煤礦井下通風系統阻力測定及優化研究

劉吉慶

（山西汾西礦業集團兩渡煤業有限責任公司，山西 靈石 031302）

隨采深增加煤炭回采受到地溫、粉塵、瓦斯等影響更為突出，通風可以給井下采掘作業點以及相關硐室提供源源不斷的新鮮風流，為煤炭回采創造相對安全的條件[1-2]。由于煤炭開采為一動態變化過程，巷道掘進開拓以及采面推進等都會導致通風系統出現變化，井下通風系統面臨通風長度增加、系統復雜、通風阻力增大、漏風量增加等問題[3-6]。為此，定期開展通風阻力測定并對依據測定結果對通風系統進行優化，對提高通風效率具有重要意義。文章就對山西某礦通風系統風阻分布情況測定，并提出針對性優化措施。

1 工程概況

山西某礦采用斜井、平硐開拓，設計產能180 萬t/年，主采2 號、5 號、9 號、11 號等煤層，開采范圍內煤層賦存條件較好。現階段礦井主要回采淺部2 號、5 號煤層。礦井采用分區式通風，3 個進風風筒、2 個回風風筒，采用的主要通風機型號分別為FBCDZNo.32/2×710、FBCDZNo.28/2×400。

礦井井下現有2 個回采工作面（202 采區2026采面、503 采區5038 采面）、1 個備用采面（211 采區2116 采面），采面均采用U 型通風。

2 通風阻力測定路線及通風阻力分布

2.1 通風阻力測定路線

結合相關通風阻力測定路線標準，本次通風阻力測定確定3 條路線，分別為202 采區2026 采面測風路線、503 采區5038 采面測風路線以及211 采區2116 采面測風路線，并通過氣壓計法對井下通風系統風阻分布進行測定，測定采用的各個設備見表1所示。具體各個測風線路為：

表1 測定設備規格及數量

202 采區2026 采面測風路線：主/副斜井→井底車場→+1 050 m 運輸大巷→202 采區軌道上山→2026 采面進風順槽→2026 工作面→2026 采面回風順槽→202 采區回風巷→集中回風巷→風硐。

211 采區2116 采面測風路線：井底車場→+1 050 m 運輸大巷→223 軌道上山→2116 進風順槽→2116 工作面→2116 回風順槽→202 采區回風巷→集中回風巷→風硐。

503 采區5038 采面測風路線：主/副斜井→井底車場→+880 運輸大巷→521 軌道下山5038 進風順槽→5038 采面→5038 回風順槽→521 回風下山→集中回風巷→風硐。

2.2 通風阻力測定分析

2.2.1 測定結果精度分析

受到讀數、測量設備誤差等因素影響，測量結果存在一定偏差。為確保測量結果有效，需對測量精度進行分析。具體測定精度可通過下述公式計算，當計算出來的相對誤差在5%以內時，即認為測量結果滿足要求，其計算公式如下：

式中：δ 相對誤差，%；HC、HS實測、理論風阻，Pa。

根據不同測風路線風阻實測值以及理論值計算得到測量相對誤差，具體見下頁表2 所示。從表2 看出，各個測量路線測定的計算得到的相對誤差均在5%以內，表明本次通風阻力測定數據可靠。

2.2.2 風阻分布分析

通風阻力測定結果見表3—表5 所示。采用理論公式計算得到202 采區2026 采面測量線路、211采區2116 采面測風路線、503 采區5038 采面測風路線等積孔分別為2.21 m2、2.05 m2、1.69 m2，各采區均處于通風容易階段。

表3 202 采區2026 采面線路風阻分布

表4 211 采區2116 采面線路風阻分布

表5 503 采區5038 采面線路風阻分布

從表3 得知，在202 采區2026 采面測風路線通風阻力共計1186.14Pa、測風路線長度共計5784.90m，各段通風阻力占比分別為43.22%、21.46%以及35.22%，進風段及回風段通風阻力占比偏高，分析主要是巷道部分位置變形量較大同時堆積有礦車、雜物等引起。

從表4 得知，211 采區2116 采面測風路線通風阻力共計1 234.49 Pa、測風路線長度共計5 539.40 m，各段通風阻力占比分別為33.83%、6.64%以及60.33%，回風段風阻占比較高。分析主要是該線路回風段部分位置受到采掘動壓影響，巷道斷面收縮嚴重。

503 采區5038 采面測風路線通風阻力共計2 150.75 Pa、測風路線長度共計5 539.40 m，各段通風阻力占比分別為44.74%、12.02%、43.24%，進風段、回風段風阻較高，主要巷道內堆積雜物、通風路線較長以及巷道斷面縮小等原因導致

2.3 通風優化措施

通過按照202 采區2026 采面測風路線、211 采區2116 采面測風路線、503 采區5038 采面測風路線等3 條路線對礦井通風阻力測定發現，各個采區均處于通風容易階段，但是普遍存在進、回風段風阻占比高、通風阻力大等問題。歸結起來原因主要是由于巷道內堆積雜物、巷道斷面收斂等原因導致。

將進、回風順槽內物料、機械設備等規整碼放，適當增加進、回采順槽超前支護距離降低采動壓力影響，維持巷道斷面；對于采區回風巷局部底鼓嚴重問題，分析發現主要是巷道存在積水導致底板巖體承載能力以及強度較低導致，因此在后續采取及時排水，底板補強加固等措施確保巷道通風斷面。對總回風巷進行噴漿，降低巷道摩擦風阻。

3 結論

1）根據礦井生產現狀提出3 條測風路線，并采用氣壓計法對通風阻力分布進行確定，現場測定發現202 采區2026 采面測風路線、211 采區2116 采面測風路線、503 采區5038 采面測風路線通風阻力阻力分別為1186.14 Pa，1234.49 Pa 及2150.75 Pa，通風等積孔分別為2.21 m2、2.05 m2、1.69 m2，礦井現階段處于通風容易階段。

2）各測風路線普遍存在進風段、回風段通風阻力占比較高分析，分析發現主要是由于巷道局部斷面收斂、巷道內雜物堆積等導致。為此，提出及時修正巷道、適當增加回采工作面超前支護距離、整齊并按照規定碼放采面內材料、設備等措施降低通風阻力。