礦井通風阻力測定與通風安全管理措施研究

（晉能控股煤業集團 挖金灣煤業公司 山西 037000）

通風系統為煤炭生產提供新鮮風流，是煤炭生產最為重要的系統之一[1-3]。礦井通風阻力測定是煤礦通風管理重要工作內容，通過通風阻力測定不僅可掌握井下通風現狀而且還可為礦井通風系統調整及通風優化提供依據[4-5]。隨著煤炭的不斷開采井下通風系統長度、復雜程度逐漸增加給礦井通風系統運行可靠性帶來一定影響[6-9]。因此，文中對山西某礦通風系統進行測定，并針對性提出改進建議，以期能更好的促進礦井生產。

1.工程概況

山西某礦設計產能300Mt/a，采用斜井、立井開拓方式，其中主、副斜井用以運輸、通風，立井用以回風。礦井采用機械式抽出通風，通風方式為中央并列式，在回風立井布置對旋軸流式通風機（型號FECDZ-10-No26/2×250），一臺工作一臺備用。

現階段礦井有6507綜采工作面正在回采，回采6#煤層，采面埋深平均215m。6#煤層厚度平均3.8m，原始瓦斯含量較低，僅為2.9m3/t。采面通風采用一進、一回方式，運輸順槽進風、回風順槽回風，回采巷道斷面均為矩形（凈斷面積為20m2），采用錨網索支護。采面通風系統為：

采面新鮮風流為：斜井→運輸大巷→5采區措施巷→6507運輸順槽→采面。

乏風風流為：采面→6507回風順槽→回風聯絡巷→5采區回風大巷→回風大巷→回風立井→地面。

2.礦井通風阻力測定及分析

(1)通風阻力測定方式

現階段煤礦井下通風阻力測定方式有壓差計法、氣壓計法兩種方式。其中氣壓計法具有儀器要求低、重量輕、測量過程等優點，為此本次采用氣壓計法對礦井通風阻力進行測定，具體測定線路見圖1。

圖1 風阻測量線路

(2)通風阻力測定結果及分析

礦井通風阻力測定時選用的測定路線應能最大程度反映當前通風系統運行情況，因此通風阻力測定應與礦井生產相結合。按照沿主干風量走向、風量大、局部通風阻力大以及過采面等基本原則，將礦井通風阻力按照進風段、用風段以及回風段3段進行分析，具體各段通風阻力測定結果見表1。

從表1可看出，礦井進風段、用風段及回風段通風阻力分別為91.4Pa、179.7Pa以及199.4Pa，占比分別為19.42%、38.21%、42.37%。從礦井通風阻力分布情況可以看出，進風段長度占測定線路總長度的34.0%，但是該段風阻占比僅為19.42%，表明在礦井進風段內巷道斷面較大、圍巖支護效果較好，巷道表面摩擦系數較小。回風段長度占測量線路總長度的27.8%，但是風阻占比達到42.37%，主要是由于回風巷內局部位置巷道圍巖變形量過大、圍巖支護效果不佳等原因導致。

表1 礦井主測線路通風阻力分布情況

采用理論公式對礦井總通風阻力以及等積孔進行測定，具體測定結果見表2。礦井通風難易程度分級標準見表3。

表2 礦井總通風阻力以及等積孔理論計算結果

根據計算得到的礦井總風阻以及等積孔結果，并參考表3給出的分級判定標準，最終判定礦井通風難易程度為容易。

表3 礦井通風難易程度分級標準

(3)礦井通風線路風量分配

具體獲取到的礦井通風線路上風量分配結果見表4。從表中看出，礦井總通風量達到6358m3/min，礦井有效通風量達到5589m3/min，通風系統有效風量率達到87.9%。依據礦井總回風巷風量以及通風機工作參數，計算得到回風立井外部漏風率為1.82%。由于礦井主回風立井未安裝有提升設備，為此外部漏風量規定值為5%。現場測定的礦井外部漏風量滿足《煤礦安全規程》相關要求。

3.礦井通風安全管理建議

現階段礦井通風采用兩進一回方式（主、副斜井進風、回風立井回風），通風系統構成較為簡單、通風線路較短，同時井下現有2個掘進工作面、1個回采工作面。根據通風阻力測定以及風量測定結果看出，回風立井布置的主要通風機可提供的風量可滿足井下各用風點需要。根據礦井通風阻力測定結果以及通風系統運行情況，提出以下幾點建議，以期更好的促進礦井通風工作。

（1）從通風阻力測定結果看出，礦井風阻集中分布在用風段、回風巷，其中用風段、回風段占比分別為38.21%、42.37%。因此，降低用風段、回風段風阻是降低礦井總風阻的關鍵措施。主要措施為：用風段內材料、設備等按照要求碼放整齊，巷道按照設計要求進行掘進、支護；對回風段巷道斷面進行修整，出現局部圍巖變形較大區域重新進行支護，必要時進行表層噴漿。對于由于積水造成巷道底鼓段，進行及時排水或者在巷道底板上砌筑一層厚度200mm C20混凝土層，從而降低積水對巷道底板影響。通過降低用風段、回風段風阻可確保礦井通風系統處于良好運行狀態，并可降低主要通風機電能消耗量。

（2）采用現代化的計算機技術構建礦井通風數據庫，定期對通風系統進行模擬分析及現代化管理。并借助計算機輔助系統進行管理決策，如采用DSS系統進行井下火災應急救援預案的演練、優化及決策。

4.總結

（1）采用氣壓計法對礦井6507工作面線路通風阻力進行測定，發現進風段、用風段以及回風段風阻分別為91.4Pa、179.7Pa以及199.4Pa，占比分別為19.42%、38.21%、42.37%，用風段以及回風段占比較高。后續礦井可通過修整用風段、回風段巷道斷面來實現降低礦井總風阻目的，從而提高礦井通風效率。

（2）根據通風阻力測定結果，計算得到礦井總風阻、等積孔分別為0.04124Ns2/m8、5.81m2，礦井通風難易程度為容易。計算得到礦井有效風量率達到87.9%、風井漏風率為1.82%，均滿足《煤礦安全規程》有關規定。