煤矿井下通风系统阻力测定及优化研究

刘吉庆

（山西汾西矿业集团两渡煤业有限责任公司，山西 灵石 031302）

随采深增加煤炭回采受到地温、粉尘、瓦斯等影响更为突出，通风可以给井下采掘作业点以及相关硐室提供源源不断的新鲜风流，为煤炭回采创造相对安全的条件[1-2]。由于煤炭开采为一动态变化过程，巷道掘进开拓以及采面推进等都会导致通风系统出现变化，井下通风系统面临通风长度增加、系统复杂、通风阻力增大、漏风量增加等问题[3-6]。为此，定期开展通风阻力测定并对依据测定结果对通风系统进行优化，对提高通风效率具有重要意义。文章就对山西某矿通风系统风阻分布情况测定，并提出针对性优化措施。

1 工程概况

山西某矿采用斜井、平硐开拓，设计产能180 万t/年，主采2 号、5 号、9 号、11 号等煤层，开采范围内煤层赋存条件较好。现阶段矿井主要回采浅部2 号、5 号煤层。矿井采用分区式通风，3 个进风风筒、2 个回风风筒，采用的主要通风机型号分别为FBCDZNo.32/2×710、FBCDZNo.28/2×400。

矿井井下现有2 个回采工作面（202 采区2026采面、503 采区5038 采面）、1 个备用采面（211 采区2116 采面），采面均采用U 型通风。

2 通风阻力测定路线及通风阻力分布

2.1 通风阻力测定路线

结合相关通风阻力测定路线标准，本次通风阻力测定确定3 条路线，分别为202 采区2026 采面测风路线、503 采区5038 采面测风路线以及211 采区2116 采面测风路线，并通过气压计法对井下通风系统风阻分布进行测定，测定采用的各个设备见表1所示。具体各个测风线路为：

表1 测定设备规格及数量

202 采区2026 采面测风路线：主/副斜井→井底车场→+1 050 m 运输大巷→202 采区轨道上山→2026 采面进风顺槽→2026 工作面→2026 采面回风顺槽→202 采区回风巷→集中回风巷→风硐。

211 采区2116 采面测风路线：井底车场→+1 050 m 运输大巷→223 轨道上山→2116 进风顺槽→2116 工作面→2116 回风顺槽→202 采区回风巷→集中回风巷→风硐。

503 采区5038 采面测风路线：主/副斜井→井底车场→+880 运输大巷→521 轨道下山5038 进风顺槽→5038 采面→5038 回风顺槽→521 回风下山→集中回风巷→风硐。

2.2 通风阻力测定分析

2.2.1 测定结果精度分析

受到读数、测量设备误差等因素影响，测量结果存在一定偏差。为确保测量结果有效，需对测量精度进行分析。具体测定精度可通过下述公式计算，当计算出来的相对误差在5%以内时，即认为测量结果满足要求，其计算公式如下：

式中：δ 相对误差，%；HC、HS实测、理论风阻，Pa。

根据不同测风路线风阻实测值以及理论值计算得到测量相对误差，具体见下页表2 所示。从表2 看出，各个测量路线测定的计算得到的相对误差均在5%以内，表明本次通风阻力测定数据可靠。

2.2.2 风阻分布分析

通风阻力测定结果见表3—表5 所示。采用理论公式计算得到202 采区2026 采面测量线路、211采区2116 采面测风路线、503 采区5038 采面测风路线等积孔分别为2.21 m2、2.05 m2、1.69 m2，各采区均处于通风容易阶段。

表3 202 采区2026 采面线路风阻分布

表4 211 采区2116 采面线路风阻分布

表5 503 采区5038 采面线路风阻分布

从表3 得知，在202 采区2026 采面测风路线通风阻力共计1186.14Pa、测风路线长度共计5784.90m，各段通风阻力占比分别为43.22%、21.46%以及35.22%，进风段及回风段通风阻力占比偏高，分析主要是巷道部分位置变形量较大同时堆积有矿车、杂物等引起。

从表4 得知，211 采区2116 采面测风路线通风阻力共计1 234.49 Pa、测风路线长度共计5 539.40 m，各段通风阻力占比分别为33.83%、6.64%以及60.33%，回风段风阻占比较高。分析主要是该线路回风段部分位置受到采掘动压影响，巷道断面收缩严重。

503 采区5038 采面测风路线通风阻力共计2 150.75 Pa、测风路线长度共计5 539.40 m，各段通风阻力占比分别为44.74%、12.02%、43.24%，进风段、回风段风阻较高，主要巷道内堆积杂物、通风路线较长以及巷道断面缩小等原因导致

2.3 通风优化措施

通过按照202 采区2026 采面测风路线、211 采区2116 采面测风路线、503 采区5038 采面测风路线等3 条路线对矿井通风阻力测定发现，各个采区均处于通风容易阶段，但是普遍存在进、回风段风阻占比高、通风阻力大等问题。归结起来原因主要是由于巷道内堆积杂物、巷道断面收敛等原因导致。

将进、回风顺槽内物料、机械设备等规整码放，适当增加进、回采顺槽超前支护距离降低采动压力影响，维持巷道断面；对于采区回风巷局部底鼓严重问题，分析发现主要是巷道存在积水导致底板岩体承载能力以及强度较低导致，因此在后续采取及时排水，底板补强加固等措施确保巷道通风断面。对总回风巷进行喷浆，降低巷道摩擦风阻。

3 结论

1）根据矿井生产现状提出3 条测风路线，并采用气压计法对通风阻力分布进行确定，现场测定发现202 采区2026 采面测风路线、211 采区2116 采面测风路线、503 采区5038 采面测风路线通风阻力阻力分别为1186.14 Pa，1234.49 Pa 及2150.75 Pa，通风等积孔分别为2.21 m2、2.05 m2、1.69 m2，矿井现阶段处于通风容易阶段。

2）各测风路线普遍存在进风段、回风段通风阻力占比较高分析，分析发现主要是由于巷道局部断面收敛、巷道内杂物堆积等导致。为此，提出及时修正巷道、适当增加回采工作面超前支护距离、整齐并按照规定码放采面内材料、设备等措施降低通风阻力。