通风阻力测定报告.doc

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新密市xxxx有限公司

通风阻力测定报告

河南理工大学

二00八年四月

新密市xxxx有限公司

通风阻力测定报告

20

目录

引言 1

1矿井概况 3

2矿井通风阻力测定 5

2.1测定路线的选择与测点布置 5

2.1.1测定路线的选择原则 5

2.1.2测定路线的确定 5

2.1.3测点布置 5

2.2测定方法与仪器仪表 5

2.3测定数据的整理与计算 6

2.3.1井巷断面尺寸的计算 6

2.3.2空气密度计算 6

2.3.3测点风速风量计算 7

2.3.4测定段位压差及矿井自然风压计算 8

2.3.5通风阻力计算 8

2.3.6巷道风阻值计算 9

2.3.7巷道摩擦阻力系数计算 9

2.3.8测定结果整理计算表 10

3通风阻力测定结果分析与建议 11

3.1阻力测定精度的评价 11

3.2矿井通风阻力分布状况 12

3.3矿井等积孔与风阻 12

3.4矿井风量分配 13

3.5通风阻力测定结论 14

3.6存在问题及建议 15

附件1——矿井通风阻力测算表 20

附件2——矿井通风系统图和网络图 20

引言

煤矿井下生产包括采煤、掘进、提升、运输、通风、排水等多个生产环节，通风是整个生产环节中保障矿井安全生产的一个重要环节。

众所周知，受生产条件的制约，矿井井下自然灾害严重，伤亡事故较多。

而及时、准确地获得和控制全矿井通风环境技术参数，则是实现安全生产和提高生产效率的重要保障。

一个良好的矿井通风系统是保证矿井安全高效生产的前提与基础。

矿井通风系统是由通风机装置、通风网络及各种通风设施等所组成的。

而通风系统是否合理，与通风机装置的性能及与之匹配的井下网络系统有着密切的关系。

要保证矿井通风系统处于良好的运行状态，就必须使矿井主要通风机在最佳工况点运行，就必须掌握全矿井井下通风网络中的各种通风基础技术参数。

全矿井通风阻力指的是由井筒、巷道及通风构筑物构成的通风网路所产生的通风总阻力，它是衡量矿井通风能力的重要指标，影响矿井通风阻力大小的因素很多，有井巷断面的大小、井巷支护状况、通风距离的长短、井下分区网络布置的合理性及风量调节方法的合理性等诸多因素。

随着矿井开采过程的变化，矿井通风阻力的大小和分布也会发生变化。

因此，经常了解和掌握矿井通风阻力大小和分布状况，是进行矿井通风科学管理、风量调节和通风设计的根本依据。

所以，《规程》第119条明确规定：

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。

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。

通过矿井通风阻力测定，可以达到下列目的：

（1）了解通风系统中阻力分布情况，发现通风阻力较大的区段和地点，了解矿井井巷的维护状况，了解矿井通风能力与潜力，便于正确调节风量以满足生产的需要，确保矿井通风系统经济合理地运行；

（2）提供紧密结合矿井实际的井巷通风阻力系数和风阻值，使通风设计与计算更切合实际，使风量调节有可靠的依据；

（3）为调节风压法控制火灾提供必须的基础资料，使这一方法的应用更合理、有效；

（4）为发生事故时制定灾变处理计划提供重要的基础资料；

（5）为矿井通风自动化及矿井通风系统优化、改造提供基础数据等。

1矿井概况

新密市xxxx有限公司，位于新密市牛店镇，属资源整合矿井，由统成煤矿和三基煤矿整合而成。

该矿技术改造初步设计已于2005年12月由义马广宇工程设计咨询有限责任公司编制完成，矿井设计生产能力为0.15Mt/a。

矿井目前已具备一个回采工作面、两个掘进工作面。

矿井提升、运输、通风、排水、供电、安全监测、防尘等系统均能满足生产需要。

矿井开采二1煤层，煤层厚度为4.5～13.1m，平均厚度7.1m，视密度1.40t/m3。

矿区东西平均长0.96km，南北平均宽0.28km，面积0.291km2，保有储量117.47万吨，可采储量74.34万吨，矿井服务年限4.1年。

该矿井采用三立井单水平上下山开拓方式。

中央并列式通风系统，抽出式通风方式；主、副立井进风，回风立井回风；采用采煤工作面运输巷进风，回风巷回风的“U”形全负压回风系统；掘进工作面采用局部通风机压入式供风（风机型号YBT-51,功率:

11kw），回风直接进入回风巷，井下通风系统完好。

主、副、回风井均为立井，其中：

主立井井筒直径3.2m，净断面积8.04m2，安装一对1.0t罐笼，担负矿井提煤及辅助进风等任务。

副立井井筒直径4.6m，净断面积16.6m2，装备一对1.0t非标矿车单层罐笼，担负矿井矸石提升、下料、上下人员及进风任务。

回风井井筒直径2.2m，净断面积3.8m2，担负矿井回风任务。

回风井口附近安装两台主扇风机（一备一用），风机型号为FBCDZ№15。

目前，矿井的总进风量1680m3/min，有效风量1470m3/min，总回风量1890m3/min，风机排出风量1968m3/min，实测矿井总阻力702.8Pa，等积孔1.25m2，矿井通风难易程度属中等。

根据该矿井鉴定资料，矿井相对瓦斯涌出量3.81m3/t,绝对涌出量0.53m3/min，为低瓦斯矿井，煤尘具有爆炸性，二1煤层自燃倾向为Ⅲ类，属不易自燃煤层。

该矿装配了“KJ95N”型矿井安全监控系统，设中心主机2台（一用一备），具有断电和馈电状态、监控、报警、显示、存储和打印功能，另有备用电源。

该矿采用走向长壁后退式，放顶煤采煤法，回采工作面采用爆破落煤，选用DZ22-25/100型单体液压支柱和л型钢梁支护，全部垮落法管理顶板。

矿井支护：

主、副、回风井井筒均采用砼碹、总进风大巷为半圆拱U型钢支护，总回风大巷为半圆拱U型钢和梯形木棚混合支护，工作面运输巷和回风巷均为梯形木棚支护。

巷道的净断面、净宽、净高均满足了行人、运输、通风的要求。

2矿井通风阻力测定

2.1测定路线的选择与测点布置

2.1.1测定路线的选择原则

（1）有并联风路中应选择风量较大且通过回采工作面的主风流风路作为测定路线。

（2）择路线较长且包含有较多井巷类型和支护形式的线路作为测定路线。

（3）择沿主风流方向且便于测定工作顺利进行的线路作为测定路线。

2.1.2测定路线的确定

根据本矿通风系统的具体情况，选择的测定路线为：

主测路线：

副井→运输大巷→下山皮带巷→12020工作面运输巷→12020工作面→12020工作面回风巷→下山轨道巷→东翼回风巷→总回风巷→风井。

2.1.3测点布置

根据矿井通风阻力测定测点布置的一般原则，本次测定测点的具体布置情况，详见附图1、附图2。

附图1：

新密市xxxx有限公司通风系统示意图（2008.4）

附图2：

新密市xxxx有限公司通风网络图（2008.4）

2.2测定方法与仪器仪表

本次测定采用基点法，即用一台精密气压计放在主井井口，另一台同型号的精密气压计在井下风路中的测点进行测定静压的方法。

所用的仪器仪表有：

BJ-1型精密气压计2台

DHM-2型通风干湿球湿度计1台

风表2块

秒表1块

皮尺2个

2.3测定数据的整理与计算

2.3.1井巷断面尺寸的计算

梯形：

S=HB（2.1）

（2.2）

半圆拱：

（2.3）

（2.4）

式中：

S——井巷断面积，m2；

B——巷道宽度（梯形为平均宽，即上底加下底除以2），m；

H——巷道高度，m；

U——巷道周长，m。

2.3.2空气密度计算

（2.5）

式中：

ρ——空气密度，kg/m3；

P——空气绝对静压，Pa；

——空气相对湿度；%；

Psat——饱和水蒸气分压力，Pa；

T——绝对温度，K，（T=273+td）；

td——干球温度读数，℃。

2.3.3测点风速风量计算

风表较正公式：

（2.6）

式中：

V真——表测风速，m/s；

V表——表读数，m/s；

a，b——常数。

实际采用风表编号及较正公式分别为：

中速风表，V真=0.896V表+0.204m/s

井巷实际风速：

V实=K·V表（2.7）

式中：

V实——实际风速，m/s；

V表——表测风速，m/s；

K——测风方法校正系数；

（2.8）

式中：

S——实测断面，m2；

c——常数，正常取0.4，巷中有皮带时取0.8。

井巷风量：

Q=V实·S（2.9）

式中：

Q——井巷风量，m3/s。

2.3.4测定段位压差及矿井自然风压计算

测段A-B的位压差计算：

（2.10）

式中：

——两测点的位压差，Pa；

，——两测点的标高，m；

，——两测点的空气密度，kg/m3；

g——重力加速度，取9.8m/s2。

矿井自然风压计算：

（2.11）

式中：

——矿井自然风压，Pa。

2.3.5通风阻力计算

两测点A-B间的通风阻力h阻AB为：

（2.12）

式中：

——两测点A-B间的通风阻力，Pa；

——两测点A-B间的静压差，Pa；

（2.13）

式中：

PA，PB——A，B两测点上仪器的读数值，Pa；

——仪器的基准及变档差值校正，Pa；

——两测点A，B间的速压差，Pa；

（2.14）

式中：

VA，VB——A，B两测点断面上的平均风速，m/s。

主测路线上的矿井通风总阻力为：

（2.15）

式中：

——矿井通风总阻力，Pa。

2.3.6巷道风阻值计算

巷道风阻值由下式计算

（2.16）

式中：

RAB——巷道实测风阻值，NS2/m8；

hAB——实测巷道AB段的通风阻力，Pa；

QAB——通过巷道的平均风量，m3/s。

2.3.7巷道摩擦阻力系数计算

对于实测巷道的摩擦阻力系数由下式计算

（2.17）

式中：

——实测巷道的摩擦阻力系数，NS2/m4；

S——实测巷道的断面积，m2；

L——实测巷道的长度，m；

U——实测巷道断面的周长，m。

同时为便于与同类巷道相互比较，以及为计算或设计后期通风系统，需要将实测的换算为标准状态下的值，其换算公式如下所示：

（2.18）

式中：

——标准状态下（ρ=1.2kg/m3）巷道的摩擦阻力系数，NS2/m4；

——实测巷道的摩擦阻力系数，NS2/m4；

ρ——实测巷道的空气密度，kg/m3；

h阻AB——主测路线上各段间的通风阻力，Pa。

2.3.8测定结果整理计算表

矿井通风阻力测定结果详见附录中各表。

附表1精密气压计测压数据表

附表2空气密度测算表

附表3测点断面尺寸与风速风量测算表

附表4矿井各段位压与速压测算表

附表5矿井通风阻力测定汇总表

3通风阻力测定结果分析与建议

3.1阻力测定精度的评价

主测路线实测矿井通风总阻力：

（3.1）

式中：

——实测矿井的通风阻力，Pa；

——实测巷道AB段的通风阻力，Pa。

主测路线实测阻力的相对误差：

（3.2）

本矿为抽出式通风，根据矿井通风阻力与风机装置压力关系，由风机房水柱计读数推算的矿井通风阻力为：

（3.3）

式中：

——风机装置静压，Pa；

——矿井自然风压，Pa；

——风硐静压为650Pa；

——风硐中传压管处断面上的速压，Pa。

采用精密气压计测得新密市xxxx有限公司风井风硐内的静压（地面大气压力减去由风硐内接皮托管至精密气压计测得风硐内的静压）为650Pa。

因此，由矿井通风阻力测定汇总表可得主测路线的精度为：

从上述测定结果可以看出，主测路线上阻力测定相对误差小于5%，故本次测定结果满足矿井通风阻力测定和通风系统分析的精度要求，可以作为矿井通风系统改造、优化和管理的依据。

3.2矿井通风阻力分布状况

矿井通风阻力沿程分布状况如图所示。

矿井三段（进风段、用风段、回风段）通风阻力的百分比情况见表3-1。

表3-1矿井通风三段阻力分布情况

区段

点号

划分

长度（m）

阻力（Pa）

占总阻力百分比（%）

百米阻力值（Pa）

进风段

1-4

365.8

149.4

21.3

40.84

用风段

4-8

454

315

44.8

69.38

回风段

8-11

411

238.4

33.9

58.00

合计

1230.8

702.8

100

57.1

从阻力分布图和表3-1可以看出，新密市xxxx有限公司回风段阻力占总阻力的33.9%，未超过50%，进风段的阻力所占的百分比为21.3%，用风段的阻力占总阻力的44.8%，从这些数值上来看，矿井阻力分布基本合理。

从巷道百米阻力数值来看，用风段、回风段的阻力较大，主要原因是巷道断面较小，支架变形造成的。

但总的说来，新密市xxxx有限公司的三段阻力分布状况基本合理。

3.3矿井等积孔与风阻

矿井等积孔计算公式：

（3.4）

（3.5）

式中：

A——矿井等积孔，m2；

Q1——矿井总进风量，m3/s；

Q2——矿井总回风量，m3/s；

h——矿井通风阻力，Pa。

矿井总进风量28m3/s，其中副井总进风量为Q=20m3/s，主井总进风量为Q=8m3/s，其通风阻力h=702.8Pa，则矿井等积孔与风阻值分别为：

从矿井等积孔、矿井风阻值来看，新密市xxxx有限公司的矿井通风难易程度属中等。

3.4矿井风量分配

矿井风量分配参见表3-2。

表3-2矿井实测风量统计表

项目

风量Q（m3/s）

备注Q（m3/s）

主井

8

副井

20

风井总回

31.5

风井风机排风量32.8

工作面总风量

10

1个采面

掘进面总风量

6×2

2个局扇通风地点

硐室及其他地点风量

5.6

从表3-2可以看出，矿井总进风量为28m3/s，矿井总有效风量为24.5m3/s，矿井内部有效风量率为87.5％。

根据风井的总回风量与风井风机排风量，计算出新密市xxxx有限公司风井外部漏风率为4.1%。

《煤矿安全规程》规定：

装有通风机的井口必须封闭严密，外部漏风率在无提升设备时不得超过5%，有提升设备时不得超过15%。

3.5通风阻力测定结论

（1）阻力测定相对误差为3.3精度符合要求。

（2）新密市xxxx有限公司总阻力为702.8，三段（进风段、用风段、回风段）通风阻力的占总阻力的百分比分别为21.3%、44.8%、33.9%，三段阻力分布基本合理。

（3）从矿井等积孔和风阻值来看，新密市xxxx有限公司风井等积孔为1.25m2，总风阻为0.71NS2/m8，矿井通风难易程度为中等。

（4）矿井总进风量为28m3/s，矿井总有效风量为24.25m3/s，矿井内部有效风量率为87.5%。

（6）新密市xxxx有限公司外部漏风率为4.1%，符合《煤矿安全规程》规定。

3.6存在问题及建议

（1）矿井内部分风门漏风较大，建议进一步加强通风管理，以减少通风设施漏风，提高矿井有效风量率。

（2）部分风门的连锁装置出现故障，及部分风门关闭不严，建议及时进行维护和加强对工人的教育培训。

（3）矿井部分巷道支护方式均为木棚支护，建议尽快更换巷道支护方式。

（4）矿井的回风段，工作面进风巷的部分巷道支架变形，断面较小，进风巷、回风巷阻力较大，建议尽快更换支护方式并及时进行修复扩大断面，调节用风量，以减小通风阻力。

（5）建议在风机房安装风压传感器，以更直观的掌握矿井负压的变化情况，科学的指导矿井生产。

时间

A仪器12＃

B仪器21＃

测点

读数

备注

测点

读数

备注

P绝对值

2008年3月16日P绝=98860

17时35分

1

98850

1

98860

17时50分

1

98840

2

101210

18时05分

1

98790

3

101100

18时20分

1

98780

4

101470

18时35分

1

98870

5

101330

18时50分

1

98860

6

101170

19时05分

1

98870

7

101290

19时20分

1

98720

8

100920

19时35分

1

98890

9

100840

19时45分

1

98840

10

100810

19时50分

1

98830

11

98910

表1精密气压计测压数据表

表2空气密度测算表

测点

原始记录

△ t

Psat

ρ

备注

td（℃）

tw（℃）

P（Pa）

（℃）

（%）

（Pa）

（kg/m3）

1

15

9

98860

6

44

1704

1.1925

2

10

9

101210

1

88

1227

1.2410

3

12

10

101100

2

78

1401

1.2309

4

17

16

101470

1

90

1936

1.2111

5

18

16.5

101330

1.5

86

2062

1.2051

6

18

17

101170

1

91

2062

1.2028

7

18

17

101290

1

91

2062

1.2042

8

12

10

100920

2

78

1401

1.2287

9

12

11

100840

1

89

1401

1.2270

10

13

12.5

100810

0.5

94

1500

1.2216

11

11.5

8.5

98910

3

67

1357

1.2070

测点

断面

形状

支护形式

巷宽

B（m）

高度

H（m）

面积

（m2）

周长

U（m）

表速（m/min）

K

风速

V（m/s）

风量

Q（m3/s）

表

号

备注

V1

V2

V3

V均

1

圆

砼

φ4.6

16.60

14.40

1.20

20

副井筒

2′

半圆拱

U型钢

3.5

2.65

7.93

10.81

110

108

109

0.95

1.74

13.79

3′

半圆拱

U型钢

2.56

2.46

5.58

9.07

118

121

119.5

0.86

1.70

9.50

4′

半圆拱

U型钢

2.15

2.1

4.01

7.68

158

162

160

0.80

2.08

8.32

5′

半圆拱

U型钢

2.1

2.05

3.82

7.50

168

172

170

0.90

2.46

9.38

6′

梯形

木棚

1.45

1.6

2.32

6.34

191

198

194.5

0.83

2.57

5.97

7′

梯形

木棚

1.4

1.55

2.17

6.13

201

208

204.5

0.82

2.66

5.77

8′

梯形

木棚

1.8

1.84

3.31

7.57

168

162

165

0.88

2.35

7.77

9′

半圆拱

U型钢

2.35

2.1

4.33

7.58

260

280

270

0.91

3.84

16.64

10′

梯形

木棚

2.4

2.1

4.96

7.82

432

436

434

0.92

6.15

31.5

11″

圆

砼

φ2.2

3.80

6.90

回风井筒

11′

矩形

砖墙水泥石

1.8

1.9

3.42

7.40

9.59

32.80

风峒

表3测点断面尺寸与风速风量测算表

表4矿井各段位压与速压测算表

测定段

A～B

ZA

（m）

ZB

（m）

高差

（m）

VA

（m/s）

VB

（m/s）

ρA

（kg/m3）

ρB

（kg/m3）

位压差

△hZ（Pa）

速压差

△hV（Pa）

备注

1～2

234

37.2

196.8

0.00

1.74

1.1925

1.241

2346.67

-3.76

2～3

37.2

38.7

-1.5

1.74

1.7

1.241

1.2309

-18.17

0.20

3～4

38.7

16.3

22.4

1.7

2.08

1.2309

1.2111

268.03

-1.68

4～5

16.3

16.3

0

2.08

2.46

1.2111

1.2051

0.00

-2.05

5～6

16.3

27.6

-11.3

2.46

2.57

1.2051

1.202