煤礦礦井通風(fēng)阻力測(cè)定摘要：礦井通風(fēng)是保障礦井安全的最主要技術(shù)手段之一。礦井通風(fēng)阻力指的是由井筒、巷道及通風(fēng)構(gòu)筑物構(gòu)成的通風(fēng)網(wǎng)路所產(chǎn)生的通風(fēng)總阻力，它是衡量礦井通風(fēng)能力的重要指標(biāo)，也是礦井通風(fēng)技術(shù)管理的重要內(nèi)容之一，了解和掌握礦井通風(fēng)阻力大小和分布狀況，是進(jìn)行礦井通風(fēng)科學(xué)管理、風(fēng)量調(diào)節(jié)、通風(fēng)設(shè)計(jì)及通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化和改造的基本依據(jù)。關(guān)鍵詞：煤礦礦井；通風(fēng)；阻力測(cè)定刖言通風(fēng)阻力測(cè)定是礦井通風(fēng)技術(shù)的一項(xiàng)重要研究?jī)?nèi)容。通過(guò)監(jiān)測(cè)不同類型井巷的通風(fēng)阻力和風(fēng)量大小，評(píng)定礦井巷道通風(fēng)特性的好壞，進(jìn)而確定與之對(duì)應(yīng)的風(fēng)阻值和摩擦阻力系數(shù)（即井下平均空氣密度值），將相關(guān)數(shù)據(jù)整理編集，為礦井通風(fēng)技術(shù)管理提供參考。為了明確井巷各路段通風(fēng)阻力及風(fēng)量情況，需連續(xù)測(cè)試某一路線各區(qū)段的通風(fēng)阻力值，以便更好地掌握礦井的整體通風(fēng)情況。1、 礦井概況斜溝煤礦位于山西省興縣縣城北直距20km處，行政區(qū)劃隸屬于興縣魏家灘鎮(zhèn)和保德縣南河溝鎮(zhèn)管轄。礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力1500萬(wàn)t/a，實(shí)際年產(chǎn)量為1550萬(wàn)t/a，現(xiàn)開(kāi)采8#、13#、6#煤層。礦井采用分區(qū)式通風(fēng)方式，機(jī)械抽出式通風(fēng)方法。共有進(jìn)風(fēng)井5個(gè)、回風(fēng)井3個(gè)。斜溝回風(fēng)井安裝有2臺(tái)FBCDZ-8-NQ22型主要通風(fēng)機(jī)，配套電機(jī)2x160kW;石吉塔溝回風(fēng)斜井安裝有2臺(tái)FBCDZ-10-N34型主要通風(fēng)機(jī)，配套電機(jī)2x800kW;石吉塔溝回風(fēng)立井安裝有2臺(tái)FBCDZ-10-N34型主要通風(fēng)機(jī)，配套電機(jī)2x800kW。礦井2011年度鑒定為低瓦斯礦井。2、 礦井通風(fēng)阻力測(cè)定2.1測(cè)定方法及測(cè)定時(shí)間的選擇礦井通風(fēng)阻力測(cè)定常用方法有氣壓計(jì)法和壓差計(jì)法。由于壓差計(jì)法在現(xiàn)場(chǎng)鋪設(shè)、收放膠皮管費(fèi)時(shí)費(fèi)力、工作量大、操作較繁瑣，因此目刖大多采用氣壓計(jì)法。氣壓計(jì)法又分為基點(diǎn)法和同步法。同步法的測(cè)定精度較高，但測(cè)定速度較慢，人員互相牽制，適用于井下局部區(qū)域阻力測(cè)定，不適合復(fù)雜礦井的全礦井阻力測(cè)定。基點(diǎn)法測(cè)定方便，省時(shí)省力，數(shù)據(jù)處理工作簡(jiǎn)單，但是受標(biāo)高影響大，誤差較大，其測(cè)定結(jié)果能夠滿足一般性要求。由于本次測(cè)定線路長(zhǎng)，測(cè)點(diǎn)多，測(cè)量范圍廣，所以選用基點(diǎn)法進(jìn)行測(cè)定。基點(diǎn)法是將1臺(tái)氣壓計(jì)放在地面基點(diǎn)處監(jiān)測(cè)地面大氣壓力變化，另1臺(tái)氣壓計(jì)帶至測(cè)點(diǎn)處逐點(diǎn)測(cè)定。礦井通風(fēng)系統(tǒng)總阻力等于從進(jìn)風(fēng)井口到回風(fēng)井風(fēng)硐、沿任一風(fēng)流路線各測(cè)段分支阻力之和，即：hm二〉hi-j。通風(fēng)阻力測(cè)定的時(shí)間一般選在礦井通風(fēng)狀態(tài)變化小的時(shí)間段，最好選在晴朗白天和井下非生產(chǎn)班，因?yàn)榇藭r(shí)地面大氣壓力相對(duì)穩(wěn)定、井下人員活動(dòng)相對(duì)較少、風(fēng)門(mén)的開(kāi)關(guān)和生產(chǎn)運(yùn)輸?shù)挠绊戄^小，有利于提高測(cè)定的精度。測(cè)量時(shí)，還應(yīng)做好井下聯(lián)絡(luò)工作，在遇到對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)狀態(tài)有重大影響的事件時(shí)，應(yīng)及時(shí)通知測(cè)定小組，待風(fēng)流穩(wěn)定后再進(jìn)行測(cè)定。2.2基礎(chǔ)資料和儀器的準(zhǔn)備礦井采掘工程平面圖、通風(fēng)系統(tǒng)平面圖、通風(fēng)系統(tǒng)立體圖、通風(fēng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖是礦井通風(fēng)阻力測(cè)定的最基礎(chǔ)圖件。測(cè)定前，要準(zhǔn)備好能反映礦井目前系統(tǒng)的最新基礎(chǔ)圖件，以便清楚了解礦井的采掘生產(chǎn)狀況和通風(fēng)系統(tǒng)狀況。此外，對(duì)主要通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行工況、穩(wěn)定性及附屬裝置也要作必要的了解。用氣壓計(jì)法進(jìn)行通風(fēng)阻力測(cè)定時(shí)，需準(zhǔn)備的儀器主要包括風(fēng)表（高、中、低速）、高精度氣壓計(jì)、干濕溫度計(jì)、米尺、秒表和其他輔助工具。所有儀器、儀表都要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格檢驗(yàn)，且做好檢修校正工作。2.3測(cè)定路線和測(cè)點(diǎn)的確定測(cè)定路線一般選擇并聯(lián)風(fēng)路中通風(fēng)路線較長(zhǎng)、通過(guò)風(fēng)量較大且通過(guò)回采工作面和包含有較多井巷類型和支護(hù)形式的主風(fēng)流路線。測(cè)點(diǎn)布置原則上按照風(fēng)流的分風(fēng)點(diǎn)和匯合點(diǎn)選擇，但對(duì)于風(fēng)量變化不大、距離相近的巷道，對(duì)阻力測(cè)定影響不大的節(jié)點(diǎn)，可以進(jìn)行必要的合并和簡(jiǎn)化。根據(jù)斜溝礦目前采掘生產(chǎn)布置及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，共選擇了4條主測(cè)路線，3條輔測(cè)路線，共布測(cè)點(diǎn)68個(gè)。3、通風(fēng)阻力測(cè)定結(jié)果分析3.1測(cè)量資料整理和數(shù)據(jù)處理測(cè)定工作結(jié)束后，應(yīng)立即對(duì)測(cè)得的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)測(cè)定中存在的問(wèn)題，必要時(shí)采取一定的補(bǔ)救措施。列出所有測(cè)點(diǎn)的名稱，在地質(zhì)部門(mén)的配合下查得各測(cè)點(diǎn)標(biāo)高。及時(shí)讀取各風(fēng)機(jī)房水柱計(jì)示數(shù)，收集各風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況和氣壓計(jì)、風(fēng)表、干濕溫度計(jì)校正系數(shù)等資料。通風(fēng)阻力測(cè)定時(shí)，受觀察者、測(cè)定環(huán)境、測(cè)量?jī)x器的影響，測(cè)定結(jié)果不可避免地存在一定誤差。因此，需把帶有誤差的觀測(cè)值進(jìn)行處理，找出待求量的最佳估值，這就是測(cè)量平差所研究的內(nèi)容。數(shù)據(jù)平差處理方法有條件平差和間接平差。通風(fēng)阻力測(cè)量數(shù)據(jù)的平差分為風(fēng)量平差和阻力平差。將測(cè)得的分支風(fēng)量和阻力值輸入基于條件平差處理方法編制的計(jì)算機(jī)程序中，得出平差后的風(fēng)量和阻力值。3.2阻力測(cè)定結(jié)果及誤差分析按照上述測(cè)定方案，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)并通過(guò)計(jì)算得出的測(cè)定結(jié)果如下：斜溝回風(fēng)井通風(fēng)系統(tǒng)中風(fēng)機(jī)房讀數(shù)為880Pa，自然風(fēng)壓36，50Pa，風(fēng)硐處動(dòng)壓我31.26Pa，測(cè)定阻力為899.72Pa，計(jì)算阻力為885.24Pa，相對(duì)誤差為1.64%。石吉塔溝回風(fēng)斜井通風(fēng)系統(tǒng)中風(fēng)機(jī)房讀數(shù)為1840Pa，自然風(fēng)壓38.32Pa，風(fēng)硐處動(dòng)壓為41.73Pa，測(cè)定阻力為1873.56Pa，計(jì)算阻力為1836.59Pa，相對(duì)誤差為2.01%。石吉塔溝回風(fēng)立井通風(fēng)系統(tǒng)中風(fēng)機(jī)房讀數(shù)為1060Pa，自然風(fēng)壓39.80Pa，風(fēng)硐處動(dòng)壓為35.21Pa，測(cè)定阻力為1041.43Pa，計(jì)算阻力為1064.59Pa，相對(duì)誤差為2.18%通風(fēng)阻力測(cè)定結(jié)果需要進(jìn)行誤差分析，以驗(yàn)證測(cè)定結(jié)果的可靠性，及測(cè)定結(jié)果是否真實(shí)反映井下通風(fēng)阻力分布的實(shí)際狀況。相對(duì)誤差計(jì)算由確定，式中，hRs為全系統(tǒng)測(cè)定阻力累計(jì)值，Pa；hw為風(fēng)機(jī)房水柱計(jì)讀數(shù)，Pa；hv為風(fēng)硐處動(dòng)壓，Pa；hn為自然風(fēng)壓，Pa。由以上結(jié)果可知，礦井通風(fēng)阻力測(cè)定的相對(duì)誤差分別為1.64%、2.01%、2.18%。從測(cè)定結(jié)果可以看出，主測(cè)路線上通風(fēng)阻力測(cè)定相對(duì)誤差均小于5%，在允許的范圍內(nèi)，故本次測(cè)定結(jié)果是可信有效的。3.3通風(fēng)阻力分布狀況礦井通風(fēng)系統(tǒng)按風(fēng)流在網(wǎng)絡(luò)中的位置可分為進(jìn)風(fēng)段、用風(fēng)段和回風(fēng)段，各段通風(fēng)阻力分布情況如下：（1） 斜溝回風(fēng)井系統(tǒng)中進(jìn)風(fēng)段、用風(fēng)段、回風(fēng)段的阻力分配比為28.82:27.84:43.34，礦井回風(fēng)段阻力偏大，主要是因?yàn)榛仫L(fēng)線路較長(zhǎng)，部分巷道有堆積物、斷面較小，巷道維護(hù)狀況不好所致。（2） 石吉塔溝回風(fēng)斜井系統(tǒng)中進(jìn)風(fēng)段、用風(fēng)段、回風(fēng)段的阻力分配比為31.25:42.22:26.53，礦井阻力分布基本合理，然而該系統(tǒng)較復(fù)雜，通風(fēng)線路較長(zhǎng)，且有串聯(lián)風(fēng)存在，上工作面的回風(fēng)部分又作為下工作面的用風(fēng)，風(fēng)門(mén)布置較多，通風(fēng)管理較復(fù)雜。（3）石吉塔溝回風(fēng)立井系統(tǒng)進(jìn)風(fēng)段、用風(fēng)段、回風(fēng)段的阻力分配比為46.32:20.26:33.42，礦井進(jìn)風(fēng)段阻力偏大，主要是該系統(tǒng)為礦井二水平，新鮮風(fēng)是由礦井一水平提供的，因此進(jìn)風(fēng)線路較長(zhǎng)，造成進(jìn)風(fēng)段阻力偏大。4、存在問(wèn)題及相應(yīng)技術(shù)措施存在的問(wèn)題主要是：（1） 對(duì)于回風(fēng)井系統(tǒng)，回風(fēng)段阻力所占比例較高，部分巷道斷面偏小，有些巷道因機(jī)器和雜物堆積增加了巷道的局部阻力。（2） 對(duì)于全礦井通風(fēng)系統(tǒng)，通風(fēng)線路過(guò)長(zhǎng)，風(fēng)門(mén)、門(mén)窗設(shè)置較多，部分巷道存在無(wú)風(fēng)、微風(fēng)現(xiàn)象，且工作面有串聯(lián)通風(fēng)存在，系統(tǒng)風(fēng)量偏小，局扇設(shè)置較多，通風(fēng)管理復(fù)雜。針對(duì)存在的問(wèn)題，可以采取以下措施解決：（1） 適當(dāng)?shù)倪M(jìn)、用和回風(fēng)段阻力比是保證礦井通風(fēng)系統(tǒng)可靠性的重要條件。礦井進(jìn)、回風(fēng)段阻力不能過(guò)高，否則會(huì)造成通風(fēng)不暢，增加通風(fēng)能耗，尤其對(duì)災(zāi)變時(shí)的風(fēng)流控制不利。因此，需在礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化時(shí)適當(dāng)調(diào)整各段通風(fēng)阻力。（2） 做好巷道維護(hù)檢修工作，及時(shí)清理巷道內(nèi)堆積物，盡量保持礦井原有斷面積；應(yīng)注意降低突然拐彎處巷道壁的粗糙度，減少局部阻力；對(duì)于斷面偏小的巷道應(yīng)適當(dāng)擴(kuò)大，從而降低巷道通風(fēng)阻力。（3） 礦井漏風(fēng)會(huì)使通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)一步復(fù)雜化，增加通風(fēng)功耗，且存在較多的安全隱