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科学技术论文

鹤煤八矿矿井通风阻力测定及其应用研究

黄志勇

(河南煤监局豫北分局,河南鹤壁,458000

摘要:矿井通风系统是保证矿井安全高效生产的前提与基础,要保证矿井通风系统处于良好的运行状态,就必须掌握矿井通风网路中阻力的大小和其分布状态。本文以鹤煤八矿矿井通风系统为研究对象,依据矿井采掘通风现状,确定了2条主测路线并筛选布置了测点,采用基点测量法,对鹤煤八矿的通风阻力等通风基础数据进行了测量,并对通风阻力测定的精度进行了评价,分析了矿井通风阻力的分布状况,计算了矿井的总风阻及等积孔等参数,针对矿井通风系统的阻力及其分布状况对矿井的通风系统的改造提出了相应的建议。

关键词:矿井通风系统;通风参数;通风阻力;分布状况

 

0引言

矿井通风阻力指的是由井筒、巷道及通风构筑物构成的通风网路所产生的通风总阻力,它是衡量矿井通风能力的重要指标。随着矿井开采过程的变化,矿井通风阻力的大小和分布也将发生变化。因此,了解和掌握矿井通风阻力大小和分布状况,是进行矿井通风科学管理、风量调节和通风设计的基本依据。所以,《煤矿安全规程》第119条明确规定:新井投产前必须进行1次矿井通风阻力测定,以后每3年至少进行1次,矿井转入新水平生产或改变一翼通风系统后,必须重新进行矿井通风阻力测定 ADDIN NE.Ref.{147D8F3B-819F-401C-A438-625441B0B29B}[1]

鹤煤八矿隶属于河南能源化工集团鹤壁煤业公司,矿井始建于1958年,1960年投产,矿井原设计能力为0.10Mt/a19701974年扩建为0.60Mt/a的矿井,2006年核定生产能力为0.81Mt/a。截止2012年底保有资源储量4930.62t,其中可采储量2169.57t,可采期29年。矿井划分为三个水平,一水平-195m,二水平-400m,三水平-655m,一水平、二水平已回采结束,目前采掘活动主要集中在三水平。本文以鹤煤八矿矿井通风系统为研究对象,进行矿井通风阻力测定及其应用的研究工作。

1测定路线的选择与测点布置

1.1测定路线的选择原则

 = 1 \* GB3 有并联风路中应选择风量较大且通过回采工作面的主风流风路作为测定路线。

 = 2 \* GB3 选择路线较长且包含有较多井巷类型和支护形式的线路作为测定路线。

 = 3 \* GB3 选择沿主风流方向且便于测定工作顺利进行的线路作为测定路线。

1.2测定路线的确定

根据本矿通风系统的具体情况,选择的主测定路线为:

主测路线1:主井→集中主下山→北翼主轨道下山→北翼一轨道下山→3201岩中巷→32012下顺槽→32012工作面→32012上顺槽→二风眼→2401岩中巷→北翼并联回风上山→广场井底北码头回风→副井;

主测路线2:桐家庄风井→中央进风大井→中央暗斜井→3003岩中巷→3004下顺槽→3004工作面→3004上顺槽→30专用回风巷→中央第二专用回风巷→新风井中央总回风→新风井。

1.3测定方法

矿井通风阻力测定过程会受到多种外在因素的干扰以及测量方法测定精度的误差影响,使测定结果存在不同程度的偏差。常用的通风阻力测定方法主要包

括同步法和基点法。同步法采用2台精度和型号相同的气压计在风道的起点和末点上约定同时读数,使一台读数作为另一台的修正,该方法测定精度较高,但忽略了地面大气压变化的校正,工作量偏大;基点法使用两台气压计,一台井上,一台井下,井上的一台固定在人风井口基点,监测地面大气压的变化,井下的一台沿测定路线巡回测定.这种方法测定方便,省时省力 ADDIN NE.Ref.{DF72B62A-43D8-4832-A3C7-7AF86DAC2152}[2],得到了较为广泛的应用 ADDIN NE.Ref.{17E622C1-E1A4-43F7-A100-BB468181D7F6}[3-8]

本次测定依旧采用基点法,即在井口调好两台精密气压计(,),并记录初读数。仪器Ⅰ留在原地监视大气压力变化,每隔5min记录一次读数,仪器Ⅱ按测点顺序分别测出各测点风流的绝对静压。

2 测试结果及分析

2.1 测试结果精度

为了考察所选取的主测路线及测试数据是否满足要求,需要对实测数据进行精度分析。

实测矿井通风总阻力:

              h阻测=∑hAB                         (2.1)

式中:h阻测——实测矿井的通风阻力,Pa;

hAB——实测巷道AB段的通风阻力,Pa。

主测路线实测阻力的相对误差:

                                                     (2.2)

鹤煤八矿为抽出式通风,根据矿井通风阻力与风机装置压力关系,由风机房水柱计读数推算的矿井通风阻力hj为:

             hj=HS+HN=hS2-hV2+HN                                            (2.3)

式中:HS——风机装置静压,Pa;

HN——矿井自然风压,Pa

hS2——风机房静压仪(U型水柱计)读数,Pa;

hV2——风峒中传压管处断面上的速压,Pa。

鹤煤八矿北翼广场风机房U型水柱计读数为2100Pa,新风井风机房U型水柱计读数为2109Pa。

因此,由矿井通风阻力测定汇总可得主测线路线的精度为:

主测路线1:

h阻测=∑h1-2-… …… …-26-27=1998.21Pa

      hj=hS2-hV2+hN=2100-45.40+46.94=2101.54Pa

主测路线2:

h阻测=∑h301-303-… …… …-227-228=2295.52Pa

hj=hS2-hV2+hN=2190-70.76+268.66=2387.90Pa

从上述测定结果可以看出,两条主测路线上阻力测定相对误差均小于5%,故本次测定结果满足矿井通风阻力测定和通风系统分析的精度要求。

3.2 测试数据分析

由3.1对测试数据精度分析可知,采用基点法对鹤煤八矿通风网络阻力测定数据满足要求,据此得到两条测定主线数据,整理得出矿井通风三段阻力分布情况如表3-1所示。

表 3-1矿井通风三段阻力分布情况

 

区段

点号

划分

长度(m

阻力(Pa

占总阻力百分比(%

百米阻力值(Pa

北翼

采区

进风段

1-5

1074.50

463.43

23.19

43.13

用风段

5-18

2312.97

764.72

38.27

33.06

回风段

18-27

919.81

770.06

38.54

83.72

合计

 

4307.29

1998.21

100.00

46.39

中央南翼采区

进风段

303-333

1504.91

640.41

27.90

42.55

用风段

333-325

2460.41

1115.66

48.60

45.34

回风段

325-328

991.74

539.45

23.50

54.39

合计

 

4957.07

2295.52

100.00

46.31

 

从表3-1看出:北翼采区进风段阻力占总阻力的23.19%,用风段的阻力所占的百分比为38.27%,回风段的阻力占总阻力的38.54%。中央、南翼采区进风段阻力占总阻力的29.70%,用风段的阻力所占的百分比为48.60%,回风段的阻力占总阻力的23.50%。中央、南翼采区分布基本合理,北翼的进、回风段风阻值占比例较大需调整。

从矿井百米阻力值来看,整个矿井平均百米风阻值偏大,回风段百米风阻值较大需要降阻。特别是北翼回风段百米风阻值特别大,主要是因为回风段风量较集中、断面状况不好、巷道内有堆积物、致使阻力较大。

通过计算得出,该矿北翼及新风井的等积孔分别为1.75m23.02m2,可以判断出通风难易程度分为中等与容易。

4. 结论及建议

4.1结论

本文采用采用基点法对鹤煤八矿通风系统的阻力进行测定,得出如下结论:

 = 1 \* GB3 通过对测定结果满足矿井通风阻力测定和通风系统分析的精度分析,采用基点法可以满足测试精度要求;

 = 2 \* GB3 矿井北翼通风阻力较大,建议进行降阻。矿井的高阻力段主要集中在矿井的进风段和回风段上,主要原因在于回风段的断面偏小,支护形式粗糙,风量集中,阻力较大所致;致使回风断面小的原因一方面巷道本身设计小,另一方面巷道堆积物太多;

 = 3 \* GB3 为使北翼通风网络经济运行可考虑采用新型可变频通风技术。

4.2建议

鹤煤八矿通风系统较为复杂,根据阻力测定结果为了使通风系统经济运行,建议如下:

 = 1 \* GB3 矿井北翼通风阻力较大,建议进行降阻;

 = 2 \* GB3 矿井存在有风速超限巷道,大多集中在风量较集中的回风巷道内,因此需要对回风巷道采取扩巷的措施;

 = 3 \* GB3 在实际生产过程中要及时封闭废弃巷道,减少漏风,提高矿井内部有效风量率;

 = 4 \* GB3 加强通风管理,实时监测巷道风量,通风系统改变时及时调节风量,保证矿井通风系统稳定可靠。

 ADDIN NE.Bib

参考文献

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[3]    张树川. 矿井通风系统阻力测定方法及误差分析[J]. 矿业安全与环保, 2014(02):93-96

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[6]    王文才, 王俊峰, 刘靖元, 等. 王晁煤矿通风系统阻力测定及优化方案[J]. 煤炭科学技术, 2012(02):63-66

[7]    鲜林, 高朋杰. 矿井通风阻力测定结果分析与对策措施[J]. 中国安全生产科学技术, 2010(01):100-103

[8]    凌志仪, 曲方, 樊海兵. 长广七矿通风阻力测定及分析[J]. 中国安全生产科学技术, 2009(02):150-153.

 

作者简介:黄志勇:1970.8~,河南民权人,工程师,监察室主任,毕业于河南理工大学安全工程专业,主要从事矿井安全监察工作。

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