潞安集團(tuán)祥升煤業(yè)通風(fēng)阻力測定與分析

閆偉，胡雙虎，宋國彥，華星月

（1.祥升煤業(yè)集團(tuán)通防部 山西 晉中 030600；2.遼寧工程技術(shù)大學(xué)系統(tǒng)工程研究所 遼寧 葫蘆島 125105）

0 引言

祥升煤業(yè)地處壽陽縣解愁鄉(xiāng)石門村西，可開采煤層為3～15號，其開采深度為+1 159.9 m~+709.92 m，生產(chǎn)規(guī)模900 kt/a。12個拐點(diǎn)圈定井田規(guī)模，整合后井田為不規(guī)則多邊形結(jié)構(gòu)。祥升煤業(yè)通風(fēng)方式為分區(qū)式，通風(fēng)方法為抽出式。全礦包括“二進(jìn)一回”3個井筒，即兩個進(jìn)風(fēng)井：主斜井和副立井；一個回風(fēng)井：回風(fēng)立井。礦井進(jìn)風(fēng)量11 145 m3/min，回風(fēng)量11 533.8 m3/min。各采掘工作面及硐室都實(shí)現(xiàn)獨(dú)立通風(fēng)，不存在微風(fēng)、無風(fēng)區(qū)域。

礦井通風(fēng)系統(tǒng)由通風(fēng)設(shè)施裝備和通風(fēng)網(wǎng)路結(jié)構(gòu)組成，其安全性對防范和抵御災(zāi)害事故的發(fā)生至關(guān)重要。礦井通風(fēng)阻力指標(biāo)則是衡量礦井通風(fēng)能力的重要指標(biāo)，而礦井阻力測定又是調(diào)查研究礦井通風(fēng)系統(tǒng)、優(yōu)化通風(fēng)系統(tǒng)、強(qiáng)化礦井通風(fēng)安全管理的主要手段。因此，為全面掌握礦井通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)狀并對其不合理之處進(jìn)行優(yōu)化，對祥升煤業(yè)進(jìn)行通風(fēng)阻力測定。

1 測定方案

對礦井通分阻力進(jìn)行現(xiàn)場測定的過程中，由于受測量環(huán)境、器具、人員等因素的影響，測量結(jié)果存在一定誤差。如果方案制定得當(dāng)，可以在保證精度的同時省時省力，提高效率[1]。因此，應(yīng)根據(jù)潞安集團(tuán)祥升煤業(yè)實(shí)際情況制定合理的井下通風(fēng)測定方案。

1.1 測定方法

據(jù)礦井現(xiàn)狀，結(jié)合本次阻力測定目的，在與基點(diǎn)法、同步法等比較后決定采用多參儀基點(diǎn)法。多參儀的測量方法不需要鋪設(shè)膠管和靜壓管，相比于其它測定方法，多參儀基點(diǎn)法具有省時省力，操作簡便的優(yōu)點(diǎn)。多參儀基點(diǎn)法是在主井口地面放置一臺多參議，利用另一臺同型號儀器按照一定路線順序在井下進(jìn)行測定，再消除大氣壓的變化。在測定過程中，多參儀還測定構(gòu)筑物兩側(cè)的氣壓差。

1.2 測定路線

根據(jù)《礦井通風(fēng)阻力測定方法》，同時考慮祥升巷道勘察的實(shí)際情況，主路選擇從入風(fēng)井口，經(jīng)入風(fēng)大巷、采區(qū)、回風(fēng)大巷，回風(fēng)井至風(fēng)峒的通風(fēng)路線；次要路線選擇除主路以外的其他通風(fēng)路線。在測定過程中，可分段、分組測定較長路線。

本次測定共選擇上組煤路線1條，下組煤路線1條，合計共2條測定路線，即：

上組煤路線：祥升礦副立井—井下車場進(jìn)風(fēng)—6#層集中軌道巷—上組煤工作面進(jìn)風(fēng)—上組煤工作面—上組煤工作面回風(fēng)—3#層集中回風(fēng)巷—祥生礦回風(fēng)立井；

下組煤路線：祥生礦副立井—井下車場進(jìn)風(fēng)—5#層集中軌道巷—清澈斜巷—東翼運(yùn)輸巷—下組煤工作面進(jìn)風(fēng)—下組煤工作面—下組煤工作面回風(fēng)—東翼回風(fēng)巷—15#層集中回風(fēng)巷—祥生礦回風(fēng)立井。

2 測定結(jié)果與分析

通過對潞安集團(tuán)祥升煤業(yè)通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)量和阻力數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，風(fēng)量值如表1所示。

表1 各風(fēng)井風(fēng)量匯總表

2.1 實(shí)測風(fēng)量分析

有效風(fēng)量率作為反映礦井風(fēng)量供應(yīng)、衡量通風(fēng)技術(shù)及其管理水平的重要依據(jù)，根據(jù)要求，一般而言，有效風(fēng)量率至少達(dá)到85%。從表2可見，上組煤礦井總進(jìn)風(fēng)量為105.7 m3/s，礦井總有效風(fēng)量為112.26 m3/s，礦井內(nèi)部有效風(fēng)量率為94%；下組煤礦井總進(jìn)風(fēng)量為56.27 m3/s，礦井總有效風(fēng)量為60.98 m3/s，礦井內(nèi)部有效風(fēng)量率為92%。因此，祥升煤業(yè)礦井內(nèi)部有效風(fēng)量滿足其安全生產(chǎn)需求。

表2 礦井實(shí)測風(fēng)量統(tǒng)計表

2.2 系統(tǒng)阻力分析

路線選擇需考慮并聯(lián)風(fēng)路、路線長度、支護(hù)形式等因素，而測點(diǎn)設(shè)置也要明確風(fēng)流分岔點(diǎn)和巷道實(shí)際情況等，由此確定祥升煤業(yè)阻力測定的兩條路線：上組煤路線和下組煤路線。對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，系統(tǒng)阻力分布結(jié)果如表3所示?？芍?，上組煤、下組煤的阻力分布平均。

表3 上組煤和下組煤的通風(fēng)阻力累加表

此外，為明確祥升煤業(yè)具體阻力分布現(xiàn)狀，分別從進(jìn)風(fēng)段、用風(fēng)段、回風(fēng)段對礦井進(jìn)行分析。具體情況如表4所示，可知：祥升煤業(yè)上組煤、下組煤進(jìn)風(fēng)段阻力占比為39.69%、36.79%，用風(fēng)段阻力占比為33.54%、31.42%，回風(fēng)段阻力占比為26.78%、31.79%，三段阻力分布基本合理。

表4 上組煤、下組煤各用風(fēng)區(qū)占值比例

2.3 等積孔與風(fēng)阻分析

為了準(zhǔn)確評判礦井的通分阻力，保證測評結(jié)果的準(zhǔn)確度和可行度，需要分析礦井通風(fēng)難易程度。[2]祥升煤業(yè)評判結(jié)果如表5所示，可表可知：上組煤、下組煤的等積孔分別為3.72 m2、2.33 m2，風(fēng)阻值分別為0.1 Ns2/m8、0.26 Ns2/m8。據(jù)礦井通風(fēng)難易程度分級標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)理論，兩條主要路線均滿足A＞2 m2，通風(fēng)難易程度為容易。

表5 礦井等積孔與風(fēng)阻分析表

2.4 誤差分析

由于受井下測定條件的限制以及測定設(shè)備、儀表讀數(shù)等多種因素的影響，測定結(jié)果可能存在誤差，但只要將誤差控制在合理的范圍內(nèi)，得到的結(jié)果依然具有較強(qiáng)的說服力[3]。

系統(tǒng)通風(fēng)阻力測定誤差是指按通風(fēng)機(jī)房水柱計讀數(shù)計算出的理論通風(fēng)阻力與實(shí)測通風(fēng)阻力相比較而得出的相對誤差，為了保證精度要求，其值一般要求5%。

依據(jù)測定結(jié)果，祥升煤業(yè)的通風(fēng)系統(tǒng)誤差如表6所示，可以看出：上組煤、下組煤系統(tǒng)測定誤差分別為1.94%、1.74%。由此可得：兩條路線的阻力測定相對誤差均小于5%，達(dá)到礦井通風(fēng)阻力測定的精度要求，一定程度上可作為礦井通風(fēng)系統(tǒng)管理和優(yōu)化的信息基礎(chǔ)。

表6 通風(fēng)系統(tǒng)測定誤差表

3 結(jié)語

（1）潞安集團(tuán)祥升煤業(yè)通風(fēng)系統(tǒng)為混合抽出式，上組煤、下組煤總阻力分別為1426.73 Pa、1433.10 Pa，等積孔分別為3.72 m2、2.33 m2；上組煤進(jìn)風(fēng)段、用風(fēng)段、回風(fēng)段的阻力分配比例為39.69：33.54：26.78，下組煤進(jìn)風(fēng)段、用風(fēng)段、回風(fēng)段的阻力配比為36.79：31.42：31.79。因此，祥升煤業(yè)礦井的通分阻力分布情況比較合理，分布均勻。

（2）潞安集團(tuán)祥升煤業(yè)上組煤礦井有效風(fēng)量率為94%；下組煤礦井有效風(fēng)量率為92%。因此，該礦井通風(fēng)難易程度屬于容易，通風(fēng)系統(tǒng)狀況良好，能夠滿足安全生產(chǎn)的需求。

（3）對此提出以下建議：礦井通風(fēng)路線較長，應(yīng)盡量縮短通風(fēng)距離，減小礦井通風(fēng)阻力[4]。部分巷道壁面既不規(guī)整，又存在斷面較小問題，應(yīng)適當(dāng)擴(kuò)刷斷面從而降低局部阻力。