矿井通风阻力测定及对几个问题的分析

矿井通风阻力测定及对几个问题的分析

程绍仁1

,程建军

2

(1 晋城市煤炭工业局,山西晋城048000;

2 晋城泽泰安全评价中心,山西晋城048000)

[摘 要] 矿井通风阻力是衡量矿井通风状况的主要指标。影响矿井通风阻力大小的因素很多,而矿井通风阻力测定则是矿井通风技术管理的一项基础工作。介绍了矿井通风阻力的测定方法,对矿井通风阻力测定中的几个问题进行了分析,并提出了改进意见。

[关键词] 通风阻力;测定方法;问题分析[中图分类号]TD72

[文献标识码]B

[文章编号]1006 6225(2006)01 0072 03

M ensuration ofM ine Ventilation Resistance and Analysis of Several Proble m s

[收稿日期]2005-08-29

[作者简介]程绍仁(1945-),男,山西晋城人,高级工程师,现任晋城市煤炭工业局副总工程师。

矿井通风阻力是衡量矿井通风状况的主要指标,矿井通风阻力测定是矿井通风技术管理工作的主要内容。 煤矿安全规程 规定,!新矿井投产

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?。

晋城市500余个地方煤矿在近1年多的时间里,普遍进行了1次矿井通风阻力测定,由于测定单位的技术力量不等和技术水平不齐,测定中存在问题不少,测定结果误差很大。1 矿井通风阻力测定方法1 1 测定仪器

矿井通风阻力测定现已淘汰繁琐的、操作麻烦的、测量精度低的毕托管、倾斜压力(U 型压力计)加长距离软管的测量方法,而采用气压计法,使用精密气压计,配以通风干湿球温度计、风表、秒表、皮尺等测量计具。精密气压计具有体积小、重量轻,不需要拉软管,操作简便、快速、省人、省力、省时等特点,配以所测风速和空气的干湿球温度计算出的空气动压、位压值而求得通风阻力。但需要注意,在测定前要对同时使用2台或多台精密气压计、通风干湿球温度计、风表进行校正,修正其互相之间误差值。1 2 测定方法

(1)同步法 用2台同型号规格的气压计在测量风路的相邻两测点同时读数,由此测算出前后两测点风流的静压差,再用风表和通风干湿球温度计测算出两测点的动压、位压参数,从而计算出该

测段的通风阻力。逐段通风阻力相加,即为长距离的通风阻力;按风流路线从矿井的进风井口逐段测至矿井主要通风机的吸风口处的通风阻力之和,即为全矿井的通风阻力。

(2)基点法 用2台同型号规格的气压计,1台气压计放在基点(进风井口外10m 左右处),从计时钟表的整5m i n (或整10m in)的倍数开始,并以5m i n (或10m in)为间隔,记录气压计读数,用来测定地面大气压力的变化值,以便对井下的另1台气压计读数值进行校正。而另1台气压计沿预定的测定路线、测点进行测定、读数。井下气压计的读数一定要待指示数值稳定后再读数,如超过原设定整5m i n (或整10m i n )时限,可待下一整5m i n (或整10m i n )或其倍数时读数,以便和基点同时的气压值校正。

(3)基点 同步法 此法是上两种方法的结合法,用3台同型号规格的气压计,1台固定在进风井口外的基点上,作为大气压力变化的校正用,将另外2台气压计携至井下沿预定的测点,结合上两种方法按时钟的整5m i n (或整10m in)的倍数同时读数,以求得通风阻力。这种方法测定精度高,适用测定时间长、通风路线长的大型矿井。

在沿1条主风路测量通风阻力的同时,其他各条并联风路的风量也应测出,以便计算风阻和校核风量。

1 3 测定方法的选择

矿井通风阻力测定方法的选择,应根据矿井通风路线的长短、测点布置的多少而选用。当然第3种方法基点 同步法最好,测量精度高,适用各种

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第11卷第1期(总第68期)

2006年2月煤 矿 开 采CoalM i n i ng T echno l ogy V o1 11N o 1(Ser i es N o 68)

February 2006

类型的大中小矿井,但是对于测定路线短、测点少、测定时间短、地面气压变化又不太大的中、小型乡镇煤矿来讲,采用基点法比较简便、省时、省力,可满足测定精度要求。

2 几个问题的分析

2 1 测定路线

测定路线应为所有并联各风路中选择通风路线最长、通过风量最大、且通过回采工作面的和具有较多井巷类型及支护形式的主风流路线。也就是说,从矿井进风井口、进风井、井底车场、主运输大巷、运输大巷###运输巷(或采区运输巷、工作面运输巷)、工作面、排风巷(或排风巷、采区排风巷)###排风巷、总排风巷、排风井、风硐、主要通风机吸入口。

在实际通风阻力测定中,对于一些排风井为立井的矿井,由于乡镇小矿风硐无检查门不便测量,往往把排风立井、风硐甩掉不测,只测量至矿井的总排风巷和排风立井交点,这样所测数据就会和矿井的通风阻力相差太大,又反映不出矿井防爆盖、风硐的漏风状况和排风井、风硐的通风阻力,而这一段风路往往是消耗矿井风压不可忽视的部分。

2 2 测点布置

在风流的分风点或汇风点、在井巷断面的扩大或缩小处、在不同支护形式的接合处、在不同运输方式的转载点均应布置测点。

测点前后3m长的地段内,支架应完好,并不得有堆积物。局部阻力前的测点与局部阻力的距离不得小于井巷宽的3倍,而局部阻力后的测点,不得小于井巷宽的8倍。

在此要特别强调的是,对于排风井为立井的矿井,在排风立井和风硐交点无法布置测点时,至少也应在主要通风机的吸风口处,也就是说一定要在矿井负压计(或负压传感器)安装处布置通风阻力测定的最后1个测点,只有这样测定所得矿井通风阻力才是全矿井的通风阻力。因为风硐往往是矿井通风阻力比较大、消耗矿井通风压力也比较大的部位。对于没有检查门的风硐的小矿井,可在安装负压计的主要通风机吸风口处,打 30mm左右的孔洞,用毕托管配合其压力计测定静压、动压,从而计算求得风速、风量和风阻、摩擦阻力系数、通风阻力。测定时毕托管周围孔隙缠以毛巾布,不用时用皮塞堵塞,以防止漏风。再者,可研制矿井风硐风量、风压、空气温度智能测试仪,尽快应用于实践,提高测试精度。2 3 测定数据的整理

根据气压计、通风干湿球温度计、风表、皮尺所测量的数据,最后应求出各段风路长L(m)、标准状态下摩擦阻力系数a(N?s2/m4)、风阻R (N?s2/m8)、百米风阻R100(N?s2/m8)、阻力h (Pa)、漏风量和漏风率、有效风量和有效风量率、矿井等积孔A(m2)。

2 4 测定误差检验

矿井的负压计读数反映了矿井所在地的大气压力与负压计测点处的空气绝对静压差,即负压计测点处空气相对静压的绝对值。根据抽出式通风机的工作原理及有关流体力学的基本理论,可以认为矿井通风阻力为负压计的读数与负压计测定处的动压差及通风系统的位压和。

矿井通风阻力的测定是一项技术性较强的工作,对于测定精度的影响因素较多,除通风系统瞬间变化、读数误差外,测点布置、测点数量的多少等都会产生误差。所以测定结果应和矿井通风机房的负压计所求得矿井理论通风阻力校对。实际上,很难做到完全一致,一般误差不超过%10%为满足测定精度要求。但有的矿井通风阻力测定结果和通过矿井负压计所推算的理论通风阻力差值很大,表1是其中一些实测矿井负压值和矿井通风阻力测定结果的比较。

表1 实测矿井负压值与矿井通风阻力测定结果比较

矿井负压/Pa通风阻力/Pa矿井负压/Pa通风阻力/Pa 祥和7501629 02龙顶山560752

东进470931 64东山480325 26

苗匠700211 2北山550375

窑沟428672 9杨坡500655 1

四候300454 81王报460322 9

南村380249 36马坪头10001273 94

由于一些矿井未求得负压计测定处的动压、位压值,没有推算出矿井的理论通风阻力,所以只能列出其负压值。从表1可以看出,所测矿井的通风阻力测定值和矿井负压值均相差较大,有的误差度竟然达一倍以上。

如果误差过大,那就要考虑测定路线的选择、测点布置、读数的精度、计算的正确与否,或者对矿井通风的负压计安装正确与否进行检验,找出问题所在,进行修正。

2 5 矿井通风阻力的分布状况

通过对全矿井通风阻力分布的分析,能够了解矿井各区段的风压消耗,为矿井通风系统的合理性优化提供指导性意见,而一些矿井通风阻力测定未拿出各通风区段的阻力值,使矿井通风阻力测定大

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程绍仁等:矿井通风阻力测定及对几个问题的分析2006年第1期

打折扣,未达到预期目的。

矿井进风段、用风段、排风段阻力分布应合理。一般来说,进风段井巷保证提升、运输、行人、通风比较容易实现,在日常的管理中只要保证井巷不失修、减少堆积物就可以了,因改变提升井位、运输路线投资较大、工期较长,阻力测定只要提供准确的阻力值就可以了。

矿井用风段,特别是工作面进、排风巷受采动的影响容易变形,所以要特别注意保证工作面进、排风巷的断面尺寸,满足使用要求。

矿井排风段,特别是排风大巷,风路长、断面小,再加上小煤矿排风巷人去的又少,维修跟不上,所以失修严重,通风阻力过大,消耗风压大。矿井排风段通风阻力占矿井通风总阻力的比例不可大于35%,否则,就需对排风区段进行改造,降低通风阻力,以保证其合理、稳定可靠。

2 6 矿井风量分配状况及漏风分析

矿井风量分配状况和矿井漏风情况也是矿井通风阻力测定需拿出的结论。通过矿井风量分配状况和漏风情况的分析,可以衡量矿井风量分配是否合理,风速是否超限,可以看出矿井通风管理是否到位,可以发现矿井通风管理存在的问题,找出矿井通风的薄弱环节。

2 7 矿井通风阻力的测定时间选择

矿井通风阻力测定时间应选在晴朗的白天、井下非生产班,此时大气压力比较稳定、井下人员活动少、风门和运行设备开启、运转影响小,有利于提高测定精度。

2 8 矿井通风系统改进建议

通过矿井通风阻力测定,可以了解矿井阻力分布情况,发现阻力较大区段和地点,可以了解矿井风量的分配状况,了解矿井通风能力和潜力。所以,测定报告要对井巷的维修、通风设施的管理、风量的合理调配、通风阻力分布和风压消耗、降阻以及如何满足矿井的生产需要,保证矿井通风系统经济、合理运行提出合理化建议。但有的测定报告得不出以上结论,未对矿井通风管理、风量分配和矿井通风系统的合理、可靠运行提出建议,没有达到矿井通风阻力测定的目的。

3 结束语

矿井通风阻力的测定要根据矿井规模、通风系统合理地确定测定路线、布置测点,正确地选择测定方法。计算所求得的项目要全面,测定报告要给出测定结论。通过分析,要对矿井通风阻力分布、风量分配、漏风状况、通风设施的设置、管理指出存在的问题,提出合理化建议,以达到矿井通风系统降阻减耗的目的,保证通风系统的经济、合理、可靠运行。

[参考文献]

[1]黄显东,刘志梅,陈世龙,等 矿井通风阻力测定方法及应

用[J] 煤矿安全,2004(8):13 15

[2]肖桂荣,沈斐敏,陈伯辉 闽南小煤矿通风系统分析及对策

[J],煤炭技术,2001(1):29 31

[3]江仁川,朱锦良 试论矿井通风系统综合评价指标[J] 煤

炭科学技术,1994(8):44 46

[责任编辑:邹正立]

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工作面两巷超前替棚前,提前对机、风巷顶板及两帮进行煤层浅孔注水,增加了煤层颗粒间的黏合力,从而抑制了片帮、漏顶。在两巷超前抹帽中,机、风巷均超前煤壁5 0m卸U型钢替棚。抹帽为木梁单体,顺山棚,一梁四柱,棚距为0 4m。采用800mm& 50mm塘柴配合2 0m&1 6m的双抗网过顶,采用1 6m&1 6m的竹质大笆配合塘柴背帮。因两巷压力大,巷道变形严重,原U型钢棚宽度只剩3 2m左右,同时工作面前、后输送机的电机都放在(走向)机巷上帮、风巷下帮,必须对机巷上帮、风巷下帮进行撕帮抹帽,撕帮宽度?300mm,所有抹帽棚的高度都必须?2 3m(工作面排头架的高度控制在2 0m)。超前抹帽所用的木梁规格为3 8m& 220mm的圆木,柱为DZ25型单体支柱。并在机巷靠电机上帮、风巷靠电机下帮采用DZ25型单体支柱配合4 0m 型钢梁对棚支护,两梁八柱,保证了工作面上、下端头的高度、宽度。再在抹帽棚梁下架设4排走向铰接挑棚,并打齐打牢水平销,梁为HD J A 1000型金属铰接顶梁(限位梁)。机、风巷所有支柱都必须穿鞋,并确保支柱初撑力?50k N。

4 结束语

通过对(824-2综放工作面两巷从支护设计优化到超前管理,不仅解决了制约软煤层综放工作面开采中的两巷顶板管理问题,为职工提供了一个很好的工作环境,创造了良好的经济和社会效益,也为其他矿井类似问题的解决提供了一定的经验。

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总第68期煤 矿 开 采2006年第1期