2] 杜学胜1 基于Web _ GIS的矿井通风安全信息系统1 煤矿安全, 2005 10 [3] 刘忠波1 井上下气压监测对通风阻力测定影响的优 劣分析1 山东煤炭科技, 2002 6 [4] 陈宙 1 矿井通风阻力测定数据平差处理方法及应 用1中国矿业, 2006 10 [5] 柳忠起1 对用动基点法和定基点法测定矿井通风阻 力的比较1 山西煤炭, 1999 12 [6] 程建军1 矿井通风易难程度评价指标的探讨1 煤炭 工程, 2007 3 [7] 牛国庆1 应用开口系统能量方程计算通风阻力1 煤 矿安全, 2002 5 [8] 王怀新1 一种处理矿井通风阻力测定误差的有效方 法1 中州煤炭, 2003 6 [9] 曲方1 气压计基点法测定矿井通风阻力的误差分析 及基点位置的选择1 煤矿安全, 2006 6 作者简介马万江1966 - ,男,本科,采矿工程 师,现任新疆屯南煤业有限责任公司副总经理兼总工程师。 责任编辑 康淑云 36 矿井通风阻力测定合理性分析