煤礦通風系統阻力測定與分析研究

河南煤化集團新橋煤礦 卓勤源

煤礦通風系統阻力測定與分析研究

河南煤化集團新橋煤礦 卓勤源

本文通過分析煤礦通風系統阻力產生的原因和煤礦通風系統阻力測定原理的基礎上，對現階段我國采取煤礦通風系統阻力測定的方法，原理和差錯處理等方面進行相關介紹，分析現階段我國在煤礦通風系統阻力測定的標準和方法上存在的不足，最終提出相關建議，來提高煤礦通風系統阻力測定的準確程度。

煤礦通風系統 阻力測定 準確度 等積孔

煤礦通風系統阻力是計量煤礦通風狀況的主要指標，煤礦通風系統阻力大小與煤礦所損失的能量的多少是成正比，由此通風系統阻力越大，煤礦因通風系統所造成損失也就越多，因此，為減少因通風系統阻力過大所造成的不必要的成本，提高煤礦生產效益，煤礦通風系統阻力的準確測定就成為煤礦通風技術管理工作的重中之重。

一、煤礦通風系統阻力產生的原因和煤礦通風系統測定原理

煤礦通風系統阻力是因空氣沿煤礦的井巷運動時，由于空氣運動自身所產生的摩擦力和慣性，以及井巷壁面等對空氣運動的阻擾作用而形成。

煤礦通風系統阻力計量中，通常采取伯努利方程

公式中：H ——通風阻力;

K1 、K2 ——分別是井下和基點氣壓計的校

正系數;

P1 、P2 ——井下前后兩點空氣絕對壓力;

p1 、p2 ——基點空氣壓力;

ρ1、ρ2 ——空氣密度;

v1 、v2 ——測點處的風速;

z1 、z2 ——測點標高。

但是上述伯努利方程是基于流體的單位質量不可壓縮；流體的內能不變化；沒有與外界的熱能交換。但煤礦實際空氣運動情況與上述公式所基于的條件存在很大的差異。氣流與煤壁、巖壁、機械設備等產生的熱交換；井下空氣為可壓縮的密度會發生變化的流體;溫度的變化也會造成空氣內能的變化，等因素并沒進行考慮。因此使用以上方程來測量阻力不甚準確。所以，可用熱力學開口系統穩態穩流方程計算單位體積風流的通風阻力，如公式

公式中：T2 - T1 為空氣由1 點到2 點測試過程中溫度的變化。

上述公式囊括了伯努利方程中未被包含的所有動態因素，與煤礦中真實情況較為相符，因此更能較為準確測量出通風系統的阻力。

二、現階段我國煤礦通風阻力測定方法

（1）相同時間取數法。選取兩臺相同型號的氣壓計分別在巷道空氣運動的起點和末點上相同時間數，此時不需對地表大氣壓變化的監測。在不能確認兩臺氣壓計有相同準確度和相同辯護的前提下，這種測定方法存在較大的絕對誤差;這種方法的缺點就是工時耗費長，人員難以組織。此方法用于情況較為簡單的煤礦較為合適。

（2）同步法。選取兩臺等測量單位和型號一致的氣壓計在空氣運行的通道起點和終點上設定相同時間取數，使一臺臺的所取的數目作為另一臺的參照。用這種該方法所得到的測定記過具有較高精確度，適合于煤礦局部通風阻力測量。

（3）定點法。選取兩臺氣壓計，一臺位于地表，一臺井下。位于地表的氣壓計固定在空氣運動入口的定點上，測量地表大氣壓的變化，井下的一臺沿所設立的路線往返測定。這種方法的優勢在于是方便，節約人力成本，能較為容易地處理數據，不足之處在于存在較大的誤差。最終結果只具有一般性。

（4）逐點測量法。用三臺氣壓計，一臺固定在煤礦井口的定點上，監測大氣壓力變化，將另外兩臺氣壓計固定于井下定點處，沿著設立路線逐序測定。這種方法的優點是最終測量結果精確度高，適用于長時間測定，能適用于較大的煤礦。

三、相關結果分析和相關建議建議

（1）相關結果分析

在得出合理的分析結果前，必須要清楚“等積孔”的概念。“等積孔”是類似于一個與煤礦通風阻力相同的理想孔的面積來度量煤礦通風的難易程度，可以作為反映煤礦通風難易程度的一個重要標志。如果一個礦井等積孔過小，說明礦井通風阻力較大，煤礦通風較困難。同時鑒于煤礦回風段阻力較大，更應采取方法減少回風段阻力。井道部分地點的斷面、形狀、曲折程度、煤礦井巷中的雜物都是左右煤礦通風阻力的重要因素，必須加以重視。

（2）降低通風阻力采取措施

①選用周長較小的井道。在井道斷面相同的條件下，圓形斷面的周長最小，拱形斷面次之，矩形、梯形斷面的周長較大。保證有足夠大的井道斷面。應保證最大限度去避免主要回風井道斷面的突然擴大或縮小。同時最大限度減少局部摩擦力地點的數量。應盡量避免井巷斷面的突然擴大或者縮小，斷面大小差異較明顯的井巷，井道拐彎時，其連接處斷面應逐漸變化，要盡力避免拐彎處出現直角，連接的邊緣的形狀最佳選擇為斜線或圓弧形，可以使井道盡可能避免發生分叉或匯合。

②避免井道內風量過于集中，井風量要適當，在通風設計和技術管理過程中，不能隨意增大風量，各用風地點的風量在保證安全生產要求的條件下，應最大幅度減少。進、用和回風段阻力的適當比例比是保證礦井通風系統可靠性的重要條件。否則會造成礦井通風不暢、增加不必要的通風能耗，不利于對風流的控制。

③主要井道內不得隨意停放車輛、堆積木料等，有些井道部分地段斷面不規整、支護復雜，甚至冒落、片邦，致使這些地段風流受阻、通風不暢、通風壓力損失較多。要加強礦井總回風道的維護和管理，對冒頂、片幫和積水處要及時處理。井道管理要做到無雜物、無淤泥、無片幫，保證有效通風。在可能的條件下盡量不要使成串的礦車長時間地停留在主要通風井道內，以免阻擋風流，使通風狀況惡化。

④盡量縮短井道長度，對不用的廢棄巷道進行封閉處理。在風筒或通風機的空氣入口處安裝集風器，在空氣出口處安裝擴散器。

通過煤礦通風阻力的準確測定，可以獲得煤礦井巷通風情況基礎數據，便于摸清現有情況下通風系統阻力分布情況，積極對煤礦現有的通風情況進行改革，有利于節省因通風阻力而產生的不必要的成本，減少因通風阻力而造成的能耗，為煤礦帶來更大的效益

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