潞安集团祥升煤业通风阻力测定与分析

闫伟，胡双虎，宋国彦，华星月

（1.祥升煤业集团通防部 山西 晋中 030600；2.辽宁工程技术大学系统工程研究所 辽宁 葫芦岛 125105）

0 引言

祥升煤业地处寿阳县解愁乡石门村西，可开采煤层为3～15号，其开采深度为+1 159.9 m~+709.92 m，生产规模900 kt/a。12个拐点圈定井田规模，整合后井田为不规则多边形结构。祥升煤业通风方式为分区式，通风方法为抽出式。全矿包括“二进一回”3个井筒，即两个进风井：主斜井和副立井；一个回风井：回风立井。矿井进风量11 145 m3/min，回风量11 533.8 m3/min。各采掘工作面及硐室都实现独立通风，不存在微风、无风区域。

矿井通风系统由通风设施装备和通风网路结构组成，其安全性对防范和抵御灾害事故的发生至关重要。矿井通风阻力指标则是衡量矿井通风能力的重要指标，而矿井阻力测定又是调查研究矿井通风系统、优化通风系统、强化矿井通风安全管理的主要手段。因此，为全面掌握矿井通风系统现状并对其不合理之处进行优化，对祥升煤业进行通风阻力测定。

1 测定方案

对矿井通分阻力进行现场测定的过程中，由于受测量环境、器具、人员等因素的影响，测量结果存在一定误差。如果方案制定得当，可以在保证精度的同时省时省力，提高效率[1]。因此，应根据潞安集团祥升煤业实际情况制定合理的井下通风测定方案。

1.1 测定方法

据矿井现状，结合本次阻力测定目的，在与基点法、同步法等比较后决定采用多参仪基点法。多参仪的测量方法不需要铺设胶管和静压管，相比于其它测定方法，多参仪基点法具有省时省力，操作简便的优点。多参仪基点法是在主井口地面放置一台多参议，利用另一台同型号仪器按照一定路线顺序在井下进行测定，再消除大气压的变化。在测定过程中，多参仪还测定构筑物两侧的气压差。

1.2 测定路线

根据《矿井通风阻力测定方法》，同时考虑祥升巷道勘察的实际情况，主路选择从入风井口，经入风大巷、采区、回风大巷，回风井至风峒的通风路线；次要路线选择除主路以外的其他通风路线。在测定过程中，可分段、分组测定较长路线。

本次测定共选择上组煤路线1条，下组煤路线1条，合计共2条测定路线，即：

上组煤路线：祥升矿副立井—井下车场进风—6#层集中轨道巷—上组煤工作面进风—上组煤工作面—上组煤工作面回风—3#层集中回风巷—祥生矿回风立井；

下组煤路线：祥生矿副立井—井下车场进风—5#层集中轨道巷—清澈斜巷—东翼运输巷—下组煤工作面进风—下组煤工作面—下组煤工作面回风—东翼回风巷—15#层集中回风巷—祥生矿回风立井。

2 测定结果与分析

通过对潞安集团祥升煤业通风系统的风量和阻力数据进行分析处理，风量值如表1所示。

表1 各风井风量汇总表

2.1 实测风量分析

有效风量率作为反映矿井风量供应、衡量通风技术及其管理水平的重要依据，根据要求，一般而言，有效风量率至少达到85%。从表2可见，上组煤矿井总进风量为105.7 m3/s，矿井总有效风量为112.26 m3/s，矿井内部有效风量率为94%；下组煤矿井总进风量为56.27 m3/s，矿井总有效风量为60.98 m3/s，矿井内部有效风量率为92%。因此，祥升煤业矿井内部有效风量满足其安全生产需求。

表2 矿井实测风量统计表

2.2 系统阻力分析

路线选择需考虑并联风路、路线长度、支护形式等因素，而测点设置也要明确风流分岔点和巷道实际情况等，由此确定祥升煤业阻力测定的两条路线：上组煤路线和下组煤路线。对测量数据进行分析，系统阻力分布结果如表3所示。可知，上组煤、下组煤的阻力分布平均。

表3 上组煤和下组煤的通风阻力累加表

此外，为明确祥升煤业具体阻力分布现状，分别从进风段、用风段、回风段对矿井进行分析。具体情况如表4所示，可知：祥升煤业上组煤、下组煤进风段阻力占比为39.69%、36.79%，用风段阻力占比为33.54%、31.42%，回风段阻力占比为26.78%、31.79%，三段阻力分布基本合理。

表4 上组煤、下组煤各用风区占值比例

2.3 等积孔与风阻分析

为了准确评判矿井的通分阻力，保证测评结果的准确度和可行度，需要分析矿井通风难易程度。[2]祥升煤业评判结果如表5所示，可表可知：上组煤、下组煤的等积孔分别为3.72 m2、2.33 m2，风阻值分别为0.1 Ns2/m8、0.26 Ns2/m8。据矿井通风难易程度分级标准的相关理论，两条主要路线均满足A＞2 m2，通风难易程度为容易。

表5 矿井等积孔与风阻分析表

2.4 误差分析

由于受井下测定条件的限制以及测定设备、仪表读数等多种因素的影响，测定结果可能存在误差，但只要将误差控制在合理的范围内，得到的结果依然具有较强的说服力[3]。

系统通风阻力测定误差是指按通风机房水柱计读数计算出的理论通风阻力与实测通风阻力相比较而得出的相对误差，为了保证精度要求，其值一般要求5%。

依据测定结果，祥升煤业的通风系统误差如表6所示，可以看出：上组煤、下组煤系统测定误差分别为1.94%、1.74%。由此可得：两条路线的阻力测定相对误差均小于5%，达到矿井通风阻力测定的精度要求，一定程度上可作为矿井通风系统管理和优化的信息基础。

表6 通风系统测定误差表

3 结语

（1）潞安集团祥升煤业通风系统为混合抽出式，上组煤、下组煤总阻力分别为1426.73 Pa、1433.10 Pa，等积孔分别为3.72 m2、2.33 m2；上组煤进风段、用风段、回风段的阻力分配比例为39.69：33.54：26.78，下组煤进风段、用风段、回风段的阻力配比为36.79：31.42：31.79。因此，祥升煤业矿井的通分阻力分布情况比较合理，分布均匀。

（2）潞安集团祥升煤业上组煤矿井有效风量率为94%；下组煤矿井有效风量率为92%。因此，该矿井通风难易程度属于容易，通风系统状况良好，能够满足安全生产的需求。

（3）对此提出以下建议：矿井通风路线较长，应尽量缩短通风距离，减小矿井通风阻力[4]。部分巷道壁面既不规整，又存在断面较小问题，应适当扩刷断面从而降低局部阻力。