薛村煤矿通风系统的阻力测定与分析①

狐为民

(华北科技学院计算机系,北京东燕郊 101601)

薛村煤矿通风系统的阻力测定与分析①

狐为民②

(华北科技学院计算机系,北京东燕郊 101601)

为了建设煤矿井下可视化系统,2009年 10月 17日至 21日我们对薛村煤矿的通风系统进行了全面的测定。测定通风巷道总长度 21000m,获得 1500多个基础数据。利用计算机对资料进行了处理,获得了该矿通风系统阻力分布、风量分配等基础资料。

薛村煤矿;通风系统;参数测定;阻力分布

薛村矿地处邯郸市峰峰矿区大社镇地界,东北距邯郸市 22.5km,南距峰峰集团公司 10km,西北距武安市 21km;井田位于峰峰煤田东北部,鼓山背斜以东。薛村矿于 1959年 11月投产,矿井设计年生产能力 90万 t。1992年矿井改建以后,年生产能力达到 135万 t,1997年首次达产。井田煤系地层属中石炭系本溪组、上石炭系太原组、下二迭系山西组,煤系含煤 14—18层。其中可采煤层共 6层:下三层受水威胁暂不可采;上三层为2#煤 (大煤 )、4#煤 (野青 )、6#煤 (山青 )。目前主采 2#(大煤)、4#(野青)煤层,大煤平均厚度为6m,野青煤平均厚度为 1.4m,煤质以贫煤为主。

矿井开拓方式为立井多水平暗斜井延深,主副井筒开凿至一水平 (+30m),通过暗斜井延深至二水平 (-120m)和三水平 (-280m)。薛村矿是一个通风方法为抽出式,通风方式为混合式的矿井。现有五个井口,其中主井、副井、安全斜井、东入风井为进风井,东回风井为回风井。薛村矿为煤与瓦斯突出矿井,深部钻孔瓦斯压力为0.8MPa,吨煤瓦斯含量为 9.25m3/t。煤尘具有爆炸性,爆炸指数为 18.26%～21.97%。2#(大煤)煤层具有自然发火倾向性,自然发火期为 3～12个月。

1 测定基础理论方法

1.1 测定路线的确定

选择测定路线的原则:结合矿井的生产布局和通风系统现状,选择二条 (或几条)风流路线长、风量大,且包含采区或工作面,能反映矿井通风系统特征的路线做为主要测定路线,其他做为辅助测定路线。

1.2 测点布置

测定路线选定之后,按照通风阻力测定的要求,结合本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考虑下述原则: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,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。

1.3 人员组织与分工

为使测定工作能够顺利地进行,测前对参与测定的人员进行了认真的组织与安排,做到分工明确,各尽其责,协调配合,统一指挥。人员组织如下:(1)地面气压计计数 1人,每隔 5分钟记录基点气压值。(2)测压 2人,负责测定各测点风流的绝对压力和相对压力。(3)测风 2人,负责测定各测点的风速,以及测量各测点巷道的断面尺寸。(4)测干、湿温度 1人。(5)记录 1人,负责记录各测点的全面测定数据。负责记录的人员除按时记录各测点参数外,还应注意合理的确定气压计的放置位置及测点个数的增减,使仪器尽可能接近标高点处。同时还应在通风系统示意图上或记录表的测点位置栏中记清测点的详细位置。

1.4 测定方法

本次测定采用精密气压计逐点测定法,即将一台BJ-1型精密气压计放置在地面井口附近的为基点,监视地面气压变化情况,另外的气压计沿测定路线按选定的测点依次进行测定,称为测点气压计。基点气压计每隔 5分钟读一次相对压力数值。测点气压计在各测点每逢 5或 10分钟读数,测点气压计和基点气压计读数时间相对应,以反映地面气压变化对测点读数的影响,保证测定结果的可靠性,在各测点测定风流压力的同时应测量巷道的风速、断面尺寸等。如此依次测定全部的测点,待测点气压计回到井口时再重新校对仪器读数,以检查仪器的误差,至此测定完毕。

2 测定路线的确定

在薛村矿我们选择了 6条路线,基本涵盖了薛村矿的各个巷道。

1)东进风井口→东进风井底→东北正巷→东北正巷 (113坡底)→11盘区轨道变电所入口→118轨巷①→118出煤眼→118溜子道入口→118切眼下口→118切眼上口→94118尾巷上口①→118总回→11盘区风道 1风眼→11盘区轨道→东北总回起点→变电所回风侧→东回风井底→东回风井口。

2)东进风井口→东进风井底→十盘区煤仓→103变电所→92106工作面溜子机头→92108变电所→延伸皮带机头→延伸轨道→108变电所回→106回风→106回风口→十盘区专用回风道→十盘区总回→东回风井底→东回风井口。

3)付井口→付井底→串车房头→串车房坡底→卸载坑→南正巷车场→斜石门老南巷口→南正巷车场南处→92705溜子道口→705溜子道→705回风石门①→七盘区野青风道坡底→上下风道五风眼→东付巷与下风道交叉六七盘回风③ →上下风道汇合①上风道→东回风井口。

4)付井口→付井底→串车房头→串车房坡底→卸载坑→南正巷车场→斜石门老南巷口→南正巷车场南处→92705溜子道口→705溜子道→705回风石门①→七盘区野青风道坡底→上下风道五风眼→上下风道五风眼外→上下风道汇合①上风道→东回风井口。

5)付井口→付井底→串车房头→串车房坡底→卸载坑→南通道风眼→六盘区皮带→七盘区皮带→七盘区四部皮带→705面一部溜子→92705溜子道口→705溜子道→705回风石门①→七盘区野青风道坡底→上下风道五风眼→上下风道五风眼外→上下风道汇合①上风道→东回风井口。

6)付井口→付井底→串车房头→串车房坡底→卸载坑→南正巷车场→斜石门老南巷口→南正巷车场南处→斜石门车场偏上→八九盘区车场→801回风石门→92801溜子道→801运料巷回风→902总回→801,9021盘区总回→711总巷回风→上下风道岔口→上下风道五风眼→东付巷与下风道交叉六七盘回风③→上下风道汇合①上风道→东回风井口。

3 薛村矿井通风系统的分析与评价

3.1 测定数据及计算结果

薛村煤矿通风系统阻力测定结果和薛村煤矿通风系统阻力解算结果均以表 1格式的形式产生多个样表,以便分析评价使用。

3.2 系统阻力分布分析

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,将工作面的通风系统分为进风段、采区段和回风段。全矿四个工作面 (94118、92106、92705、92801)所在通风系统各段的阻力分布如表 2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,回风段阻力大部分都在 60%左右,比较正常;92106工作面所在通风系统,由于进风路线长,阻力所占比例偏大。

表 1 薛村煤矿通风系统阻力测定(92801)

表 2 薛村煤矿通风系统阻力分布表(2009.10)

3.3 通风难易程度分析

实测主要通风机房水柱计读数为 3728Pa,井下总回风量为 250m3/s。按公式计算,矿井等积孔为:

矿井通风等积孔为 4.49m2,说明该矿井通风系统的目前通风难易程度属于“容易”。

3.4 测值分析

根据阻力测定实际情况和阻力测定计算结果,对测值分析如下:

1)大部分永久巷道断面积较大且形状规整,摩擦阻力系数在正常范围内。

2)东进风井、进风斜井等个别测段计算结果为负值,其原因:一是大气压校正基点设在井下,不能对井口测点进行校正;二是井底风流分岔,测点速压没有参与计算;三是测点实际位置与所提供标高有出入。

3)系统同样存在一些高阻力段,如:94118回风顺槽,阻力达到 805Pa,主要原因是巷道大量积水;西翼总回风道阻力达到 1759Pa,主要原因是其中设置了断面非常小的调节门,且该巷回风量很大;还有一些巷道由于地压作用,断面积变小而没有及时维修,造成局部阻力偏大。

4 结论

1)薛村矿通风系统比较复杂,四进一回,但通风系统总体布局合理,风量分配均匀,矿井通风等积孔较大,属通风容易矿井。

2)矿井大部分巷道断面规整,维护良好,保证了正常的生产用风。

3)西翼总回风道及个别巷道阻力偏大,建议进行维修和局部调整。

4)测定结果有较高的精度,并对通风系统进行了分析,为可视化通防系统的建设打下了坚实的基础。

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Xue CoalM ine ventilation and fire prevention system parameter measurement and analysis

HU Weim in

(Department of Computer Science,North China Institute of Science and Technology,Yanjiao Beijing-East 101601)

In order to build underground mine visualization systems,2009 October 17 to 21 of uzziel village we mine ventilation system for a comprehensive evaluation.Determination of total length of 21,000 metres roadway ventilation,getmore than 1,500 based data.Using the computer to data processing,won the mine ventilation system.

Xuecun coalmine;ventilation and fire prevention system;parameter determination

TD724

A

1672-7169(2011)02-0019-04

2011-01-16。项目基金:可视化通防安全动态监测平台的研究。

狐为民 (1968-),男,山西洪洞人,华北科技学院计算机系讲师,研究方向:计算机教学和煤矿可视化。