中祥永泰煤業通風阻力測定與分析

楊萬里

(河南理工大學 安全科學與工程學院，河南 焦作 454000)

礦井的通風阻力是衡量礦井通風能力的重要指標。隨著礦井開采的進行，通風巷道支護方式、斷面大小、距離高差及通風網絡布置方式等多種因素，也會影響通風阻力的大小。因此，經常對通風阻力進行測定考察，更好地進行通風設計、風量調節、通風管理有著重要的意義。

1 通風阻力的測定

目前，國內礦井通風阻力主要采用的兩種測定方法是壓差計和氣壓計。通過對比氣壓計和壓差計的優缺點，本文使用精密的氣壓計進行風阻實地測定[1]?；c氣壓計法使用2臺通風阻力測定儀，1臺放于基點副斜井口記錄大氣壓，以便校正井下大氣壓隨時間的波動[2]。測定人員攜帶另1臺儀器從基點至井下沿測定路線依次測定各測點的氣壓、溫度、濕度和時間;并利用鋼卷尺測量巷道寬高，并記錄巷道斷面形狀和支護類型;利用紅外測距儀測量兩測點間的距離;利用風速表測定巷道風量。如此進行，直到終點。為了確保測定精度，測定時間選在煤礦檢修時進行，此時井下生產活動較少，對通風系統的擾動較小，通風阻力變化不大。

2 礦井概況、測點及測定路線的選擇確定

2.1 礦井概況

平頂山中祥永泰煤業位于汝州市蟒川鄉任村西何莊，礦井通風系統為中央并列式，通風方式為抽出式，安裝有FBCDZ-№18(B)型軸流式通風機，功率2×90 kW。礦井總進風量1 464 m3/min，總回風量1 595 m3/min，礦井負壓660 Pa，等積孔1.27 m2，通風難易程度中等。

2.2 測定路線的選擇原則

1) 存在并聯風路情況時，應當選擇主風流風路即風量較大，且通過工作面的風路作為測風路線。

2) 盡量選擇路線較長、有不同井巷類型和支護形式的路線[3]。

3) 選擇沿主風流方向且便于測定工作順利進行的線路作為測定路線。根據上面所述原則并結合中祥永泰煤業公司現場具體情況，綜合考慮確定測定路線如圖 1所示。

圖1 測定路線及測點布置示意

2.3 測量儀器

用2臺同型號精密氣壓計，1臺放在井口，另1臺在風路中測定靜壓。所用的儀器儀表有：2臺BJ-1型精密氣壓計、2臺DHM-2型通風干濕球溫度計、2塊風表、2塊秒表、2個紅外測距儀。

3 阻力測定結果及分析

3.1 阻力測定結果

通過測定所選路線巷道參數、風速、氣壓以及干濕球溫度等數據，計算得出巷道的阻力、風阻等，見表1。

3.2 測定結果誤差分析

在現場實際操作中，由于人員操作、測定儀器和通風環境等因素的影響，測定結果或多或少地會出現一定的測定誤差。為保證測定結果準確有效，對測定結果進行精度分析。

主風流風路實測阻力的相對誤差為：

礦井通風阻力h阻j為：

h阻j=HS+HN=hS2-hV2+HN

式中：HS為風機靜壓，Pa；HN為自然風壓，Pa；hS2為風機房靜壓讀數，Pa；hV2為傳壓管處斷面上的速壓，Pa。

經查驗風井風機房水柱計，讀數為660 Pa。

因此，根據通風阻力測定表1可得阻力測定相對誤差為：

表1 通風阻力測定結果

主測路線：

阻力測定相對誤差為2.72%，未超過5%，說明本次通風阻力測定比較精確，其測定結果可供現場使用，可以對現場通風系統的設計管理提供參考。

3.3 礦井通風阻力分布

阻力具體分布如圖2所示。阻力分布分為三段(進風段、用風段、回風段)的百分比情況見表2。從阻力分布圖2和表2可以看出：礦井的回風段所占的阻力百分比較大，阻力主要消耗在了回風段上；從礦井百米阻力值來看，回風段百米阻力值較大，主要是因為回風段斷面較小、通過風量較大、風力集中致使阻力較大所致。

圖2 中祥永泰三段阻力分布

表2 礦井通風三段阻力分布情況

3.4 礦井通風難以程度

等積孔和礦井總風阻計算公式如下:

(1)

(2)

式中：A為礦井等積孔，m2；Q為礦井總回風量，m3/s；h為礦井通風阻力，Pa；R為礦井總風阻，N·S2/m8。

測得該礦總的回風量為Q=27.55 m3/s，其通風阻力h=650.90 Pa，則礦井等積孔與風阻值分別為：

(3)

(4)

通過上述計算分析，可以判定通風難易程度為中等。

3.5 通風系統改進建議

1) 回風段阻力較大，且百米巷道阻力較高，建議礦方改善回風段通風系統，以減小礦井回風巷道的通風阻力[4]。

2) 礦井內個別風門漏風較大，建議進一步加強井下通風設施的維護，提高礦井有效風量率。

3) 建議及時清除回風巷道堆積的雜物，加強巷道維修工作，盡量使井壁面光滑平整，在轉彎處要做成圓弧形，減少礦井回風段的通風阻力[5-6]。

4) 按照相關規定對礦井及時準確地進行測風，確保安全生產。

4 結 語

1) 中祥永泰煤業通風總阻力為650.90 Pa，進風段、用風段、回風段通風阻力分別為54.90 Pa、290.92 Pa、305.09 Pa，占總阻力的百分比分別為8.43%、44.69%、46.87%，回風段阻力占比較大，但阻力分布狀況基本合理。

2) 等積孔計算結果為1.28 m2，總風阻為0.869 27 N·S2/m8；礦井通風難易程度屬于中等。符合AQ1028-2006標準中煤礦井工開采通風技術條件，通風阻力與風量的匹配符合要求。

3) 礦井進風總量為24.50 m3/s，礦井總有效風量為21.68 m3/s，礦井內部有效風量率為88.50%，有效風量率符合要求。

4) 礦井回風總量為27.55 m3/s，風機排風量為28.83 m3/s，礦井外部漏風率為4%，符合回風井外部漏風率在無提升設備時,不得超過5%的要求。