新力煤矿矿井通风阻力研究

黄晓强 ，徐素国

（1.太原理工大学 采矿工艺研究所，太原 030024；2.潞安职业技术学院，山西 潞安 037601）

测定矿井通风阻力是矿山通风安全技术管理工作的重要手段之一。提供通风阻力的测定基础数据，是实现科学管理和科学决策的重要组成。为了认真落实《煤矿安全规程》第119条规定：新井投产前应进行1次通风阻力测定，以后每3 a至少进行1次；在矿井转入新水平或改变一翼通风系统后，都必须重新进行通风阻力测定。通过测定及了解矿井通风系统状况、通风风量分配、通风阻力分布、风机运行工况、风机功耗等，为实现通风科学管理、通风系统改造调整、优化技术措施的制定实施提供可靠的基础数据。

1 矿井概况

山西沁新煤焦股份有限公司的新力煤矿，位于沁源县王陶乡任家庄东北。井田面积1.487 km2，批准开采1号、2号、3号煤层，现开采2号优质主焦煤，设计生产能力150 kt/a。矿井通风为中央并列式的抽出式。主斜井进风，副斜井回风。主要采用BK-4NO13轴流式风机，功率55 kW，风量840～2 220 m3/min，风压240～1 500 Pa，共 2台，一台工作，一台备用。采用轴流式通风机反转反风。掘进工作面各用1台YBT51-2型局部通风机压入式通风。硐室均用新鲜风流扩散通风。

2 通风阻力测定方法

1）观测方法：本次测定采用气压计基点法，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。采用基点法测定时两测点间的通风阻力h12算式为：

式中：K1、K2分别为两台测定气压计的校正系数；Pc1、Pc2分别为基点校正气压计在测定气压计读数测值时的读数，Pa；PR1、PR2分别为测量气压计在上风测点和下风测点的读数，mmH2O；ρ1、ρ2分别为测段前、后测点的空气密度，kg/m3；V1、V2分别为测段前、后测点的风速，m/s；g 为重力加速度，m/s2；Z1、Z2分别为测段前、后测点的标高，m。

2）观测仪器仪表

测定通风阻力使用的观测仪器仪表,如表1所示。

3 测区布置

1）测点布置原则上按分风点和汇风点选择，但对风量变化不大、距离相近的巷道，对阻力测定影响不大的节点进行了合并。测点选择时，还考虑了风门等设施的影响。全矿通风测点布置有通风系统图，测定路线一般按风流路线顺序测定。

2）根据测定布置原则和选取要求，结合井下实际生产状况，布置测点共14个。由于矿井通风系统简单，只需布置一条测量路线：1—主斜井—2—轨道运输巷—3—轨道运输巷—4—轨道运输巷—5—轨道下山—6—联络巷—7—运输顺槽—8—工作面—9—回风顺槽—10—采区回风巷—11—回风大巷—12—回风斜井—13—风硐—14。

表1 测量仪器仪表

3）本次通风阻力测定分成2个小组：基点测定组和井下测定组。基点组设在主井井口，人员1～2人观测地面气压变化，每隔5 min读数，记录一次气压值。井下小组，按规定的测线逐点巡回测量，共5人。①由经验丰富、熟悉系统的技术人员负责测量时带路找点、协调工作、核查巷道风流方向。②测气压1人，测压时要将气压计位于交叉点处的标高测点上；安好仪器后，待气压示值稳定后读取测点气压值。③测风1人，测风时要求测风断面选在风流稳定、断面规整的巷道内，每个断面测风至少2次，风表读数误差应不超过最大值的5%，否则重测。④测断面积1人，用钢卷尺量取巷道全高和中心宽度。⑤记录1人，要求记录井下测量的全部数据：巷道风向，断面形状及支护方式，局部阻力物，并根据现场实际修正测点巷道风流关系草图。

4 观测数据处理及结果分析

1）测量过程中，虽然尽可能在风流稳定的条件下进行，但绝对稳定是不可能的。实际上受生产作业、运输、人为违章等因素，井下风流是波动的，有时很不稳定。测量时间越长，受系统变化干扰难免。但可认为，在较短时间内系统保持稳定的概率较大，因此测量过程中尽可能缩短两点测量的时间差，并尽可能用同一台气压计测量。在对全矿测量数据处理后，要对矿井风网的风量和压力分布进行验证性解算。

2）根据测定的基础数据，需按下式进行通风阻力Hz计算：

根据计算结果分别计算出通风阻力和百米风阻。

3）通风阻力测定结果的校验：在地面扇风机房安设一台压差计，测出该点的相对静压，再用风表测出该处的平均风速，求出动压；再根据进、回风侧的空气平均重率计算出自然风压，以之与阻力测定的累计全矿井通风阻力相比较，误差不得大于5%。自然风压=-0.1 Pa。实际矿井通风阻力=扇风机房“U”型管读数-风硐动压+自然风压=1 300-35.2+（-0.1）=1 264.7Pa。测定累计通风阻力=1 265.3 Pa。相对误差=（1 264.7-1 265.3）/1 264.7=-0.05%。绝对值小于5%，满足精度要求，因此测定结果是可靠的。

4）表2看出：进风段通风阻力较小，为119.1 Pa，进风段通风阻力的大小决定于支护方式，此处支护方式以锚喷支护为主，是减小通风阻力的主要决定因素。用风段通风阻力为476.5 Pa，为进风段阻力的4倍，用风段风阻增大的原因是设备布置方式、人为增大了通风阻力，设备的合理布置，有利于减小通风阻力。回风段通风阻力为669.6 Pa，此段通风阻力增大的主要原因是通风线路末端，风流速度降低，导致通风阻力增大。

表2 各段通风阻力汇总表

5 结束语

①矿井通风系统为“两进一回”，回风系统通风阻力大，占总阻力的52.9%。主要原因为：回风路线长、断面小、拐弯多、通风阻力大。建议矿方对回风系统进行改造，扩大巷道断面、增回并联风路等方法，减小通风阻力。②矿井有效风量率低。原因是漏风地点较多，未及时封堵。建议对所有废旧巷道进行永久密闭。③矿井角联巷道多，应加强管理：设置风量测点和瓦斯等有害气体检查点，定期进行检查；对不用的巷道进行及时封闭。

[1]张国枢，通风安全学[M].徐州：中国矿业大学出版社,2000.

[2]黄显东，刘志梅，矿井通风阻力测定方法及应用[J].煤矿安全，2004（10），50-53.

[3]杨加伟，浅谈矿井通风阻力产生的原因及降低方法[J].采矿技术，2010（3），13-14.