柴家溝煤礦通風(fēng)阻力測(cè)定及合理性分析

摘 要:該文根據(jù)對(duì)柴家溝煤礦實(shí)際生產(chǎn)條件，采用精密氣壓計(jì)逐點(diǎn)測(cè)定法測(cè)定了該礦的通風(fēng)阻力，通過(guò)測(cè)定各測(cè)點(diǎn)的干、濕球溫度、風(fēng)速、靜壓及各測(cè)段距離等參數(shù)，對(duì)通風(fēng)阻力分布、自然風(fēng)壓、礦井總阻力及風(fēng)量配比進(jìn)行了計(jì)算，并分析了各通風(fēng)參數(shù)的合理性。

關(guān)鍵詞:通風(fēng)阻力等積孔風(fēng)量

中圖分類號(hào):TD724文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2011)09(a)-0088-02

柴家溝礦井生產(chǎn)能力核定為100萬(wàn)噸/年，采用斜井開(kāi)拓即一對(duì)主副斜井及一條回風(fēng)斜井。兩條大巷:皮帶大巷、軌道大巷(平巷);三條下山:皮帶下山、軌道下山、回風(fēng)下山;盤區(qū)布置，一盤區(qū)單翼，二盤區(qū)雙翼。采用中央分列抽出式通風(fēng)系統(tǒng)，采用FBCDZ2×90kW對(duì)旋式風(fēng)機(jī)兩臺(tái)，礦井總進(jìn)風(fēng)量為3400m3/min，總回風(fēng)量為3500m3/min，煤層厚度2～11m，平均厚度5.61m，礦井主要開(kāi)采方式為綜合機(jī)械化放頂煤開(kāi)采。為了了解礦井的通風(fēng)阻力分配情況，掌握礦井通風(fēng)能力的難易程度等，為改善礦井通風(fēng)條件提供依據(jù)。通過(guò)通風(fēng)阻力測(cè)定發(fā)現(xiàn)礦井通風(fēng)工作中存在的問(wèn)題，制定出整改措施，降低通風(fēng)成本，提高通風(fēng)效益，增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，使通風(fēng)工作更好地為礦井生產(chǎn)和安全服務(wù)。對(duì)該礦現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行了阻力測(cè)井及優(yōu)化。

1 測(cè)定方法

根據(jù)柴家溝的實(shí)際生產(chǎn)條件，采用精密氣壓計(jì)逐點(diǎn)測(cè)定法，其中氣壓計(jì)逐點(diǎn)測(cè)定法的基點(diǎn)定在主井井口，即將兩臺(tái)同型號(hào)的精密氣壓計(jì)放置在井口基點(diǎn)處，同時(shí)讀取絕對(duì)壓力值后，一臺(tái)氣壓計(jì)留在基點(diǎn)，每隔3分鐘記錄一次氣壓計(jì)變化值;另一臺(tái)氣壓計(jì)用于井下沿預(yù)定測(cè)定路線逐點(diǎn)測(cè)壓，記錄測(cè)壓時(shí)間并讀取壓力變化值，待全部測(cè)定完畢，重新回到基點(diǎn)，再行校對(duì)氣壓計(jì)的讀數(shù)。在井下每設(shè)定一個(gè)測(cè)點(diǎn)，除了壓力之外，同時(shí)測(cè)量其它通風(fēng)相關(guān)參數(shù)，包括:各測(cè)點(diǎn)的干、濕球溫度(℃)、風(fēng)速(m/s)、靜壓(Pa)、巷道斷面幾何參數(shù)(m，m2)及各測(cè)段距離(m)。

2 通風(fēng)阻力計(jì)算依據(jù)

1)兩測(cè)點(diǎn)間巷道的阻力計(jì)算

采用精密氣壓計(jì)逐點(diǎn)測(cè)定時(shí)，兩測(cè)點(diǎn)間組阻力可按下式計(jì)算，圖1:

2)巷道風(fēng)阻、百米風(fēng)阻計(jì)算

巷道風(fēng)阻依據(jù)公式百米風(fēng)阻由公式進(jìn)行計(jì)算。式中:L(i，i+1)為測(cè)點(diǎn)i，i+1間巷道的長(zhǎng)度(m)，式中Ri～i+1為巷道兩測(cè)點(diǎn)之間風(fēng)阻(Ns2/m8)，Hi～i+1為測(cè)定得到的巷道通風(fēng)阻力(Pa)。

3)總阻力計(jì)算

通風(fēng)系統(tǒng)總阻力為最大通風(fēng)路線上，順著風(fēng)流方向各測(cè)段通風(fēng)阻力的累加，即由公式計(jì)算得到。

4)自然風(fēng)壓計(jì)算

柴家溝煤礦地處陜北黃土高原南部的低中山丘陵地帶，礦井進(jìn)、回風(fēng)井筒不在同一個(gè)地點(diǎn)，礦井采深不大，井巷風(fēng)流溫度會(huì)受到地面溫度變化影響，故必須考慮礦井自然風(fēng)壓的影響。自然風(fēng)壓是在井下最低標(biāo)高的巷道(不同測(cè)量線路，最低點(diǎn)位置和標(biāo)高不同)以上，進(jìn)風(fēng)與回風(fēng)兩列垂直空氣柱的重力壓強(qiáng)之差，用公式進(jìn)行計(jì)算。

3 通風(fēng)阻力測(cè)定結(jié)果分析

1)通風(fēng)阻力分布情況

將柴家溝煤礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)中的風(fēng)路分為進(jìn)風(fēng)段、用風(fēng)段和回風(fēng)段。通過(guò)計(jì)算測(cè)定的路線上通風(fēng)阻力分布情況(百分比)見(jiàn)表1:

根據(jù)相關(guān)規(guī)程規(guī)定，礦井的進(jìn)風(fēng)段、用風(fēng)段和回風(fēng)段阻力合理分配比例為3∶3∶4。礦井實(shí)際通風(fēng)路線阻力分配比近似為2∶1∶7.9。可見(jiàn)，目前礦井通風(fēng)阻力主要分布不合理，表現(xiàn)為礦井回風(fēng)段阻力所占比重偏大。

2)通風(fēng)阻力坡度圖

柴家溝礦井各通風(fēng)路線上通風(fēng)阻力坡度圖見(jiàn)圖2、3。由圖2、3中的曲線可以看出:礦井總回風(fēng)斜井的阻力坡度變化較大，風(fēng)硐的阻力坡度最高，其余巷道阻力變化比較均勻。這說(shuō)明井下通風(fēng)巷道的風(fēng)阻沒(méi)有很大差異。礦井回風(fēng)阻力所占比重偏大的主要原因是回風(fēng)巷道距離較長(zhǎng)，回風(fēng)斜井的斷面較小，風(fēng)硐的局部風(fēng)阻較大。

3)通風(fēng)阻力與礦井風(fēng)量的合理性關(guān)系

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定結(jié)果，柴家溝煤礦礦井各通風(fēng)路線上通風(fēng)總阻力為1140Pa，礦井總風(fēng)量為57.6m3/s(即3454m3/min)，基本合理。

4)礦井等積孔

礦井等積孔的可由公式進(jìn)行計(jì)算，式中A—— 等積孔，m2;Q—— 風(fēng)量，m3/s;H—— 巷道阻力，Pa。根據(jù)測(cè)定結(jié)果，柴家溝煤礦礦井通風(fēng)等積孔的計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。礦井等積孔大于2，表明目前礦井通風(fēng)難易程度屬于通風(fēng)容易時(shí)期。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)柴家溝礦井進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)通風(fēng)阻力測(cè)定，以及結(jié)合礦井通風(fēng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)解算來(lái)分析礦井通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定性、合理性問(wèn)題，得出如下結(jié)論:

1)通過(guò)進(jìn)行礦井通風(fēng)阻力測(cè)定分析，柴家溝礦井目前通風(fēng)系統(tǒng)通風(fēng)總阻力為1140Pa，礦井總風(fēng)量為3454m3/min，礦井總阻力和風(fēng)機(jī)風(fēng)量匹配合理程度較好。通風(fēng)系統(tǒng)的等級(jí)孔為2.03m2，表明礦井目前處在通風(fēng)容易時(shí)期。

2)通過(guò)分析礦井主要通風(fēng)路線上通風(fēng)壓力坡度圖，發(fā)現(xiàn)礦井總回風(fēng)巷道的通風(fēng)阻力占了比較大的比重，從而使得礦井通風(fēng)阻力分布出現(xiàn)不均勻情況。

3)目前礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但不存在角聯(lián)分支等，通過(guò)進(jìn)行自然分風(fēng)計(jì)算，表明目前礦井各巷道分支風(fēng)流流向穩(wěn)定，風(fēng)量滿足計(jì)劃要求，而且所建立的礦井自然分風(fēng)模型符合礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際狀況。