煤矿矿井通风阻力测定总结报告祥解.docx

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煤矿矿井通风阻力测定总结报告祥解

安荣乡煤矿矿井通风阻力测定总结报告

我国常用矿井等积孔作为衡量矿井通风难易程度的指标。

矿井通风难易程度分级如下：

等积孔A：

＞2m2的矿井通风难易程度：

容易；

等积孔A：

1-2m2的矿井通风难易程度：

中等；

等积孔A：

＜1m2的矿井通风难易程度：

困难。

一、前言

矿井通风阻力测定是矿井通风安全技术管理的重要工作之一。

其

目的主要有：

1、了解通风系统中通风阻力分布情况，以便降阻增风；2、提供实际的井巷摩擦风阻值，为通风设计、通风网络解算、通风系统改造提供可靠的基础资料；3、为拟定发生矿井火灾、瓦斯煤尘爆炸事故时的风流控制方案提供必要的通风参数。

《煤矿安全规程》第119条规定：

新井投产前必须进行1次矿井通风阻力测定，以后每3年至少进行1次，在矿井转入新水平或改变一翼通风系统后，都必须重新进行矿井通风阻力测定。

安荣乡煤矿始建于1985年，1989年投产。

原设计年产煤炭能力9万吨，现计划扩大至年产15万吨。

在此种情况下，测定该矿的矿井通风阻力和进行主扇性能鉴定，以核定矿井通风能力，显得尤为重要。

我们受安荣乡煤矿的委托，于2006年7月21日对该矿进行了全矿井通风阻力测定。

现提交本此测定总结报告。

二、矿井概况

安荣乡煤矿位于山西省山阴县安荣乡，该矿采用主斜井、副斜井（兼作回风井）开拓，可采煤层有5#、8#，目前开采5#煤层。

矿井为低瓦斯矿井，5#煤层属容易自燃煤层、且有煤尘爆炸性。

目前该矿计划安排1个炮采工作面采用短壁后退式分层开采方法生产，并同时安排2个掘进工作面配采。

煤层赋存条件一般，构造及水文地质简单。

矿井采用中央并列式通风，通风方法为机械抽出式。

矿井主井进风，回风井回风。

二、测定技术依据

依据1996年8月1日开始实施的行业标准，即MT／T440—1995

《矿井通风阻力测定方法》进行测定。

三、测定方案的确定

1、测定方法的选用

矿井通风阻力测定有两种方法——气压计法和压差计法，各有优

缺点。

压差计法携带和铺设传压胶管笨重费时，但数据处理量小；压差计读数较精确，但传压管位置摆放不正对风流会影响测定的正确性。

此法适合于对局部地段进行详细精确测定。

而气压计法正好与压差计法相反，测定比较简单迅速，但要测算出位能并进行大气压力变化的校正，计算较麻烦；如测点未选在已知标高处，将带来位能计算误差。

随着能精确测定井下空气压力的通风测定仪表的研制成功，选用气压计法对全矿井进行较精确的通风阻力测定已成为可能。

为此，本次通风阻力测定采用气压计逐点测定法。

其原理是将井下各测段空气看作是不可压缩理想气体，，采用流体力学中的伯努利方程计算测段通风阻力。

具体操作步骤为：

1、定基准点，将2台气压计同时在基准点（一般在进风井底）读数，并记下读数时间。

2、测定，将一台气压计留在基准点，每隔5min记录1次气压值，作为大气压力校正用；另一台按事先拟定的测点逐点测定气压、同时测定测段巷道断面、风速、空气温度等参数，直至测定完毕，回到基准点，如两台气压计读数仍相等或读数差与定基准点时相等，表明仪器性能良好，测定的气压数据可靠。

测定主要仪器仪表：

JFY-1型矿井多功能通风参数测定仪2台、中速风表1块、高速风表1块、秒表1块、DHM2型空气干湿温度计1台、卷尺1把。

2、测定路线的确定

测点的设置原则是；

（1）测点的压差应不小于1~2毫米水柱，不大于测定仪器的量程。

（2）测点应尽可能避免靠近井筒和主要风门，以减少井筒提升和风门开启时的影响。

（3）井巷通风阻力系数测定时，在风流分支、汇合、转弯、扩大或缩小等局部阻力物前布置的测点，与局部阻力物的距离不得小于巷宽的3倍；在局部阻力物后，不得小于巷宽的8~12倍。

为了计算井巷风阻，应在风流分支、汇合处和较大的集中漏风点前后布置测点。

（4）测点前后3米长的地段内，应该使支架保持完好，没有堆积物。

（5）用气压计法测定时，测点应尽可能选在测量标高点附近。

（6）测点沿风流方向应依次编号。

测定路线的选择原则为：

能够反映矿井通风系统特征的最长通风路线作为主要测定路线，如其中有采、掘工作面等。

其它通风路线则列为辅测路线。

根据目前该矿的生产布局，选择1条最长阻力路线（见图1中1→2→3→4→5→6→7→8→9→10→11→12→13）进行全面测定。

四、测定数据计算与汇总

矿井通风系统网络图见附图2。

测定数据汇总分别见表1、表2、表3。

表中数据所依据的计算公式如下：

矩形：

S=HBU=2（H+B）

H——巷高　m;　　　　B——巷宽m;

S——巷道面积，m2；U——巷道周长，m；

梯形：

S=HB

H——巷高　m;　　　　B——巷道中宽m;

半圆拱：

H——巷高　m;　　　　B——底宽m;

Q——风量m3/s

V——风速m/s

S——巷道断面积m2

ρ——空气密度kg/m3

P——绝对静压pa

t——空气干温度℃

φ——相对湿度，可查表得

Ps——温度为时饱和水蒸气的分压力，可查表得

hij——i，j两点间通风阻力pa

∆Pi——i点静压差pa

∆Pj——j点静压差pa

∆Poi——在i点测压时，基准点静压差pa

∆Poj——在j点测压时，基准点静压差pa

ρi——i点空气密度kg/m3

ρj——j点空气密度kg/m3

Zi——i点标高m

Zj——j点标高m

g——重力加速度，取9.81m/s2

R——巷道风阻Ns2/m8

h——巷道通风阻力pa

Q——巷道风量m3/s

A——等积孔m2

h——巷道通风阻力pa

Q——巷道风量m3/s

五、测定结果分析

1、由最长阻力路线测定结果看，安荣乡煤矿矿井通风总阻力为904.58pa。

通风阻力的分布情况为：

进风段（从主井井口至5103工作面进风口，即从节点1至节点6）通风阻力为604.41Pa，占全矿总阻力的66.82%；用风段（5103工作面进风口至5103工作面回风口，即从节点6至节点9）通风阻力为93.76pa，占总阻力的10.37%；回风段（从5103工作面回风口至风井风硐，即从节点9至节点13）通风阻力为206.41Pa,占总阻力的22.81%。

可见。

该矿通风阻力分布的特点是进风段通风阻力较大。

2、本矿高阻力主要出现在集中进风段。

主要原因：

一是主斜井井井底2、3、4三个测点中，有2个点断面较小，风速超限；二是主斜井有皮带，有效通风断面也不大，且主斜井通风路程相对较长。

以上原因导致该矿进风段通风阻力较大。

3、自然风压计算分析

由表1、表3可知，虽然矿井通风线路上各节点的空气密度相差不大,但其标高相差较大，所以该矿的自然风压必须分段计算。

计算如下：

1）进风段空气密度平均值为：

ρ1-6=Σρijzij/（1495.5-1403）=104.08/92.5=1.126（kg/m3）

2）回风段空气密度平均值为：

ρ4-13=Σρijzij/（1496.5-1403）=106.99/93.5=1.145（kg/m3）

3）自然风压为：

hn=（ρ1-4-ρ4-13）*9.81*（1496.5-1403）=-17.43（Pa）

由于自然风压为负，所以表现为矿井通风阻力。

4、测定误差分析

在测定过程中，由于各种人为因素和仪器精密度的影响，难免存在一定的测量误差，产生误差的原因基本有以下几种：

（1）任何仪器都有一定的测定精度，从而导致一定的测定误差。

（2）测定过程中的读数误差。

（3）测点标高、测段长度等有一定误差。

尤其是测点标高对测定结果影响较大。

（4）测点测定时间与基点测定时间的不同时性，导致气压校正误差。

（5）测定过程中井下采掘通风（特别是风门的开关）的变化等也会产生一定的影响

由于矿井通风阻力是由主要通风机装置静压和自然风压共同克服的，因此，通风阻力测定的误差可用以下公式计算：

δ=

式中：

δ—阻力测定误差；

h—测定的矿井通风总阻力Pa；

hs—通风机风硐测压点静压，也即风机房水柱计读数，Pa；

hv—通风机风硐测压点动压，Pa；

hn—矿井自然风压，Pa，帮助通风时为正，反之为负。

注意到该矿阻力测定时风机房风峒内负压探头读数为936Pa，而由表3风硐内空气密度、风速数据可得风硐内测压点动压为0.5×1.1393×9.4632=51.01Pa。

因此，本次通风阻力测定的误差为：

δ=（904.58-936+51.01+17.43）/904.58=4.09%

一般认为，当测定误差小于5%时，测定结果较正确，可以用于指导现场通风工作。

由此可见，本次通风阻力测定结果满足要求。

六、结论与建议

1、由表2可见，阻力测定路线上有2处巷道（3、4测点）的风速超过《煤矿安全规程》的要求，建议该在扩大生产规模时应对此处巷道扩大其通风断面。

2、该矿通风系统较简单，井下没有串联通风，通风设施也较少，而且主要进、回风之间安装了反向风门，有利于通风系统的稳定可靠。

3、由表3知,安荣乡煤矿矿井通风等积孔为1.88m2,属于通风中等容易程度矿井。

该矿属于低瓦斯矿井，目前各作业地点配风较大，实际需风量为2051m3/min，该矿FBCDZ-№16型轴流式风机和配套电机还有剩余能力可用。

因此，建议目前通风系统可在适当调小主要通风机运转角度的情况下运行。

4、该矿通风系统回风斜井通风阻力也较大，目前巷道内风速也较大（表3中12、13测点）。

建议安荣乡矿将风井底断面扩大，减少该处的局部通风阻力。

5、建议该矿应加强通风设施的标准化管理。

测定时发现回风井底与进风井之间的主要风门走车频繁，这将导致通风系统的不稳定；此外，511进、回风大巷之间的风门关闭不严，将导致采区有效风量率偏低。

6、建议该矿应加强主要通风机运行管理。

主要通风机房目前未安装水柱计，负压传感器应及时调校，确保随时对矿井通风系统的变化进行连续、正确的监测。

图1安荣乡煤矿通风系统及测点布置示意图

1-主井地面，2-主井底，3-运输转载点，4-进、回风井联络巷口，5-511运输大巷口，6-5103工作面进风口，7-5103工作面下出口，

8-5103工作面上出口，9-5103工作面回风口，10-511回风大巷口，11-井底水仓回风口，12-井底变电所回风口，13-风硐口

图2安荣乡煤矿通风网络示意图

1-2：

主井，2-3：

井底联络巷，3-4：

进风大巷一段，4-5：

进风大巷二段，5-6：

511运输大巷，6-7：

5103工作面进风顺槽，7-8：

5103工作面

8-9：

5103工作面回风顺槽，9-10：

511回风大巷，10-11：

回风联络巷一段，11-12：

回风联络巷二段，12-13：

回风井

表1安荣乡煤矿气象参数与巷道基础参数计算汇总表

测点

序号

测点名称

巷道名称

干温

℃

湿温

℃

测点静压差∆P

mm

H2O

测点静压P

（pa）

空气密度ρkg/m3

巷道高度

H（m）

巷道中宽

B（m）

巷道形状

巷道支护

方式

巷道面积

S（m2）

巷道周长

U（m）

1

主井井口

18

15

0

84690

1.117

3.1

3.5

半圆拱

砌碹

9.503

11.8

2

主井井底

主井

17.8

14.6

61.2

85290.37

1.126

2.2

2.9

矩形

裸巷

6.38

10.2

3

运输转载点

井底联络巷

18

15

52.8

85207.97

1.124

1.8

2.8

矩形

裸巷

5.04

9.2

4

进、回风井联络巷口

进风大巷一段

16.4

14.2

144.2

86104.6

1.142

1.9

2.2

矩形

裸巷

4.18

8.2

5

511运输大巷口

进风大巷二段

14.2

14

151.1

86172.29

1.152

2

3.2

梯形

木支护

6.4

10.5

6

5103工作面进风口

511运输大巷

14.2

13.8

156.8

86228.21

1.152

2

2.4

矩形

木支护

4.8

8.8

7

5103工作面下出口

5103工作面进风顺槽

13

12.8

155.7

86217.42

1.157

1.9

2.5

矩形

液压支柱

4.75

8.8

8

5103工作面上出口

5103工作面

13.6

13.2

151.5

86176.22

1.154

1.8

2.8

矩形

木支护

5.04

9.2

9

5103工作面回风口

5103工作面回风顺槽

13

12.6

147

86132.07

1.156

1.8

2.4

矩形

木支护

4.32

8.4

10

511回风大巷口

511回风大巷

13

12.6

120

85867.2

1.152

1.7

3

矩形

裸巷

5.1

9.4

11

井底水仓回风口

回风联络巷一段

13

12.8

103.5

85705.34

1.15

1.8

3.4

矩形

裸巷

6.12

10.4

12

井底变电所回风口

回风联络巷二段

13.2

12.8

84.7

85520.91

1.147

2.5

2.5

矩形

砌碹

6.25

10

13

风硐口

回风井

15

13.2

81.4

85488.53

1.139

2.52

2.4

半圆拱

砌碹

5.414

8.94

表2安荣乡煤矿巷道测风汇总表

测点

序号

测点名称

巷道名称

巷道面积

S（m2）

表风速

格/分

真风速

m/s

风量

m3/s

1

主井井口

9.503

300

5.18

47.2

2

主井井底

主井

6.38

458

7.887

47.2

3

运输转载点

井底联络巷

5.04

543

9.343

43.4

4

进、回风井联络巷口

进风大巷一段

4.18

603

10.37

39.2

5

511运输大巷口

进风大巷二段

6.4

306

5.283

31.7

6

5103工作面进风口

511运输大巷

4.8

400

6.893

30.3

7

5103工作面下出口

5103工作面进风顺槽

4.75

127

2.216

9.64

8

5103工作面上出口

5104工作面

5.04

120

2.096

9.73

9

5103工作面回风口

5105工作面回风顺槽

4.32

452

7.784

30.5

10

511回风大巷口

511回风大巷

5.1

410

7.065

33.2

11

井底水仓回风口

回风联络巷一段

6.12

380

6.551

37.5

12

井底变电所回风口

回风联络巷二段

6.25

470

8.093

47.3

13

风硐口

回风井

5.414

550

9.463

47.5

注：

风表校正方程真风速=（表风速×1.028）/60+0.04

表3安荣乡煤矿通风阻力测定汇总表

测点序号

测定名称

测段巷道名称

空气密度ρ

kg/m3

巷道面积S

（m2）

基准点静压差∆p0

mmH2O

测点静压差∆p

mmH2O

风速

v（m/s）

风量Q

m3/s

巷道标高z

（m）

通风阻力h

（pa）

风阻R

Ns2/m8

1

主井井口

1.117

9.503

7.4

0

5.18

47.15

1495.5

2

主井井底

主井

1.126

6.38

15.8

61.2

7.887

47.16

1413

369.53

0.166

3

运输转载点

井底联络巷

1.124

5.04

15

52.8

9.343

43.35

1414

49.48

0.026

4

进、回风井联络巷口

进风大巷一段

1.142

4.18

14.4

48.4

10.37

39.2

1415

13.803

0.009

5

511运输大巷口

进风大巷二段

1.152

6.4

16.9

54

5.283

31.7

1415

14.936

0.015

6

5103工作面进风口

511运输大巷

1.152

4.8

18.7

52.5

6.893

30.33

1403

156.67

0.17

7

5103工作面下出口

5103工作面进风顺槽

1.157

4.75

18.8

45.7

2.216

9.639

1405

69.572

0.749

8

5103工作面上出口

5103工作面

1.154

5.04

18.4

45.5

2.096

9.725

1404

9.6793

0.102

9

5103工作面回风口

5103工作面回风顺槽

1.156

4.32

18.2

38.2

7.784

30.51

1406

14.507

0.016

10

511回风大巷口

511回风大巷

1.152

5.1

18

27.5

7.065

33.2

1413

30.019

0.027

11

井底水仓回风口

回风联络巷一段

1.150

6.12

14.4

12.2

6.551

37.47

1415

96.269

0.069

12

井底变电所回风口

回风联络巷二段

1.147

6.25

12.3

8.2

8.093

47.34

1413

28.295

0.013

13

风硐口

回风井

1.139

5.414

8

-98.2

9.463

47.45

1496.5

51.829

0.023

矿井通风总阻力904.58pa，总风阻0.402Ns2/m8，通风等积孔为1.88m2