莒山礦ZF115 工作面回采巷道通風阻力測定分析

崔李偉

（山西蘭花集團莒山煤礦有限公司，山西 晉城 048002）

井工開采時各巷道風量及節點風阻變化會直接影響各用風點風量，甚至影響整個通風系統運行[1-2]。分析掌握井下巷道風阻分布情況，從而判定通風條件是否滿足現場需要，對確保通風系統高效運行具有重要意義[3-6]。莒山礦3 號煤通風系統已經構建超過15年，為提升礦井通風效果，需對井下通風系統進行系統評定。文中即以莒山礦ZF115 工作面為工程背景，采用現場實測法對回采巷道通風阻力測定。

1 工程概況

莒山礦采用斜井開拓，主采3 號煤層，為低瓦斯礦井。 ZF115 工作面開采 3 號煤， 厚度5.51~6.16m，平均厚5.83 m，夾雜2~3 層矸石，煤層賦存較為穩定，埋深平均120 m。ZF115 采面設計走向、傾向長分別為1 180 、215 m，采用雙巷布置形式、U 型通風，即為運輸順槽進風、軌道順槽回風。采面回采巷道支護均采用斷面均為梯形（上寬2.7 m、下寬 3.5 m、巷高 2.25 m），凈斷面為 6.98 m2，采用工字鋼架棚支護方式。

采面通風線路為:

進風路線：進風斜井→集中材料運輸巷→北大巷→5 號通風聯絡巷→ZF115 工作面軌道順槽→ZF115 工作面。

回風路線：ZF115 工作面→ZF115 工作面皮帶順槽→回風聯絡巷→采區集中回風巷→回風斜井→地面。

進風路線：進風斜井→一采區進風巷→一采區集中運輸巷→-ZF115 運輸順槽-→ZF115 工作面。

回風路線：ZF115 工作面→ZF115 軌道順槽→一采區回風巷-→總回風巷→回風立井→地面。

2 采面回采巷道風阻測量

2.1 測量儀器

本次通風阻力測定選用的儀器包括有手動秒表、快速風表、卷尺及CZC5 通風阻力測試儀。將CZC5 檢測儀布于井口，用以監測井口大氣壓力變化情況；其他的測量儀器按照測點布置情況進行風量值測定，盡可能增加測量速度從而降低大氣壓變化造成測量結果有較大誤差[7-8]。

風量測定時，選用一穩定位置作為測量基準點，在該基準點上布置測量儀器每隔30s 自動測量并記錄數據，測量結束后將數據導入到計算機內進行分析。安裝預先設定的測量線路在巷道內選擇測點，待儀器上數值變化幅度可忽略時記錄該測點編號、實時風速、支護參數及巷道斷面大小。

2.2 通風阻力測定分析

2.2.1 運輸順槽通風阻力測定分析

對ZF115 工作面運輸順槽測定的數據進行分析，計算得到運輸順槽通風系統風阻為960.5 Pa，具體各測點通風阻力變化情況見圖1。

圖1 運輸順槽通風阻力測定情況

圖1 中19~31 號測點為運輸順槽斷面積5.7 m2區段，長度約485 m，平均風速約4.06 m/s、平均風量約588 m3/min，通風阻力為368 Pa；31~37 號測點為軌道順槽斷面積約為6.2 m2區段，該段長度865 m、平均風速3.25 m/s，順槽風量平均1 209 m3/min，通風阻力為592.5 Pa。上述2 個區段為采面運輸順槽通風高阻區。

2.2.2 軌道順槽通風阻力測定分析

對ZF115 工作面軌道順槽測定的數據進行分析，計算得到運輸順槽通風系統風阻為946.3 Pa，具體各測點通風阻力變化情況見圖2。

圖2 軌道順槽通風阻力測定情況

圖2 中56~63 號測點為軌道順槽斷面積5.6 m2區段，該區段長度為915 m，風速平距3.15 m/s，風量平均1 058.4 m3/min，通風阻力平均358 Pa；同樣63~66 號測點為運輸順槽斷面積6.4 m2區段，該區段長度470 m，風速平均2.80 m/s，風量平均1 075.2 m3/min，通風阻力平均588.3 Pa。上述2 個區段為軌道順槽通風高阻區段。

3 通風阻力分布分析

3.1 回采巷道風阻分布

對莒山礦ZF115 軌道順槽、運輸順槽按照進風、回風段及用分段進行劃分，為了便于直觀的掌握回采巷道通風阻力分布情況，分別設定軌道順槽、運輸順槽為用風段。依據現場測定結果，具體得到采面軌道順槽、運輸順槽風阻分布情況，具體見表1。

表1 軌道順槽、運輸順槽通風阻力分布

從表1 看出，ZF115 工作面運輸順槽、軌道順槽是通風線路中通風阻力高阻段，上述2 段風阻占總風阻比值分別為32.24%、31.33%。主要由于運輸順槽、軌道順槽內有較多的機械設備，加之順槽斷面積出現一定的變化所致。總體來說，ZF115 工作面回采巷道通風阻力分布較為合理。

3.2 有效風量率

工作面有效通風量率可通過下式計算[9]：

式中：Pe為有效風量率，100%；Qe為采面有效風量，m3/min；Qr為采面總風量，m3/min。

根據現場實測結果，取Qe= 998.4 m3/min、Qr=1 209 m3/min，計算得到有效風量率為88.9%，超出礦井通風管理規程規定值85%，表明采用通風效果較好。

4 結 論

采用現場實測法對ZF115 工作面軌道順槽、運輸順槽通風阻力進行測定，并分析了進風段、回風段風阻分布特點，具體取得如下主要結論：

1）為了實現對ZF115 工作面回采巷道通風阻力進行測定，選擇2 條測定路線，即為采面上部進風路線、下部回風路線，共計布置76 個測點。總結、分析測定數據發現，采面運輸順槽、軌道順槽通風阻力分別為960.5 Pa、946.3 Pa，2 段均為通風線路中的高阻段。

2）通過分析通風線路風阻發現，采面通風系統風阻分布較為合理；計算得到采面有效通風率為88.9%，超過通風規程要求的85%規定值，采面通風效率較高。

3）從測定數據分析結果看出，運輸順槽、軌道順槽風阻占總風阻分別為32.24%、31.33%，因此降低上述兩高阻段風阻是降低礦井總風阻的關鍵，不僅使得通風系統處于良好狀態而且可降低通風費用。