1唐山矿通风阻力测定与分析张瑞江 （开滦唐山矿 河北唐山 063000）摘要摘要：通过对唐山矿通风系统进行阻力测定，分析了目前矿井通风系统的阻力分布情况，找出了矿井通风系统存在的主要问题，为矿井通风系统技术优化，提供基本的通风技术参数。关键词关键词 矿井 通风阻力 测定 分析1 1 唐山矿通风系统概况唐山矿通风系统概况唐山矿始建于1878 年，年产量为300 万吨/年。矿井现有11 水平南翼、12 水平北翼、西翼、南翼、13 水平南翼、14 水平及铁路煤柱一采区、二采区等生产区域。唐山矿井深巷远，最大通风流程 16000m，矿井主要开拓方式为单翼多水平阶段石门开采，现生产及延伸水平有11、12、13、14 水平，各水平主要进、回风巷位于同一水平，中间通过联络横管联系。唐山矿历年来局批复均为高瓦斯矿井，2002 年鉴定瓦斯绝对涌出量为58.624m3/min，瓦斯相对涌出量为 8.178m3/t.d；有 5、8、9、12 主要可采煤层，各煤层均有煤尘爆炸性危险，爆炸指数为28.6138.95%，除 5 煤层外，8、9、12 煤层均为自然发火煤层，发火期812 个月。唐山矿主要进风井有五个（1、2、3、9、10） ，回风井有两个（1、2） 。矿井通风系统为单翼对角式（1994 年停止中央风机运转） 。担负矿井通风任务的是两台K4-73-01No32F 型离心式通风机，一台运转，一台备用，配套电机为两台TD-173-66-10 电机，功率为2500kW。主扇排风量 180530m3/s，工作风压为24005700Pa，工作方法为抽出式。2 2、测定方法、测定方法2.12.1 测量仪器、仪表选择测量仪器、仪表选择JFY 型矿井通风参数检测仪、风扇式通风干湿球温度计、风表、秒表、皮尺、长杆等。2.22.2 测量方法的选择测量方法的选择本次通风阻力测量选择气压计测量法，采用同步法测量。其优点是：测量精度高、误差小，受通风系统及生产变化影响小，缺点是测量时间长、劳动量大。2.32.3 测点的确定测点的确定对通风系统中的风流分、汇处前后均布置测点。为避免涡流影响,测点一般设在距风流流入的分风点或合风点 1015m 处。共计测点 216 个2.42.4 测算公式测算公式空气密度的测算2p 0.378*Ps =0.003484-(1 - -)T P式中：-空气密度，kg/m3P-空气的绝对静压，PaT-空气的绝对温度：T=t+273，KPs-空气的饱和水蒸气压力，Pa-空气的相对湿度，%风量的计算S拱型=宽（高-0.1073宽） ，m2S梯型=巷高巷中宽，m2V均=KV真Q=V真S式中：Q-风量，m3/sS-巷道的断面积，m2V均-巷道的平均风速，m/sV真-由风表风速较正曲线查得的真实风速，m/sK-校正系数，K=（S-0.4）/S速压的计算V2 hV=-2 式中:hV-测点的速压，PaV-测点的平均风速，m/s-空气的密度，kg/m3井巷通风阻力的计算本次阻力测定采用气压计同步法h1-2=（P1-P2）+(hv1-hv2)+(Z1-Z2)g1-2式中:h1-2-测点 1 至 2 间的通风压力，PaP1，P2-测点 1、2 的绝对静压，Pahv1，hv2-测点 1、2 的速压，PaZ1，Z2-测点 1、2 的标高，mg-重力加速度，取 9.81m/s231-2-测点 1 至 2 间的空气平均密度，kg/m31-2=1/2（1+2）、井巷的风阻及摩擦阻力系数的计算h1-2 R1-2=- Q21-21.2 R标 1-2=-R1-21-2式中：R1-2-测点 1 至 2 的实测风阻，NS2/m8h1-2-测点 1 至 2 的通风阻力,PaQ1-2-测点 1 至 2 的风量,m3/sR标 1-2-测点 1 至 2 的井巷标准风阻,NS2/m81-2-同上,kg/m33 3 测定结果测定结果按照矿井通风阻力测定的要求，对通风系统网络图各个主要区域进行测定，主要区域通风阻力分布状况如表 1,矿井内外部漏风如表 2 主要进、回风巷风量分配如表 3。4 4 矿井通风阻力测定的精度检验矿井通风阻力测定的精度检验根据通风系统图绘制现状通风系统网络图，将阻力测定数据输入计算机，进行现状网络计算机模拟。4.14.1 应用软件应用软件现状通风模拟所使用的软件为中国矿业大学北京校区采矿研究室研制的 FORTRAN 语言矿井稳态通风网络解算软件。主要区域通风阻力分布状况 表 1进风段用风段回风段序号系统名称系统阻力阻力 Pa%阻力 Pa%阻力 Pa% 1铁一 9s 系统3365.33748.5222.24855.5925.421761.4252.34 2西翼系统3365.9791.823.52954.328.351619.848.13 3铁一 5s 系统3377.5933.7427.64616.6118.261827.254.10 4北翼系统3367.7788.423.42687.520.411891.856.17 5南四系统3376.8911.1326.98644.219.071821.4753.95 6铁二 5s 系统3361.3799.723.79785.523.691776.152.82 7铁二 9s 系统3364.4772.9622.97849.125.241742.3451.794矿井内外部漏风一览表 表 2外部漏风风机 总排矿井 总进内部漏 风1#风峒2#风峒风机装置合计内部漏 风率外部漏 风率449.11384.1558.418.7927.172964.9613%14.46%注：风量单位：m3/s主要进、回风巷风量分配一览表 表 3巷道名称风量(m3/s)断面(m2)风速(m/s)704149.129.135.38 704240.47.895.12 707066.3514.334.63 727116.899.541.77 727226.788.533.14 796125.4313.61.87 796230.6312.882.38 7044 总123.413.728.49 7043N96.712.937.48 202S220.113.6216.16 L#回风井10019.635.09 2#回风井276.9147.765.84.24.2 通风模拟通风模拟将所编写的数据文件输入计算机，进行通风网络解算。模拟结果：矿井总风量、负压及井下各用风地点风量与实测值基本相符，说明阻力测定数据可靠。5 5 矿井通风阻力测定结果分析矿井通风阻力测定结果分析通过井下实测和对矿井通风阻力分布数据的分析，通风系统主要存在以下问题：5.15.1 进、回风巷通风阻力大。进、回风巷通风阻力大。从通风阻力分布状况中看出，进风段阻力消耗占全系统总阻力的 22.24%27.64%，采区段阻力消耗占全系统总阻力的 18.26%28.35%,回风段阻力消耗占全系统总阻力的48.13%56.17%,特别是个别区段 7041、7042、7271、7272 等进风巷和 7043、7044、4070 丙、丁回风斜巷回风巷通风阻力在总阻力中占有相当的比重。建议刷大 7041、7042、7271、7271巷道断面在 14m2以上，增大两个区段的通风能力。对 4070 丙、4070 丁、T1390 板绕及板上部等失修的巷道继续套修并维护到原设计断面。5.25.2 局部阻力影响较大局部阻力影响较大在本次测定时发现，除去巷道拐弯、分岔等局部阻力之外，物料堆积、巷道失修冒顶对矿井通风阻力的影响不小，7044 总回风巷、8241 进风巷等，均堆积大量的生产用料，使巷道有效断面减少 23m2，7044 中部因铁路煤柱开采，巷道大部分被压坏，有冒落的矸石堆积使通风阻力大大增加。5.35.3 矿井通风网络复杂，网络中角联分支多，系统不稳定矿井通风网络复杂，网络中角联分支多，系统不稳定矿井通风系统中角联分支的存在造成风流不稳定，使通风系统复杂化，人为地增加通风设施，降低风网的安全性、可靠性，增加风量调节的难度。特别是目前 12#井角联井巷受南三、5南四巷道风阻影响，12#井下风量忽大忽小，对通风安全不利。建议在设计上、生产中尽量避免角联巷道，增加系统的稳定性5.45.4 矿井部分巷道风速超限矿井部分巷道风速超限7043、7044 是唐山矿的主要回风巷道，目前两巷回风量在 190-200m3/s 之间，两巷风流在 202S 汇合后，通过二号回风井排出地面，而 7044 总外回风断面在 1213m2,风速高达8.49m/s，202S 回风断面在 14m2，风速高达 16.16m/s，远大于煤矿安全规程规定的“主要回风巷风速不得超过 8m/s”的要求，表明矿井通风能力不足。5.65.6 矿井内、外部漏风量大矿井内、外部漏风量大矿井内部漏风量主要是矿井主要区域进回风巷之间联络巷漏风，已达 58.41m3/s，内部漏风率为 13.09%；矿井外部漏风总计为 65.2m3/s,外部漏风率 14.6%,有效风量率为 72.31%。因此,加强通风系统管理,减少矿井内、外部漏风，提高矿井有效风量率，对于矿井安全生产、提高企业经济效益有着重要意义。5.75.7 区域分散，一些老区域占用风量大区域分散，一些老区域占用风量大唐山矿个别区域、巷道占用风量大，应加强收缩、回撤速度，简化通风系统。6 6 几点体会几点体会应用气压计法测定矿井通风阻力，本次是第四次。总结四次的经验教训，在阻力测定工作中要注意以下问题：6.16.1 充分的准备工作，是搞好阻力测定的前提和保证。充分的准备工作，是搞好阻力测定的前提和保证。6.26.2 科学认真的井下实测，是搞好阻力测定的基础和关键。科学认真的井下实测，是搞好阻力测定的基础和关键。6.2.1 测定工作应选在晴朗的白天、井下非生产班。此时，大气压力稳定、井下人员活动少、风门和运提设备开启影响较小，有利于提高测定精度。6.2.2 应用气压计法阻力测定，时间测量仪表应选用秒表。6.2.3 在测量风速和压力时，除要准确测量断面外，风速要测定三次，取比较接近的两次数据的平均值；测压时，每一台气压计要严格以规定时刻（30 秒）读数，读数不少于 10 个数。6.2.4 记录本上数据要清楚，上井后要及时填写数据，防止数据混乱，并妥善保管记录本。6.36.3 数据整理要以耐心、细致、严谨的态度进行，并认真分析。数据整理要以耐心、细致、严谨的态度进行，并认真分析。作者简介作者简介：张瑞江（1971） ，男，1994 年毕业于中国矿业大学采矿工程系通风与安全专业，现任开滦唐山矿业分公司技术副区长，通风工程师。曾在煤炭科学技术和开滦科技发表论文数篇。