正利煤礦通風(fēng)阻力測定及分析

謝一德

（山西焦煤集團(tuán)嵐縣正利煤業(yè)有限公司，山西 嵐縣 033599）

1 礦井概況

正利煤礦核定生產(chǎn)能力1.5 Mt/a，為低瓦斯礦井，可采煤層有4#、4-1#、7#和9#煤層，地質(zhì)構(gòu)造簡單。礦井采用立井開拓，有主立井、副立井和回風(fēng)立井三個井筒。主、 副立井井筒均落底于4#煤層，設(shè)+590 m 水平井底車場，回風(fēng)立井落底于4-1#號煤層。全井田上組煤4#和4-1#號煤層聯(lián)合開采劃分為2 個采區(qū)，分別為一采區(qū)和二采區(qū)；下組煤7#和9#煤層分煤層劃分為2 個采區(qū)，分別為三采區(qū)和四采區(qū)。先期開采位于井田南部的一采區(qū)。

礦井布置一個采煤工作面，一個備用工作面。采用綜合機(jī)械化采煤法，煤層平均厚度2.9 m，一次全采高。目前開采4-1#煤層，煤層頂?shù)装逡阅鄮r、灰?guī)r和砂巖為主。

礦井采用中央并列式通風(fēng)方式，機(jī)械抽出式通風(fēng)方法，回風(fēng)立井安裝2 臺BK618-8-№25 型主通風(fēng)風(fēng)機(jī)，額定功率為2×315 kW。礦井總進(jìn)風(fēng)量7 094 m3/min，總回風(fēng)量7 188 m3/min。

2 礦井通風(fēng)阻力測定

2.1 測定方法

依據(jù)MT/T 440-2008 《礦井通風(fēng)阻力測定方法》，采用基點(diǎn)法進(jìn)行礦井通風(fēng)阻力測定。該方法主要是在系統(tǒng)中選擇一個點(diǎn)為基點(diǎn)，在井下各個拐點(diǎn)作為測點(diǎn)，分組對各個測點(diǎn)的通風(fēng)阻力進(jìn)行測定，并定期測量井下氣壓，作為整體數(shù)據(jù)校準(zhǔn)依據(jù)[1]。

2.2 測定設(shè)備

主要測定設(shè)備如表1所示，對設(shè)備進(jìn)行編號，保證測定數(shù)據(jù)不會混亂。

表1 測定設(shè)備清單

2.3 通風(fēng)阻力測定

測定區(qū)域為一采區(qū)14-1201 工作面通風(fēng)路線，具體路線為：進(jìn)風(fēng)井口→軌道大巷→軌道大巷（三橫穿前）→14-1201 運(yùn)輸順槽拐點(diǎn)→14-1201 軌運(yùn)輸順槽 （途徑）→14-1201 切眼位置→14-1201 回風(fēng)順槽→回風(fēng)巷（三橫穿交點(diǎn)）→回風(fēng)巷（二橫穿交點(diǎn)）→回風(fēng)巷（一橫穿交點(diǎn)）→回風(fēng)井口。具體路線如圖1所示。

圖1 通風(fēng)阻力測定線路

3 通風(fēng)阻力分析

3.1 通風(fēng)阻力測定結(jié)果

測定結(jié)果如表2所示，14-1201 工作面風(fēng)路的風(fēng)阻分布情況如圖2所示。

表2 測量段風(fēng)阻匯總

圖2 各區(qū)段通風(fēng)阻力分布

通過分析以上數(shù)據(jù)可知： 在該段通風(fēng)路線上總通風(fēng)阻力為2 350.17 Pa，其中入風(fēng)段通風(fēng)阻力411.79 Pa，占整個路段阻力的17%；用風(fēng)段通風(fēng)阻力1 433.23 Pa，占整個路段通風(fēng)阻力的61%；回風(fēng)段通風(fēng)阻力為505.15 Pa，占整個路段通風(fēng)阻力的22%。由此可知，工作面通風(fēng)阻力在整個路段阻力中占主要地位。

該路線風(fēng)阻計算，見式（1）：

由于整個路線通風(fēng)風(fēng)阻小于0.355 N·s2/m8，因此判定該區(qū)域為容易通風(fēng)路段，整條路線通風(fēng)比較容易。

3.2 誤差分析

通風(fēng)系統(tǒng)的自然風(fēng)壓的大小計算，見式（2）：

式中：Zi、Zj分別是進(jìn)風(fēng)某段i 和回風(fēng)某段j 的高差，m；ρmi、ρmj分別為進(jìn)風(fēng)段和回風(fēng)段空氣密度的平均值，kg/m3。

測定系統(tǒng)的相對誤差δ 計算，見式（3）：

式中：hr為礦井實際通風(fēng)阻力，Pa；|h|為風(fēng)機(jī)房水柱計讀數(shù)，Pa；Hn為測定系統(tǒng)的自然風(fēng)壓，Pa；hv為風(fēng)硐內(nèi)安裝水柱計處斷面的平均動壓，Pa；hr＇ 為通風(fēng)系統(tǒng)實測通風(fēng)阻力，Pa。

礦井通風(fēng)系統(tǒng)的測定誤差如表3所示，通風(fēng)系統(tǒng)測定誤差最大為2.67%，小于5%，測定結(jié)果可靠，可用于現(xiàn)場實際。

表3 礦井通風(fēng)系統(tǒng)的測定誤差

4 優(yōu)化方案

根據(jù)通風(fēng)阻力分布情況提出以下優(yōu)化方案[2-3]：

1）組織通風(fēng)專業(yè)技術(shù)人員對井下通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行分析，加強(qiáng)對密閉、風(fēng)門等通風(fēng)設(shè)施的檢查、檢修、維護(hù)工作。

2）對通風(fēng)阻力大的區(qū)域進(jìn)行整改，對于部分巷道拐角較大導(dǎo)致局部風(fēng)阻過大的位置進(jìn)行整改。

3）簡化通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)，對沒有必要存在的橫穿、盲巷進(jìn)行密閉。

4）加強(qiáng)局部通風(fēng)管理，根據(jù)現(xiàn)場通風(fēng)情況對局部通風(fēng)機(jī)供風(fēng)進(jìn)行實時調(diào)整。

5 結(jié)語

采用基點(diǎn)法對正利煤礦14-1201 工作面通風(fēng)路線通風(fēng)阻力分布進(jìn)行了分析，14-1201 工作面較長，通風(fēng)阻力大，用風(fēng)段通風(fēng)阻力占整個路線通風(fēng)阻力的61%； 通過計算可知，整個路線風(fēng)阻為0.119 6 N·s2/m8，評價為容易通風(fēng)；誤差分析結(jié)果顯示系統(tǒng)誤差為2.67%，小于5%，所測通風(fēng)阻力在誤差范圍之內(nèi)；礦井總回風(fēng)量為7 188 m3/min，測定礦井通風(fēng)阻力為2 350.17 Pa，符合《煤礦井工開采通風(fēng)技術(shù)條件》（AQ 1028-2006）相關(guān)要求。