仙泉煤業(yè)通風(fēng)系統(tǒng)阻力測(cè)定分析

宋朝春

(山西正誠(chéng)礦山安全技術(shù)研究所，山西 晉城 048000)

礦井通風(fēng)阻力測(cè)定是礦井通風(fēng)安全管理的基礎(chǔ)工作之一，經(jīng)過(guò)全礦井阻力測(cè)定，不僅能詳細(xì)摸清礦井阻力分布和系統(tǒng)現(xiàn)狀，而且能檢查出阻力較大區(qū)域，為優(yōu)化通風(fēng)系統(tǒng)打好基礎(chǔ)，也能為礦井井巷延伸、擴(kuò)建改造提供數(shù)據(jù)依據(jù)[1]。

1 礦井概況

仙泉煤業(yè)位于長(zhǎng)治市上黨區(qū)，年產(chǎn)量為120萬(wàn)t/a，開(kāi)采的15號(hào)煤具有爆炸性，煤的吸氧量0.74 cm3/g，煤的自燃傾向性為自燃，等級(jí)為Ⅱ類(lèi)。礦井采用斜井開(kāi)拓，共布置3個(gè)進(jìn)風(fēng)井，1個(gè)回風(fēng)井，采用中央分列式的通風(fēng)方式，通風(fēng)方法為機(jī)械抽出式，主通風(fēng)機(jī)為FBCDZ№26型軸流式風(fēng)機(jī)，配用電機(jī)功率為2×400 kW。

2 通風(fēng)阻力測(cè)定

礦井通風(fēng)阻力測(cè)定的方法主要有氣壓計(jì)基點(diǎn)測(cè)定法和傾斜壓差計(jì)法兩種[2]，傾斜壓差計(jì)法具有精度高、同步性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)各測(cè)點(diǎn)的標(biāo)高也不需要一一測(cè)定，方便快捷，且在隨后的數(shù)據(jù)處理過(guò)程中數(shù)據(jù)方便分析記錄。雖然傾斜壓差計(jì)法具有諸多優(yōu)點(diǎn)，但是其測(cè)量之前必須進(jìn)行膠管鋪設(shè)，工程量較大，延長(zhǎng)了檢測(cè)時(shí)間。氣壓計(jì)基點(diǎn)法雖然在位壓測(cè)試上不具備優(yōu)勢(shì)，但具有測(cè)試方法簡(jiǎn)單，實(shí)施比較容易，耗費(fèi)人員和時(shí)間較少等優(yōu)點(diǎn)，而且在位壓測(cè)試上的不足，可以通過(guò)礦方生產(chǎn)技術(shù)部門(mén)已有的巷道標(biāo)高數(shù)據(jù)進(jìn)行彌補(bǔ)，所以大家一般使用氣壓計(jì)基點(diǎn)法。

2.1 測(cè)定方法

本次選取氣壓計(jì)基點(diǎn)法。測(cè)試當(dāng)天在副斜井井口調(diào)好通風(fēng)阻力測(cè)試儀，一人在副斜井井口持儀器每10 min記錄一次大氣壓變化，其他儀器分別按后面所述測(cè)點(diǎn)安排，進(jìn)行各測(cè)點(diǎn)的氣壓測(cè)試，與此同時(shí)每個(gè)測(cè)點(diǎn)還要對(duì)巷道風(fēng)速、溫度以及巷道相關(guān)參數(shù)和測(cè)點(diǎn)間距進(jìn)行測(cè)試。

2.2 測(cè)點(diǎn)布置

為使測(cè)定數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，根據(jù)仙泉煤業(yè)通風(fēng)系統(tǒng)的特點(diǎn)，此次測(cè)定在主要路線之外還選擇了一條輔助路線，進(jìn)一步全面掌握礦井井巷阻力分布情況。

主要路線：主斜井井口— 一采區(qū)東翼運(yùn)輸大巷風(fēng)機(jī)前測(cè)風(fēng)站—集中膠帶下山300 m處—集中膠帶下山測(cè)風(fēng)站—膠帶大巷測(cè)風(fēng)站—15106進(jìn)順—15106回順—15106回風(fēng)口—回風(fēng)大巷(3)測(cè)風(fēng)站—回風(fēng)大巷(4)測(cè)風(fēng)站—回風(fēng)下山測(cè)風(fēng)站—回風(fēng)立井井底測(cè)風(fēng)站—風(fēng)硐。

輔助路線：副斜井井口—副斜井井底—輔運(yùn)大巷50 m處—輔運(yùn)大巷(主水倉(cāng)上風(fēng)側(cè)15 m)—輔運(yùn)大巷(15106停車(chē)口上風(fēng)側(cè)50 m處)—輔運(yùn)大巷(15106泵站口上風(fēng)側(cè)30 m處)—輔運(yùn)大巷(2)測(cè)風(fēng)站—輔運(yùn)大巷回風(fēng)大巷延伸風(fēng)機(jī)前測(cè)風(fēng)站—回風(fēng)大巷(1)測(cè)風(fēng)站。

2.3 人員組織與分工

為便于分工協(xié)作，提高測(cè)試效率，測(cè)定人員分成三組，地面一組，井下兩組。地面組一人進(jìn)行地面氣壓參數(shù)記錄，每隔10 min記錄一次時(shí)間和氣壓；井下組負(fù)責(zé)阻力測(cè)定線路參數(shù)的測(cè)定，井下組每組由3人組成，1人專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)風(fēng)量測(cè)定，1人負(fù)責(zé)干濕球溫度測(cè)定，1人負(fù)責(zé)測(cè)量巷道斷面參數(shù)和測(cè)定井下各點(diǎn)壓差及相關(guān)數(shù)據(jù)記錄。

3 測(cè)定結(jié)果分析

3.1 測(cè)定結(jié)果匯總

通過(guò)對(duì)測(cè)定的數(shù)據(jù)匯總、整理計(jì)算，匯總部分?jǐn)?shù)據(jù),見(jiàn)表1。經(jīng)測(cè)定礦井總風(fēng)量為9 472.80 m3/min，實(shí)測(cè)礦井總阻力為1 284.66 Pa，根據(jù)風(fēng)機(jī)房水柱計(jì)負(fù)壓讀數(shù)計(jì)算系統(tǒng)阻力值為1 339.78 Pa，根據(jù)礦井通風(fēng)系統(tǒng)的測(cè)定誤差公式[3]計(jì)算測(cè)定誤差，進(jìn)一步驗(yàn)證測(cè)定結(jié)果的有效性。

表1 測(cè)定數(shù)據(jù)匯總

式中:h'r為系統(tǒng)計(jì)算阻力值，Pa；htr為累計(jì)測(cè)定阻力值，Pa；δ為相對(duì)誤差，%。

計(jì)算得相對(duì)誤差為4.11%，小于5%，因此測(cè)定結(jié)果有效。

表2 礦井通風(fēng)阻力等級(jí)分類(lèi)

從礦井等積孔A與風(fēng)阻R值來(lái)看，礦井為小阻力礦井，通風(fēng)難易程度屬通風(fēng)容易礦井。

3.2 礦井通風(fēng)系統(tǒng)阻力分布狀況分析[5]

通過(guò)對(duì)測(cè)定數(shù)據(jù)的計(jì)算分析，得出礦井阻力分布表(見(jiàn)表和圖1)。

圖1 礦井阻力分布

如表3所示，線路進(jìn)風(fēng)段(1～5點(diǎn))阻力為446.50 Pa，占總阻力的34.76%，其中阻力最大產(chǎn)生在1(主斜井井口)～2(一采區(qū)東翼運(yùn)輸大巷風(fēng)機(jī)前測(cè)風(fēng)站)之間，阻力為216.85 Pa，占進(jìn)風(fēng)段總阻力的48.57%，阻力產(chǎn)生的主要原因是此段巷道高差變化大、拐彎多，而且線路內(nèi)布置有膠帶機(jī)。今后在巷道設(shè)計(jì)布置時(shí),應(yīng)避免拐急彎，增大巷道的拐彎半徑，對(duì)于坡巷，要平緩，杜絕急上、急下。

表3 通風(fēng)阻力最大路線阻力分布

線路用風(fēng)段(5～9點(diǎn))總阻力為458.18 Pa，占總阻力的35.66%，所占比例最大，其中阻力最大產(chǎn)生在8(15106回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷測(cè)風(fēng)站)～9(回風(fēng)大巷(3)測(cè)風(fēng)站)之間，阻力為176.14 Pa，占用風(fēng)段總阻力的38.44%，阻力產(chǎn)生的主要原因是此段為綜采工作面的回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷，不僅布置有調(diào)風(fēng)設(shè)施，而且巷道有一定的變形。今后工作面及用風(fēng)巷道要注意加強(qiáng)巷道的維護(hù)，尤其是要加強(qiáng)對(duì)受采動(dòng)影響的工作面上下隅角及回風(fēng)口處的支護(hù)，提前補(bǔ)打支護(hù)錨桿、錨索或木垛，保證通風(fēng)斷面。

回風(fēng)段(9～13點(diǎn))總阻力為379.98 Pa，占總阻力的29.58%，所占比例較小，但要加強(qiáng)回風(fēng)巷沿線風(fēng)門(mén)的管理，做好風(fēng)門(mén)閉鎖，避免風(fēng)流紊亂，減小各設(shè)施處的漏風(fēng)。

4 結(jié) 語(yǔ)

《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：新井投產(chǎn)前必須進(jìn)行1次礦井通風(fēng)阻力測(cè)定，以后至少每3 a測(cè)定一次；生產(chǎn)礦井轉(zhuǎn)入新水平、改變一翼或者全礦井通風(fēng)系統(tǒng)后，必須重新進(jìn)行礦井通風(fēng)阻力測(cè)定[6]。在礦井通風(fēng)阻力測(cè)定過(guò)程中，不僅能摸清全礦各巷道阻力分布情況，而且能發(fā)現(xiàn)通風(fēng)系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，通過(guò)測(cè)定能為礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支撐。礦井通風(fēng)阻力測(cè)定是一個(gè)短期的工作，但礦井通風(fēng)系統(tǒng)管理是一個(gè)必須常抓不懈的工作，只有穩(wěn)定、可靠、合理的通風(fēng)系統(tǒng)，才能保證礦井的安全生產(chǎn)。