矿井通风阻力测定报告.docx
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矿井通风阻力测定报告
贵州大竹林煤业有限责任公司
大竹林煤矿
通
风
阻
力
测
定
报
告
通防队
2010年10月10日
一、概述
1、矿井通风系统现状
矿井通风系统为中央并列抽出式通风方式，主、副斜井进风，回风斜井回风。
主扇配FBCZ№.15型轴流式风机2台（1台备用），电机功率2×55Kw，目前主通风机叶片运行角度为+35度，矿井总回风量为1754m3/min，矿井有效风量为1520m3/min，主通风机排风量为1774m3/min。
目前生产区域主要布置在+1300水平。
该水平布置一个炮采面、2个掘井头,矿井总风量为1754m³/min。
2、项目实施背景
作为即将形成生产系统的大竹林煤矿，在矿井每年10—12月的反风季节时，受自然风压影响大。
预计+1300水平投入生产后，矿井的绝对瓦斯涌出量将有的所增加。
对矿井通风系统的各项工作顺利开展势在必行。
因此必须作好前期准备工作，进行矿井通风阻力测定。
二、大竹林煤矿通风阻力实际测定、计算及分析
1、通风阻力测定的目的
矿井通风阻力测定是矿井通风技术管理的一项重要内容，其主要目的在于：
（1）了解矿井通风系统的阻力分布情况；
（2）为生产矿井通风系统优化和合理配风提供基础资料和参数；
（3）为矿井井下灾害防治和风流调节提供必要的基础资料；
（4）为保证矿井的正常生产提供依据；
（5）为矿井通风能力核定提供基础参数。
2、通风阻力测定的技术依据及方法
（1）、测定的技术依据
《煤矿安全质量标准化标准及考核评级办法》2004年
《矿井通风阻力测定方法》MT/T440-1995MT/T440-1995
《煤矿安全规程》（2004版）第119条规定：
“新井投产前必须进行一次通风阻力测定，以后每三年至少测定一次，矿井转入新水平生产或改变一翼通风系统后，必须重新进行矿井通风阻力测定。
（2）、测定方法
本次测定采用气压计基点测定法。
基点法是将一台气压计放在井上或井下某基点处，每隔一定时间测取气压读数并记录测定时间以监测地面大气压力的变化，进而对井下测定的气压数据进行校正；另一台气压计沿事先选好的路线逐点测定气压值并记录测定时间。
采用基点法测定时两测点间的通风阻力计算公式为：
Pa
（1）
式中：
K1，K2——分别为两台测定气压计的校正系数；
Pc1，Pc2——分别为基点校正气压计在测定气压计读数PR1、PR2测值时
的读数，Pa；
PR1，PR2——分别为测量气压计在上风测点和下风测点的读数，mmH2O；
ρ1，ρ2——分别为测段前、后测点的空气密度，Kg/m3；
V1，V2——分别为测段前、后测点的风速，m/s；
g——重力加速度，m/s2；
Z1，Z2——分别为测段前、后测点的标高，m。
（3）、测定时间：
二〇一〇年十月十日
3、通风阻力测定的准备工作
矿井通风阻力测定是一项细致的技术工作，首先，组织参测人员的培训，其次，做好所用仪器仪表的检修校正和有关图表资料的准备，详细了解井下巷道的状况、通风设施和通风情况等。
三、图纸资料
为做好矿井通风资料测定工作，测前要收集矿井开拓开采工程平面图、通风系统图、采区布置图以及地质测量标高图，收集井下通风设备、设施的安装布置情况，生产作业轮班情况，矿井瓦斯涌出情况，以及通风报表、主扇运转、井下漏风、井巷规格尺寸、矿井自然通风等资料。
根据有关图纸和巷道布置绘出矿井风网图，风网图既要反映矿井的实际情况同时又允许进行适当的简化。
因此要详细了解井下巷道的实际分合情况、风量大小、通风设备和通风构筑物的位置以及其它生产设备的安装使用情况。
风网图既是通风阻力测定的蓝图，也是上机解算的依据，要认真做好节点的合并和取舍，节点编号应与原图一致，要求风网图中的节点既能在通风系统图中找到，也能在井下准确定位。
对较复杂的风网应考虑绘制风网图和选择阻力测定路线与测定点同步进行。
四、确定测点和选择测定路线
（1）测点布置
选择测点的条件是由这些测点构成的风网应能反映矿井巷道系统的实际状况，测点应有准确的标高，两测点之间不易太近，否则难以准确测定两测点之间的阻力。
井下测点要做出明显的编号标记。
为了取得可靠的测定数据，在上述测定路线的风流分岔点之前或后及局部阻力大的地点前后均布置了测点，测点的位置选择在巷道支护完好、断面规整、前后无杂物、风流稳定的断面内。
（2）测定路线
一般一个测组每班测20个测点为宜。
要合理选择测量路线，一是测定的行程要尽量短，二是要使标高差较大的测段两端测点的测定时间尽量接近，以免地面气压随时间变化产生较大的误差。
根据上述原则和本矿的具体情况，经过分析确定如下主要测定路线：
总回风井——回风上山——工作面——1203机轨石门——四联巷——水仓——井底——进风主、副斜井
测定路线及测点位置见图1所示。
（3）记录表格
通风阻力测定的数据量大，井下巷道情况复杂，为完整、准确地记录各类测定数据合有关情况，应准备以下记录表格：
基点气压变化记录表
井下测定记录卡
测点数据汇总表
井巷规格表
（4）仪表与用具
一个测组的仪表与用具应有：
表2-1测试仪器仪表名称、型号及生产厂家
仪表或用具名称
型号
数量
生产厂家
备注
数字气压计
JFY-1
2
太原航空仪表有限公司
长杆2根，1.8-2.0m长；自由夹与记录笔2套；油漆与毛笔等零星用品；
高、中、微速风表
DFA-Ⅱ
3
鞍山光学仪表有限公司
机械通风干湿表
DHM2
1
天津气象仪表厂
10m皮尺
2
秒表
1
（5）参测人员组织分工
为搞好阻测工作，测前应对参测人员进行培训，使参测人员了解通风阻力测定的目的、意义，测定方法与仪器的操作使用以及测定注意事项，充分发挥参测人员的主动性，同时要对参测人员提出明确要求、下达任务，以便有组织、有计划、有秩序地，高质、高效完成测定工作。
通常，参测人员要明确分工、密切合作。
基点组1～2人
每隔5分钟测一次气压，认真记录；
井下测压组2～3人
负责测定气压、温湿度、测点风速并量取测点顶、底顶垂高，气压计要指定专人读数与携带；
测风组3人
包括测风员1～2人，负责测点附近相关巷道的风速和断面测量并做临时记录；
指挥组2人
包括组长1人负责指挥、调度全测组人员的活动；向导1人负责领路与找测点；专职记录1人负责记录全部测量数据、绘制测点附近相关巷道的布置，各巷道的风向，测风点的位置与编号以及其他需要记录和注明的内容。
五、通风阻力测定的具体要求
1、气压计的位置及读数
在通风阻力测定过程中，将气压计放在实际测点位置处，即巷道交叉点处。
2、断面和风量测量
在通风阻力测定中，对测点周围的所有巷道均应选择断面规整处测定巷道风速以及风量，同时要认真量取巷道断面。
按上述要求，风网中所有巷道都将进行二次测风，根据二次测风结果确定巷道平均风量。
测定巷道风速时每个断面至少测三次，误差不超过5％时取平均值。
阻力测定中风量的误差除因附近巷道风门开启等偶然因素影响外，断面测量不准是其主要原因。
对巷道断面和周界采用下面公式计算：
三心拱断面：
S=b（H-0.073b）m2周界：
（2）
半圆拱断面S=b（H-0.11b）m2周界：
（3）
梯形断面S=bH周界：
（4）
式中：
H——巷道全高，m；
b——巷道宽度，m。
对于锚喷支护巷道的断面其测量的准确度与施工质量有极大的关系，尤其是裸巷断面更难测准。
六、监测地面气压变化
地面大气压力变化会传到井下，影响测定结果。
一般按线性关系考虑地面气压变化引起井下测点变化值的传递。
为减少阻力测定过程中的干扰，通常选择非生产班和晴天气压较为稳定。
同时要掌握测点附近风门的开关，运输设备的移动，自然风压的变化等对测定结果的影响。
图1通风系统阻力测定路线及测点位置图
图2测通风阻力时矿井通风网络图
表1地面大气压监测数据表
序号
时间
时：
分
大气压数据
Pa
序号
时间
时：
分
大气压数据
Pa
1
9：
00
8210
11
9：
50
8230
2
9：
05
8210
12
9：
55
8230
3
9：
10
8210
13
10：
00
8230
4
9：
15
8210
14
10：
05
8240
5
9：
20
8220
15
10：
10
8240
6
9：
25
8220
16
10：
15
8240
7
9：
30
8220
17
10：
20
8240
8
9：
35
8220
18
10：
25
8210
9
9：
40
8230
19
10：
30
8210
10
9：
45
8230
20
10：
35
8210
表2通风阻力测定测点实测数据
节点号
节点
名称
标高
m
气压计读数
Pa
干温度
℃
湿温度
℃
测点风速
m/s
风速测量分支巷道
名称
形式
风速
m/min
宽度
m
高度
m
风量
m3/min
2
1#联络巷
1420
8210
2.8
2.2
0.37
1#联络巷中间
梯形
22.2
3.0
1.8
120
10
2#联络巷
1430
8220
12.6
12.0
3.3
1201进风巷口
梯形
200
3.0
2.0
1200
15
3#联络巷
1440
8230
13.0
12.2
1.27
1203机轨石门进风叉口
梯形
76.2
3.0
2.1
480
18
1203中间巷回风口
1430
8220
16.4
16.9
0.5
1203中间巷
梯形
29.7
3.2
2.2
220
19
1203回风巷回风口
1430
8210
17.0
16.2
0.9
1203回风巷
梯形
54.5
3.2
2.2
384
20
1201采面回风口
1420
8210
18.2
17.2
2.0
1201采面
梯形
121
3.0
2.0
725
总回风
1410
8210
18.2
17.2
4.9
总回风
梯形
292
3.0
2.0
1754
七、通风阻力测定原始数据
如图1所示为大竹林煤矿通风系统平面图，根据测点确定的原则，在大竹林煤矿通风系统平面图上确定了20个测点。
通过以上充分准备，大竹林煤矿于2010年10月10日至10月11日进行了为期两天的阻力测定，地面基点监测大气压变化的实测数据见表2所示。
1、两测点间的通风阻力计算公式见式
（1）
2、测点附近各分支的通风风量计算公式
在通风阻力测量过程中，对测点周围的所有分支巷道均应选择断面规整处测定巷道风速以求风量，如图2所示，同时要认真量取巷道断面。
所有巷道风速均应进行二次测风，根据二次测风结果确定巷道平均风量。
巷道平均风量计算公式为：
Q=SVm3/s
式中：
S——巷道断面积，m2；
V——巷道平均风速，m/s。
阻力测定中风量的误差除因附近巷道风门开启等偶然因素影响外，断面测量不准是其主要原因。
对巷道断面和周界采用式
（2）、式（3）、式（4）计算。
矿内风量通常采用体积流量，其值随空气密度发生变化，故矿井排风量大于矿井进风量。
为便于风网内的风量平衡，各风量测值均换算为标准状况下的风量，即大气压为101.293kpa，温度为20℃，空气密度为1.2kg/m3时的风量Q：
m3/s（11）
式中：
P——巷道两端测点的绝对压力平均值，kpa如采用mmHg单位，则上式中的数值应为0.3855；
td——巷道中空气的平均温度，℃。
3、各巷道分支的风阻计算公式
为了了解各巷道分支的支护状况，同时为通风系统分析提供基础参数，在通风阻力测量的基础上，应将各巷道分支的风阻参数和摩擦阻力系数计算出来，其计算公式如下：
各巷道分支的风阻：
（5）
式中：
h12、Q12——分别为分支巷道1、2之间的通风阻力和风量，计算公式见上，Pa、m3/s；
4、通风系统自然风压计算公式
整个通风系统的进风巷道和回风巷道存在标高差，同时存在着密度差，则必然存在着由于标高差和密度差所带来的自然风压。
对于煤矿通风系统来说，由于回风系统温度高、湿度大，并且常年不变，因此，大多数煤矿通风系统的自然风压均是帮助通风机工作，在冬季自然风压较大，夏季自然风压较小。
自然风压hn计算公式如下：
（6）
式中：
——第i条进风巷道的平均密度值，kg/m3；
——第i条进风巷道的高差，m；
——第i条回风巷道的平均密度值，kg/m3；
——第i条回风巷道的高差，m。
5、全矿井阻力测定的精度检验
由于仪表精度、测定技巧和各种因素的影响，测定时总会发生各种误差。
如果这些误差是在允许范围以内，那么测定结果是可用的。
为此，在测定资料汇总计算以后，应对全系统测定结果进行检查效验。
1）风量检验
根据流体连续特性，在空气密度不变的条件下，流进汇点的风量，应等于流出汇点的风量。
则在重要的风流汇合点检验流入和流出该汇点的风量，其误差不应超过风表的允许误差值。
2）阻力检验
利用主扇风压、速压、自然风压和从矿井进风口至通风机入风口之间的主干测定路线通风阻力的相互关系，进行检验，其精度检验公式如下：
＜5%（7）
式中：
ε——检验精度，%；
hs——主扇风峒处测点的静压，Pa；
hv——主扇风峒处测点的速压，Pa；
hn——矿井自然风压，Pa；
Σhr——主干测定路线各支路通风阻力之和，Pa。
6、大竹林煤矿通风阻力测定计算机处理结果
根据以上数据处理的数学模型，编成计算机程序，实测数据处理结果见表2。
通风系统自然风压hn1计算结果：
1）副斜井通风系统自然风压hn1
=120（Pa）
从计算结果可见，副斜井通风系统自然风压为120Pa，帮助通风机工作。
2）主斜井通风系统自然风压hn2
=80（Pa）
从计算结果可见，主斜井通风系统自然风压为80Pa，帮助通风机工作。
从煤矿通风系统的自然风压计算来看，冬季地面空气温度较低，矿井通风系统的自然风压为正，是帮助通风机工作，我们尽可能的利用自然风压。
表3大竹林煤矿通风系统通风阻力测定计算机数据处理结果表
巷道名称
始点
点风速
m/s
密度
kg/m3
末点
点风速
m/s
密度
kg/m3
断面
m2
周界
m
长度
m
风量
m3/min
通风阻力
Pa
风阻
kg/m7
通风干线路线总阻力（1201采煤工作面）
1#联络巷中间
2
0.4
1.166
12
0.44
1.172
5
9.30
80
120
21.06
0.175
1201进风巷口
5
4.4
1.169
8
4
1.171
5
9.30
90
1200
134.16
0.1118
1203机轨石门进风叉口
17
1.6
1.173
18
1.67
1.168
4.8
9.11
500
480
105.44
0.2188
1203中间巷
10
0.73
1.166
18
0.73
1.170
5
9.30
110
220
54.38
0.2472
1203回风巷
8
1.42
1.160
19
1.33
1.165
4.8
9.11
120
384
83.82
0.2183
1201采面
8
2.63
1.160
12
2.69
1.155
4.5
8.82
890
725
157.88
0.2178
总回风
1、3
1.0
1.144
20
1.2
1.138
4.8
9.11
1280
1754
465.18
0.2652
八、大竹林煤矿通风阻力测定的计算机处理结果分析
根据大竹林煤矿通风阻力测量数据以及计算机处理结果，本次大竹林煤矿通风阻力测量及其结果具有以下特点和结论：
1、通风阻力测定结果的风量测定检验和阻力测定检验
1）风量测定检验
每个节点的风量测定结果均是平衡的，这在每个节点的风量测定过程中均进行了校核，如果节点的风量测定结果不平衡，必须重新测量，直到平衡为止。
2）阻力检验
当通风系统主干路线通风阻力测定完毕后，在通风机房读取主扇风压和速压，利用主扇风压、速压、自然风压和从矿井进风口至通风机入风口之间的主干测定路线通风阻力的相互关系，进行检验。
各平硐通风系统的精度检验如下：
（1）副斜通风系统
（2）主斜井通风系统
式中：
ε——检验精度，%；
hs——主扇风硐处测点的静压，1040Pa；
hv——主扇风硐处测点的速压，101.18Pa；
hn——矿井自然风压，Pa；
（1）主斜井通风系统为120Pa；
（2）副斜井通风系统为80Pa；
Σhr——主干测定路线各支路通风阻力之和，Pa，各通风系统测定分别为：
（1）主斜井通风系统为1021.92Pa；
（2）副斜井通风系统为1000.86Pa；误差满足工程要求。
3）误差产生的主要原因
①在测定过程中,风门开启造成风流短路是引起测定误差的主要原因。
②个别测点风流不稳，气压读数波动较大，造成读数误差。
③标高值误差。
2、矿井风阻及等积孔
1）总风阻及等积孔为
属于通风一般的矿井。
3、大竹林煤矿通风系统的有效风量、内部漏风和外部漏风分析
根据矿井通风系统风量测定和通风阻力测定的实测数据表及其计算结果表，进入回风斜井的风量为1754m3/min，因此可计算出大竹林煤矿通风系统的外部漏风量为60m3/min。
根据有效用风量的实际测定来看，大竹林煤矿通风系统的实际需风量为1620m3/min，与进入回风斜井的风量为1754m3/min相减，可得出内部漏风量为134m3/min。
因此可计算出外部漏风率为3.42%，内部漏风率为7.64%，符合《矿井通风质量标准及检查评定办法》的规定，充分说明大竹林煤矿通风系统中风门质量和巷道密闭质量基本符合要求，但必须注意维护和加强，否则，内部漏风率将会超标，导致通风系统不能满足大竹林煤矿安全生产的需要。
4、根据通风系统的阻力测定对通风系统现状的评价
从以上风量测定检验和阻力测定检验结果可见，本次测定结果是可靠可信的，是符合于实际的，完全可以作为现场实际的通风安全管理工作的理论依据。
根据大竹林煤矿通风阻力测量数据以及计算机处理结果，计算出副斜矿井通风系统的总阻力为1021.92Pa，通风风量为1754m3/min。
对比于主通风机测试的性能曲线，整个矿井通风系统和主通风机之间匹配基本合理，均基本处于合理工作范围内。
从矿井通风阻力的实测结果分析，应注意维护回风巷道的断面和支护状况，减少回风段的通风阻力，使矿井通风系统处于一个良好的状态，对于保证矿井安全生产，提高矿井产量提供良好的通风条件。
同时应该注意保持目前的通风状态，实现矿井生产的安全可持续发展。
根据大竹林煤矿通风阻力测量数据以及计算机处理结果，可计算出矿井通风系统的等积孔为1.09m２，通风一般矿井，属于通风系统状态一般的矿井。
九、建议
1、大竹林煤矿通风系统比较复杂，必须保证井下各用风地点的风量分配合理，确保安全生产；
2、大竹林煤矿位于贵州西部，属地下开采，矿井地质条件复杂，井下巷道顶板破碎、压力大，空气比较潮湿，必须加强进、回风巷道断面的检查维护工作，保证通风系统稳定；
3、大竹林煤矿属于高瓦斯矿井，必须加强通风瓦斯管理，杜绝局部瓦斯积聚。
确保安全生产。
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