中祥永泰煤业通风阻力测定与分析

杨万里

(河南理工大学 安全科学与工程学院，河南 焦作 454000)

矿井的通风阻力是衡量矿井通风能力的重要指标。随着矿井开采的进行，通风巷道支护方式、断面大小、距离高差及通风网络布置方式等多种因素，也会影响通风阻力的大小。因此，经常对通风阻力进行测定考察，更好地进行通风设计、风量调节、通风管理有着重要的意义。

1 通风阻力的测定

目前，国内矿井通风阻力主要采用的两种测定方法是压差计和气压计。通过对比气压计和压差计的优缺点，本文使用精密的气压计进行风阻实地测定[1]。基点气压计法使用2台通风阻力测定仪，1台放于基点副斜井口记录大气压，以便校正井下大气压随时间的波动[2]。测定人员携带另1台仪器从基点至井下沿测定路线依次测定各测点的气压、温度、湿度和时间;并利用钢卷尺测量巷道宽高，并记录巷道断面形状和支护类型;利用红外测距仪测量两测点间的距离;利用风速表测定巷道风量。如此进行，直到终点。为了确保测定精度，测定时间选在煤矿检修时进行，此时井下生产活动较少，对通风系统的扰动较小，通风阻力变化不大。

2 矿井概况、测点及测定路线的选择确定

2.1 矿井概况

平顶山中祥永泰煤业位于汝州市蟒川乡任村西何庄，矿井通风系统为中央并列式，通风方式为抽出式，安装有FBCDZ-№18(B)型轴流式通风机，功率2×90 kW。矿井总进风量1 464 m3/min，总回风量1 595 m3/min，矿井负压660 Pa，等积孔1.27 m2，通风难易程度中等。

2.2 测定路线的选择原则

1) 存在并联风路情况时，应当选择主风流风路即风量较大，且通过工作面的风路作为测风路线。

2) 尽量选择路线较长、有不同井巷类型和支护形式的路线[3]。

3) 选择沿主风流方向且便于测定工作顺利进行的线路作为测定路线。根据上面所述原则并结合中祥永泰煤业公司现场具体情况，综合考虑确定测定路线如图 1所示。

图1 测定路线及测点布置示意

2.3 测量仪器

用2台同型号精密气压计，1台放在井口，另1台在风路中测定静压。所用的仪器仪表有：2台BJ-1型精密气压计、2台DHM-2型通风干湿球温度计、2块风表、2块秒表、2个红外测距仪。

3 阻力测定结果及分析

3.1 阻力测定结果

通过测定所选路线巷道参数、风速、气压以及干湿球温度等数据，计算得出巷道的阻力、风阻等，见表1。

3.2 测定结果误差分析

在现场实际操作中，由于人员操作、测定仪器和通风环境等因素的影响，测定结果或多或少地会出现一定的测定误差。为保证测定结果准确有效，对测定结果进行精度分析。

主风流风路实测阻力的相对误差为：

矿井通风阻力h阻j为：

h阻j=HS+HN=hS2-hV2+HN

式中：HS为风机静压，Pa；HN为自然风压，Pa；hS2为风机房静压读数，Pa；hV2为传压管处断面上的速压，Pa。

经查验风井风机房水柱计，读数为660 Pa。

因此，根据通风阻力测定表1可得阻力测定相对误差为：

表1 通风阻力测定结果

主测路线：

阻力测定相对误差为2.72%，未超过5%，说明本次通风阻力测定比较精确，其测定结果可供现场使用，可以对现场通风系统的设计管理提供参考。

3.3 矿井通风阻力分布

阻力具体分布如图2所示。阻力分布分为三段(进风段、用风段、回风段)的百分比情况见表2。从阻力分布图2和表2可以看出：矿井的回风段所占的阻力百分比较大，阻力主要消耗在了回风段上；从矿井百米阻力值来看，回风段百米阻力值较大，主要是因为回风段断面较小、通过风量较大、风力集中致使阻力较大所致。

图2 中祥永泰三段阻力分布

表2 矿井通风三段阻力分布情况

3.4 矿井通风难以程度

等积孔和矿井总风阻计算公式如下:

(1)

(2)

式中：A为矿井等积孔，m2；Q为矿井总回风量，m3/s；h为矿井通风阻力，Pa；R为矿井总风阻，N·S2/m8。

测得该矿总的回风量为Q=27.55 m3/s，其通风阻力h=650.90 Pa，则矿井等积孔与风阻值分别为：

(3)

(4)

通过上述计算分析，可以判定通风难易程度为中等。

3.5 通风系统改进建议

1) 回风段阻力较大，且百米巷道阻力较高，建议矿方改善回风段通风系统，以减小矿井回风巷道的通风阻力[4]。

2) 矿井内个别风门漏风较大，建议进一步加强井下通风设施的维护，提高矿井有效风量率。

3) 建议及时清除回风巷道堆积的杂物，加强巷道维修工作，尽量使井壁面光滑平整，在转弯处要做成圆弧形，减少矿井回风段的通风阻力[5-6]。

4) 按照相关规定对矿井及时准确地进行测风，确保安全生产。

4 结 语

1) 中祥永泰煤业通风总阻力为650.90 Pa，进风段、用风段、回风段通风阻力分别为54.90 Pa、290.92 Pa、305.09 Pa，占总阻力的百分比分别为8.43%、44.69%、46.87%，回风段阻力占比较大，但阻力分布状况基本合理。

2) 等积孔计算结果为1.28 m2，总风阻为0.869 27 N·S2/m8；矿井通风难易程度属于中等。符合AQ1028-2006标准中煤矿井工开采通风技术条件，通风阻力与风量的匹配符合要求。

3) 矿井进风总量为24.50 m3/s，矿井总有效风量为21.68 m3/s，矿井内部有效风量率为88.50%，有效风量率符合要求。

4) 矿井回风总量为27.55 m3/s，风机排风量为28.83 m3/s，矿井外部漏风率为4%，符合回风井外部漏风率在无提升设备时,不得超过5%的要求。