平煤四矿矿井通风阻力测定与系统分析

胡 洋,翁翼飞,张 驎

(1.河北省矿井灾害防治重点实验室，北京 东燕郊 101601；2.华北科技学院 ,北京 东燕郊 101601)

1 测量方法

目前,矿井通风阻力测定常用精密数字气压计。测定方法主要分为基点法和同步法两种。使用基点法来确定矿井通风阻力,具有节约时间、节省劳力、速度快等特点。基点法是将一台气压计放在井上或井下某基点处，每隔一定时间测取气压读数并记录测定时间以监测地面大气压力的变化，进而对井下测定的气压数据进行校正；另一台气压计沿事先选好的路线逐点测定气压值并记录测定时间。采用基点法，其两测点间的通风阻力值用下式计算[1-2]：

hi,i+1=Pi-Pi+1+Hi-Hi+1×ρi+ρi+1×

式中hi,i+1——i至i+1点间的通风阻力值，Pa；

Pi、Pi+1——分别为i和i+1点的绝对压力值，Pa；

Hi、Hi+1——分别为i和i+1点的标高值，m；

ρi、ρi+1——分别为i和i+1点的空气密度，kg/m3;

νi、νi+1——分别为i和i+1点的风速，m/s;

Pdi+1、Pdi——分别为i和i+1点读数时的地面大气压力变化值，Pa。

2 测定路线选择和测点布置

测定路线是从进风井经过用风地点到回风井口的所有风流路线中没有安设增阻设施的一条风流路线，既要能控制一个通风系统的全网络，又能便于了解各类巷道的阻力分布状况。

测点布置应符合下列要求：

1) 断面规则，符合测风条件；

2) 测点距局部阻路物的要求是：之前3～4倍巷宽，之后8～12倍巷宽；

3) 测点应设在可以查出标高的地点；

4) 测点间距一般在200 m左右，测段仪器的读数应大于19.62 Pa；

5) 测点应设在安全地点。

3 数据处理

3.1 参数计算

当井下实测工作结束后，需将实测数据认真、仔细的整理、计算[3]。

1) 风量计算

Q=S×V

式中 S——测点处巷道断面积，m2；

V——测点处的平均风速，m/s;

2) 通风阻力

hi,i+1=Pi-Pi+1+Hi-Hi+1×ρi+ρi+1×

3) 巷道风阻

巷道标准风阻值

式中 ρ0——井下空气密度的标准值，ρ0=1.2mg/m3；

ρ1-2——两断面间空气密度的平均值，mg/m3。

4) 巷道百米风阻

式中Rr——所测平直巷道的摩擦风阻，NS2/m8;

L1-2——两测点间的距离，m。

5) 摩擦阻力系数

式中L——巷道测段的长度，m;

U——巷道测点断面的周长，m；

巷道摩擦阻力系数的标准值：

数据处理结果见表。

3.2 数据处理原则

1) 测段间的风量，断面积和周长取两测点间的平均值进行计算。

2) 风量太小或有风门的巷道，若微速风表不能启动，其风量按节点风量闭合的原则，由相邻巷道风量计算得出。

3) 由于本次测阻时间长，每天风量都有变化，甚至同一天内，某一测段由于临近巷道风门的开启或车辆通行，风量发生变化，可能造成节点风量不平衡，测段风量取两测点的平均值。

4) 实测数据明显有误的，按同一条巷道其他测段的结果类推。风量较小的测段，压力差太小，读数误差较大，本测段不具有类推性。

5) 存在有局部阻力的测段不可类推。

4 结果分析

4.1 阻力测定结果分析

平煤股份四矿于2012年5月25日进行了通风阻力测定工作，阻力测定结果的分析与意见如下：

1) 一水平戊九采区测定结果为4023 Pa，与扇风机工作风压3980 Pa相比，戊九采区测量阻力比主扇工作风压偏大43 Pa，误差1.08%，在允许误差的±5%以内。

2) 二水平己三采区测定结果为4067 Pa，与扇风机工作风压4010 Pa(东台)相比，测量阻力比主扇工作风压偏大57 Pa，误差为1.42%，在允许误差的±5%以内。庚一采区测定结果为：3723 Pa，与扇风机工作风压3760 Pa(西台)相比，测量阻力比主扇工作风压偏小37 Pa，误差为0.99%，在允许误差的±5%以内。

3) 三水平采区测定结果为1770 Pa，与扇风机工作风压1780 Pa相比，测量阻力比主扇工作风压偏小10 Pa，误差为0.56%，在允许误差的±5%以内。丁九采区测定结果为：1781 Pa，与扇风机工作风压1780 Pa相比，测量阻力比主扇工作风压偏小1 Pa，误差为0.05%，在允许误差的±5%以内。

通过上述计算，三个风井系统误差均在允许误差的±5%以内，基本符合矿井通风实际，其结果可以供通风系统改造时使用。

4.2 矿井各风井系统阻力分布分析

通过矿井通风网络解算及分析[4]，我矿戊九采区进、用、回风段阻力百分比为14.21%∶41.9%∶43.89%，己三采区进、用、回风段阻力百分比为22.67%∶51.45%∶25.88%，庚一采区进、用、回风段阻力百分比为25.81%∶37.14%∶37.05%；三水平采区进、用、回风段阻力百分比为68.92%∶18.18%∶12.9%；丁九采区进、用、回风段阻力百分比为54.54%∶36.83%∶8.63%；总回风个别地段受采动影响变形严重，巷道收缩断面较小，且拐弯多，造成回风阻力过大，应重点对总回风巷通风阻力大的地段进行扩修改造，以降低通风阻力。全矿井通风网络解算见图1。

图1 全矿井通风网络图

5 建议

1) 对于一个风量24750 m3/min的老矿井，通风阻力4010 Pa，说明通风系统线路较长，阻力偏大。对于高阻力巷道必须加快巷道维修力度，定时定人定物具体安排，以降低通风系统的阻力，更好的发挥主扇的性能。

2) 进一步加强矿井的通风技术管理，完善基础技术工作，提高整体“一通三防”管理水平。

[1] 程少仁，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,(1):72-74.

[2] 陈宙，赵恩平 . 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,(10):105-108.

[3] 程根银，朱锴 . 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,(9):67-72.

[4] 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,(5):107-109.