煤礦井下通風(fēng)系統(tǒng)通風(fēng)阻力測定分析

白 波

（山西汾西正令煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 孝義 032300）

引言

通風(fēng)系統(tǒng)用以給井下作業(yè)面提供新鮮空氣并帶出井下瓦斯、粉塵等有害成分，通風(fēng)系統(tǒng)安全可靠運行是實現(xiàn)煤炭高效回采的基礎(chǔ)[1-3]。隨著礦井采掘活動范圍不斷擴展，井下通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)更趨復(fù)雜，對通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)阻測定并針對性進行優(yōu)化可提高通風(fēng)效率[4-5]。山西某礦采用中央并列式通風(fēng)，礦井井下現(xiàn)階段有2 個采區(qū)，開采的煤層瓦斯涌出量較小。為提高礦井通風(fēng)效率，本文依據(jù)井下通風(fēng)系統(tǒng)實際情況設(shè)計通風(fēng)阻力測定路線，并根據(jù)風(fēng)阻測定結(jié)果對通風(fēng)阻力分布情況進行分析，以期能在一定程度上提升礦井通風(fēng)保障能力。

1 工程概況

山西某礦設(shè)計產(chǎn)能240 萬t/a，主采煤層包括有2#、2-1#、7#、11#煤層，現(xiàn)階段礦井采掘活動集中在淺部的2#煤層。2#煤層厚度平均2.9 m，采用綜采開采工藝，井下有一個生產(chǎn)面、一個備用面，煤層賦存穩(wěn)定，頂?shù)装鍘r層以灰?guī)r、泥巖以及石灰?guī)r為主。礦井采用抽出式通風(fēng)方式，在回風(fēng)井布置有2 臺型號BK618-8-NO25 型（2×315 kW）通風(fēng)機，礦井總進風(fēng)量、總回風(fēng)量分別為7 094 m3/min、7 188 m3/min。

為了更好地掌握礦井通風(fēng)系統(tǒng)運行情況，為后續(xù)通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化奠定基礎(chǔ)，本文提出對井下通風(fēng)系統(tǒng)阻力分布情況進行測定。

2 通風(fēng)阻力測定分析

2.1 通風(fēng)阻力測定方法確定

現(xiàn)階段礦井常用的通風(fēng)阻力測定方法有氣壓計法、壓差計法兩種。氣壓計法是在測風(fēng)線路上1#、2#測點處采用測壓膠管、風(fēng)表、干球以及濕球溫度計等對測點間的壓力、風(fēng)速以及溫度等進行測定，通過帶入相關(guān)公式計算求得兩個測點間通風(fēng)阻力[6-7]。氣壓計法是通過測定兩個測點間的絕對靜壓差，再結(jié)合位壓差、動壓差等數(shù)據(jù)計算得到通風(fēng)阻力。氣壓計法需要采用2 臺氣壓計，一臺布置在地面井口位置，測定數(shù)據(jù)作為基準，另外一臺沿著預(yù)先設(shè)定路線、設(shè)定測點在井下移動。具體氣壓計法、壓差計法兩種通風(fēng)阻力測定方法優(yōu)缺點對比情況見表1 所示。由于礦井通風(fēng)系統(tǒng)復(fù)雜、通風(fēng)線路長，存在有較多的通風(fēng)分支，為此根據(jù)礦井實際情況，采用氣壓計法對井下通風(fēng)系統(tǒng)阻力分布情況進行測定。

表1 通風(fēng)阻力測定方法優(yōu)、缺點

根據(jù)采用的通風(fēng)阻力測定方法需求，現(xiàn)場通風(fēng)阻力測定時使用的設(shè)備包括有2 臺氣壓計（型號JFY-1）、風(fēng)速表（低、中、高速）、1 臺干濕溫度計（型號DH m2）、秒表型號（J9－2Ⅱ）、皮尺以及秒表。

2.2 測定路線

選擇的通風(fēng)路線應(yīng)能反映井下實際情況，具體應(yīng)滿足風(fēng)量大、線路長、通風(fēng)阻力影響因素多等的線路。根據(jù)礦井實際情況，具體設(shè)定的側(cè)風(fēng)路線為：進風(fēng)井→軌道大巷→輔助進風(fēng)巷→14-1201 軌運輸順槽→切眼→14-1201 回風(fēng)順槽→回風(fēng)巷→輔助回風(fēng)巷→回風(fēng)的巷→回風(fēng)井口。在通風(fēng)系統(tǒng)中測點應(yīng)選擇風(fēng)流穩(wěn)定、距風(fēng)流匯合及交叉點遠、標高位置確定的位置，根據(jù)礦井通風(fēng)系統(tǒng)實際情況，具體確定23 個測點，具體布置見下頁圖1 所示。

圖1 風(fēng)阻測定路線

2.3 通風(fēng)阻力測定結(jié)果分析

具體井下各個測點測定數(shù)據(jù)匯總結(jié)果見下頁表2所示。

從表2 測定數(shù)據(jù)得出，在礦井選擇的通風(fēng)路線中通風(fēng)阻力共計2 750.17 Pa，進風(fēng)段、用風(fēng)段、回風(fēng)段通風(fēng)阻力分別為411.79、833.23、505.15 Pa，各段通風(fēng)阻力占比分別為15%、67%、18%。在礦井通風(fēng)系統(tǒng)通風(fēng)阻力分布中，用風(fēng)段（14-1201 采面）通風(fēng)阻力占比較高。整體來說，礦井通風(fēng)阻力分布較為合理，未有明顯的高阻區(qū)。

表2 測點數(shù)據(jù)測定結(jié)果

受到測量設(shè)備、人員操作數(shù)量度等因素影響，通風(fēng)阻力測定結(jié)果存在有一定誤差，為此，采用通風(fēng)阻力實測值（Hs）、理論值（Hr）對通風(fēng)阻力測定相對誤差進行分析。具體計算公式為式（1）：

式中：δ 為通風(fēng)阻力相對誤差，%；Hs為實測值，Pa；Hr為理論值，Pa。

帶入相關(guān)參數(shù)計算得到δ=3.6%，小于標準值5%，因此本次通風(fēng)阻力測定結(jié)果精準度可滿足有關(guān)要求。

2.4 通風(fēng)阻力優(yōu)化措施

根據(jù)本次通風(fēng)阻力測定結(jié)果，建議礦井在后續(xù)生產(chǎn)過程中采取下述措施降低通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)阻，以便提升礦井通風(fēng)效率。

1）定期組織專業(yè)技術(shù)人員對通風(fēng)線路進行檢查，并針對容易出現(xiàn)漏風(fēng)位置進行封堵，強化通風(fēng)風(fēng)門、臨時密閉以及永久密閉等檢查，發(fā)現(xiàn)存在問題時及時進行修復(fù)。

2）對通風(fēng)阻力較大區(qū)域進行整改，對巷道圍巖變形較大區(qū)域進行修復(fù)，整齊碼放巷道內(nèi)材料、設(shè)備等。

3）簡化礦井通風(fēng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，及時對廢棄的巷道進行封閉；強化井下局部通風(fēng)管理，并依據(jù)現(xiàn)場實際需要對局部通風(fēng)進行調(diào)整。

3 結(jié)語

隨著礦井采掘活動范圍增加、采深增大，礦井煤炭回采時粉塵、瓦斯等有害物質(zhì)、氣體等產(chǎn)生量呈增大趨勢，通風(fēng)系統(tǒng)是稀釋、排出有害物質(zhì)的主要方式。在礦井生產(chǎn)過程中根據(jù)相關(guān)規(guī)范、規(guī)定要求定期進行測風(fēng)、分析井下通風(fēng)阻力分布，并針對性開展通風(fēng)優(yōu)化對提高礦井生產(chǎn)安全保障能力具有重要意義。本文對山西某礦通風(fēng)阻力進行測定，結(jié)果發(fā)現(xiàn)通風(fēng)系統(tǒng)用風(fēng)段風(fēng)阻占為67%，風(fēng)阻占比較高的主要原因是采面切眼斜長達到280 m；礦井現(xiàn)階段通風(fēng)較為容易。