矿井通风阻力测定及对几个问题的分析.pdf

第1 1 卷 第1 期 总第6 8 期 2 0 0 6年2月 煤矿开采 C o a l M i n i n g T e c h n o l o g y V o l . 1 1 N o . 1 S e ri e s N o . 6 8 F e b r u a r y 2 0 0 6 矿井通风限力测定众对几个问题的舍析 程绍仁‘ ， 程建军 2 1 . 晋城市煤炭工业局。山西 晋城 0 4 8 0 0 0 ; 2 . 晋城泽泰安全评价中心，山西 晋城 0 4 8 0 0 0 [ 摘要」矿井通风阻力是衡量矿井通风状况的主要指标。影响矿井通风阻力大小的因素很多， 而矿井通风阻力测定则是矿井通风技术管理的一项基础工作。介绍了矿井通风阻力的测定方法，对矿 井通风阻力测定中的几个问题进行了分析，并提出了改进意见。 〔 关键词I通风阻力;测定方法;问 题分析 [ 中图分类号]T D 7 2[ 文献标识码]B[ 文章编号]1 0 0 6 - 6 2 2 5 2 0 0 6 0 1 -0 0 7 2 -0 3 Me n s u r a t i o n o f Mi n e V e n t i l a t i o n R e s i s t a n c e a n d A n a l y s i s o f S e v e r a l P r o b l e ms 矿井通风阻力是衡量矿井通风状况的主要指 标， 矿井通风阻力测定是矿井通风技术管理工作的 主要内 容。 煤矿安全规程规定，“ 新矿井投产 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。矿井转人新水平生产或改变一翼通风 系统后，必须重新进行矿井通风阻力测定” 。 晋城市5 0 0 余个地方煤矿在近 1 年多的时间 里， 普遍进行了1 次矿井通风阻力测定，由于测定 单位的技术力量不等和技术水平不齐，测定中存在 问题不少，测定结果误差很大。 1 矿井通风阻力测定方法 1 . 1 测定仪器 矿井通风阻力测定现已淘汰繁琐的、操作麻烦 的、 测量精度低的毕托管、倾斜压力 U型压力 计加长距离软管的测量方法，而采用气压计法， 使用精密气压计，配以通风干湿球温度计、风表、 秒表、 皮尺等测量计具。精密气压计具有体积小、 重量轻，不需要拉软管，操作简便、 快速、省人、 省力、省时等特点，配以所测风速和空气的干湿球 温度计算出的空气动压、位压值而求得通风阻力。 但需要注意，在测定前要对同时使用2台或多台精 密气压计、 通风干湿球温度计、 风表进行校正， 修 正其互相之间误差值。 1 . 2 测定方法 1 同步法用2台同型号规格的气压计在 测量风路的相邻两测点同时读数，由此测算出前后 两测点风流的静压差， 再用风表和通风干湿球温度 计测算出两测点的动压、位压参数， 从而计算出该 测段的通风阻力。逐段通风阻力相加，即为长距离 的通风阻力;按风流路线从矿井的进风井口 逐段测 至矿井主要通风机的吸风口处的通风阻力之和，即 为全矿井的通风阻力。 2 基点法 用2台同型号规格的气压计，1 台气压计放在基点 进风井口 外l o m左右处 ， 从 计时钟表的整 5 m i n 或整 1 0 m i n 的倍数开始， 并以5 m i n 或1 0 m i n 为间隔， 记录气压计读数， 用来测定地面大气压力的变化值，以便对井下的另 1 台气压计读数值进行校正。而另 1 台气压计沿预 定的测定路线、 测点进行测定、 读数。井下气压计 的读数一定要待指示数值稳定后再读数，如超过原 设定整 5 m i n 或整 1 0 m i n 时限，可待下一整 5 m i n 或整1 0 m i n 或其倍数时读数，以便和基点 同时的气压值校正。 3 基点洞 步法 此法是上两种方法的结合 法， 用3 台同型号规格的气压计，1 台固定在进风 井口外的基点上， 作为大气压力变化的校正用， 将 另外2台气压计携至井下沿预定的测点，结合上两 种方法按时钟的整5 m i n 或整 1 0 m i n 的倍数同 时读数，以求得通风阻力。这种方法测定精度高， 适用测定时间长、 通风路线长的大型矿井。 在沿1 条主风路测量通风阻力的同时， 其他各 条并联风路的风量也应测出，以便计算风阻和校核 风量。 1 . 3 测定方法的 选择 矿井通风阻力测定方法的选择，应根据矿井通 风路线的长短、 测点布置的多少而选用。当然第3 种方法基点一 同步法最好，测量精度高， 适用各种 [ 收稿日 期] 2 0 0 5 - 0 8 - 2 9 L 作者简介]程绍仁 1 9 4 5 一 ， 男， 山西晋城人， 高级工程师， 现任晋城市煤炭工业局副总工程师。 程绍仁等矿井通风阻力测定及对几个问题的分析 2 0 0 6 年第1 期 类型的大中小矿井，但是对于测定路线短、测点 少、 测定时间短、 地面气压变化又不太大的中、 小 型乡镇煤矿来讲，采用基点法比较简便、 省时、 省 力，可满足测定精度要求。 2 几个问题的分析 2 . 1 测定路线 测定路线应为所有并联各风路中 选择通风路线 最长、 通过风量最大、 且通过回采工作面的和具有 较多井巷类型及支护形式的主风流路线。也就是 说， 从矿井进风井口、 进风井、 井底车场、 主运输 大巷、 运输大巷运输巷 或采区运输巷、工 作面运输巷 、 工作面、 排风巷 或排风巷、 采区 排风巷排风巷、总排风巷、 排风井、 风铜、 主要通风机吸人口。 在实际通风阻力测定中，对于一些排风井为立 井的矿井，由于乡镇小矿风铜无检查门不便测量， 往往把排风立井、 风铜甩掉不测，只测量至矿井的 总排风巷和排风立井交点，这样所测数据就会和矿 井的通风阻力相差太大，又反映不出矿井防爆盖、 风碉的漏风状况和排风井、风铜的通风阻力，而这 一段风路往往是消耗矿井风压不可忽视的部分。 2 . 2 测点布置 在风流的分风点或汇风点、 在井巷断面的扩大 或缩小处、 在不同支护形式的接合处、 在不同运输 方式的转载点均应布置测点。 测点前后3 m长的地段内，支架应完好，并不 得有堆积物。局部阻力前的测点与局部阻力的距离 不得小于井巷宽的3 倍，而局部阻力后的测点，不 得小于井巷宽的8 倍。 在此要特别强调的是，对于排风井为立井的矿 井，在排风立井和风铜交点无法布置测点时，至少 也应在主要通风机的吸风口处， 也就是说一定要在 矿井负压计 或负压传感器安装处布置通风阻 力测定的最后 1 个测点，只有这样测定所得矿井通 风阻力才是全矿井的通风阻力。因为风铜往往是矿 井通风阻力比较大、消耗矿井通风压力也比较大的 部位。对于没有检查门的风铜的小矿井，可在安装 负压计的主要通风机吸风口 处，打中 3 0 m m左右的 孔洞， 用毕托管配合其压力计测定静压、 动压， 从 而计算求得风速、风量和风阻、 摩擦阻力系数、 通 风阻力。测定时毕托管周围孔隙缠以毛巾布，不用 时用皮塞堵塞，以防止漏风。再者，可研制矿井风 铜风量、 风压、空气温度智能测试仪，尽快应用于 实践，提高测试精度。 2 . 3 测定数据的整理 根据气压计、 通风干湿球温度计、 风表、 皮尺 所测量的数据，最后应求出各段风路长 G m , 标准状态下摩擦阻力系数a N s 2 / m 4 、 风阻R N s 2 / m g 、 百 米风阻R ,, N s 2 / m g 、 Pi .力h P a 、 漏风量和漏风率、 有效风量和有效风量率、 矿井等积孔A m 2m 。 2 . 4 测定误差检验 矿井的负压计读数反映了矿井所在地的大气压 力与负压计测点处的空气绝对静压差，即负压计测 点处空气相对静压的绝对值。根据抽出式通风机的 工作原理及有关流体力学的基本理论，可以认为矿 井通风阻力为负压计的读数与负压计测定处的动压 差及通风系统的位压和。 矿井通风阻力的测定是一项技术性较强的工 作， 对于测定精度的影响因素较多，除通风系统瞬 间变化、 读数误差外， 测点布置、 测点数量的多少 等都会产生误差。所以 测定结果应和矿井通风机房 的负压计所求得矿井理论通风阻力校对。实际上， 很难做到完全一致， 一般误差不超过土 1 0 为满足 测定精度要求。 但有的矿井通风阻力测定结果和通 过矿井负压计所推算的理论通风阻力差值很大， 表 1 是其中一些实测矿井负压值和矿井通风阻力测定 结果的比较。 表 1 实测矿井负压值与矿井通风阻力测定结果比较 矿井 祥和 东进 苗匠 窑沟 四候 南村 负压/ P a通风阻力/ P a l l矿井负压/ P a通风阻力 / P a 560480550500姗 1 6 2 9 . 0 2 9 3 1 . 6 4 2 1 1 . 2 6 7 2 . 9 4 5 4 . 8 1 2 4 9 . 3 6 龙顶山 东山 北山 杨坡 王报 马坪头 7 5 2 3 2 5 . 2 6 3 7 5 6 5 5 . 1 3 2 2 . 9 1 2 7 3 . 9 4 750470700428300380 由于一些矿井未求得负压计测定处的动压、 位 压值， 没有推算出矿井的理论通风阻力， 所以只能 列出其负压值。从表 1 可以看出， 所测矿井的通风 阻力测定值和矿井负压值均相差较大，有的误差度 竟然达一倍以上。 如果误差过大，那就要考虑测定路线的选择、 测点布置、 读数的精度、 计算的正确与否， 或者对 矿井通风的负压计安装正确与否进行检验， 找出问 题所在， 进行修正。 2 . 5 矿井通风阻力的分布状况 通过对全矿井通风阻力分布的分析， 能够了解 矿井各区段的风压消耗，为矿井通风系统的合理性 优化提供指导性意见，而一些矿井通风阻力测定未 拿出各通风区段的阻力值， 使矿井通风阻力测定大 7 3 总第6 8期煤矿开采 2 0 0 6年第l 期 通过矿井通风阻力测定，可以了解矿井阻力分 布情况，发现阻力较大区段和地点，可以了解矿井 风量的分配状况，了解矿井通风能力和潜力。所 以，测定报告要对井巷的维修、通风设施的管理、 风量的合理调配、 通风阻力分布和风压消耗、 降阻 以及如何满足矿井的生产需要，保证矿井通风系统 经济、 合理运行提出合理化建议。但有的测定报告 得不出以上结论，未对矿井通风管理、 风量分配和 矿井通风系统的合理、可靠运行提出建议，没有达 到矿井通风阻力测定的目的。 3结束语 矿井通风阻力的测定要根据矿井规模、 通风系 统合理地确定测定路线、 布置测点，正确地选择测 定方法。计算所求得的项目 要全面，测定报告要给 出测定结论。通过分析，要对矿井通风阻力分布、 风量分配、 漏风状况、 通风设施的设置、管理指出 存在的问题， 提出合理化建议，以达到矿井通风系 统降阻减耗的目的，保证通风系统的经济、合理、 可靠运行。 [ 参考文献〕 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， 2 0 0 4 8 1 3 - 1 5 . 肖 桂荣，沈斐敏，陈伯辉.闽南小煤矿通风系统分析及对策 仁 J ] ， 煤炭技术， 2 0 0 1 1 2 9 - 3 1 . 江仁川，朱锦良. 试论矿井通风系统综合评价指标 【 J 〕， 煤 炭科学技术，1 9 9 4 8 4 4 -4 6 . 「 责任编辑邹正立〕 川[2j[3] 打折扣，未达到预期目的。 矿井进风段、用风段、排风段阻力分布应合 理。一般来说，进风段井巷保证提升、 运输、行 人、 通风比较容易实现，在日 常的管理中只要保证 井巷不失修、减少堆积物就可以了，因改变提升井 位、 运输路线投资较大、工期较长，阻力测定只要 提供准确的阻力值就可以了。 矿井用风段，特别是工作面进、 排风巷受采动 的影响容易变形，所以要特别注意保证工作面进、 排风巷的断面尺寸， 满足使用要求。 矿井排风段， 特别是排风大巷，风路长、断面 小，再加上小煤矿排风巷人去的又少，维修跟不 上， 所以失修严重，通风阻力过大，消耗风压大。 矿井排风段通风阻力占矿井通风总阻力的比例不可 大于3 5 ，否则，就需对排风区段进行改造，降 低通风阻力，以保证其合理、 稳定可靠。 2 . 6 矿井风量分配状况及漏风分析 矿井风量分配状况和矿井漏风情况也是矿井通 风阻力测定需拿出的结论。通过矿井风量分配状况 和漏风情况的分析，可以衡量矿井风量分配是否合 理，风速是否超限，可以看出矿井通风管理是否到 位，可以发现矿井通风管理存在的问题，找出矿井 通风的薄弱环节。 2 . 7 矿井通风阻力的测定时间选择 矿井通风阻力测定时间应选在晴朗的白天、井 下非生产班，此时大气压力比较稳定、井下人员活 动少、风门和运行设备开启、运转影响小，有利于 提高测定精度。 2 . 8 矿井通风系统改进建议 己万、 七二、 忿习\ ， 二\ ， 二 、 忽万\ ， 布\ ， 布\ ， 布、妞 ‘ 二 、 愁 布\ ， 篇、 七‘、 色 ‘\ ， 二 、 巴写它写\ ， 二、 忠布 \ 忿二 ，‘竺 汽 竺‘，二，;，福，‘，‘竺‘，‘，‘，‘，‘.‘ 含分之 ‘\ 色 ‘\ 忿二、 色 二、 之 万吧‘ ; \ 分 布、 乙‘、 ， 二之 匕 ; 入 ， 上接4 9页 工作面两巷超前替棚前， 提前对机、 风巷顶板 及两帮进行煤层浅孔注水，增加了煤层颗粒间的勃 合力， 从而抑制了片帮、漏顶。在两巷超前抹帽 中，机、 风巷均超前煤壁5 . O m卸 U型钢替棚。抹 帽为木梁单体， 顺山棚， 一梁四柱， 棚距为0 . 4 m , 采用8 0 0 m m x 中 5 0 m m塘柴配合2 . O m x 1 . 6 m的双 抗网过顶， 采用 1 . 6 m x 1 . 6 m的竹质大笆配合塘柴 背帮。因两巷压力大，巷道变形严重，原 U型钢 棚宽度只剩3 . 2 m左右，同时工作面前、 后输送机 的电机都放在 走向机巷上帮、风巷下帮，必 须对机巷上帮、 风巷下帮进行撕帮抹帽， 撕帮宽度 3 0 0 m m ， 所有抹帽棚的高度都必须-2 . 3 m 工 作面排头架的高度控制在2 . O m 。超前抹帽所用的 木梁规格为3 . 8 m x 币 2 2 0 m m的圆木，柱为D Z 2 5 7 4 型单体支柱。并在机巷靠电机上帮、 风巷靠电机下 帮采用D Z 2 5 型单体支柱配合4 . 0 m -r r 型钢梁对棚 支护，两梁八柱， 保证了工作面上、 下端头的高 度、宽度。再在抹帽棚梁下架设4排走向铰接挑 棚，并打齐打牢水平销，梁为H D J A - 1 0 0 0型金属 铰接顶梁 限位梁 。机、 风巷所有支柱都必须穿 鞋， 并 确 保支 柱初 撑力 5 0 k N a 4 结束语 通过对I I 8 2 4 一 ’ 综放工作面两巷从支护设计优 化到超前管理，不仅解决了制约软煤层综放工作面 开采中的两巷顶板管理问题，为职工提供了一个很 好的工作环境，创造了良好的经济和社会效益， 也 为其他矿井类似问题的解决提供了一定的经验。 [ 责任编辑邹正立〕