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        新力煤礦礦井通風阻力研究

        2014-10-22 09:34:10黃曉強徐素國
        山西煤炭 2014年7期
        關(guān)鍵詞:氣壓計讀數(shù)風量

        黃曉強 ,徐素國

        (1.太原理工大學 采礦工藝研究所,太原 030024;2.潞安職業(yè)技術(shù)學院,山西 潞安 037601)

        測定礦井通風阻力是礦山通風安全技術(shù)管理工作的重要手段之一。提供通風阻力的測定基礎(chǔ)數(shù)據(jù),是實現(xiàn)科學管理和科學決策的重要組成。為了認真落實《煤礦安全規(guī)程》第119條規(guī)定:新井投產(chǎn)前應進行1次通風阻力測定,以后每3 a至少進行1次;在礦井轉(zhuǎn)入新水平或改變一翼通風系統(tǒng)后,都必須重新進行通風阻力測定。通過測定及了解礦井通風系統(tǒng)狀況、通風風量分配、通風阻力分布、風機運行工況、風機功耗等,為實現(xiàn)通風科學管理、通風系統(tǒng)改造調(diào)整、優(yōu)化技術(shù)措施的制定實施提供可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

        1 礦井概況

        山西沁新煤焦股份有限公司的新力煤礦,位于沁源縣王陶鄉(xiāng)任家莊東北。井田面積1.487 km2,批準開采1號、2號、3號煤層,現(xiàn)開采2號優(yōu)質(zhì)主焦煤,設(shè)計生產(chǎn)能力150 kt/a。礦井通風為中央并列式的抽出式。主斜井進風,副斜井回風。主要采用BK-4NO13軸流式風機,功率55 kW,風量840~2 220 m3/min,風壓240~1 500 Pa,共 2臺,一臺工作,一臺備用。采用軸流式通風機反轉(zhuǎn)反風。掘進工作面各用1臺YBT51-2型局部通風機壓入式通風。硐室均用新鮮風流擴散通風。

        2 通風阻力測定方法

        1)觀測方法:本次測定采用氣壓計基點法,將一臺氣壓計放在井上或井下某基點處,每隔一定時間測取氣壓讀數(shù),并記錄測定時間以監(jiān)測地面大氣壓力的變化,進而對井下測定的氣壓數(shù)據(jù)進行校正;另一臺氣壓計沿事先選好的路線逐點測定氣壓值,并記錄測定時間。采用基點法測定時兩測點間的通風阻力h12算式為:

        式中:K1、K2分別為兩臺測定氣壓計的校正系數(shù);Pc1、Pc2分別為基點校正氣壓計在測定氣壓計讀數(shù)測值時的讀數(shù),Pa;PR1、PR2分別為測量氣壓計在上風測點和下風測點的讀數(shù),mmH2O;ρ1、ρ2分別為測段前、后測點的空氣密度,kg/m3;V1、V2分別為測段前、后測點的風速,m/s;g 為重力加速度,m/s2;Z1、Z2分別為測段前、后測點的標高,m。

        2)觀測儀器儀表

        測定通風阻力使用的觀測儀器儀表,如表1所示。

        3 測區(qū)布置

        1)測點布置原則上按分風點和匯風點選擇,但對風量變化不大、距離相近的巷道,對阻力測定影響不大的節(jié)點進行了合并。測點選擇時,還考慮了風門等設(shè)施的影響。全礦通風測點布置有通風系統(tǒng)圖,測定路線一般按風流路線順序測定。

        2)根據(jù)測定布置原則和選取要求,結(jié)合井下實際生產(chǎn)狀況,布置測點共14個。由于礦井通風系統(tǒng)簡單,只需布置一條測量路線:1—主斜井—2—軌道運輸巷—3—軌道運輸巷—4—軌道運輸巷—5—軌道下山—6—聯(lián)絡(luò)巷—7—運輸順槽—8—工作面—9—回風順槽—10—采區(qū)回風巷—11—回風大巷—12—回風斜井—13—風硐—14。

        表1 測量儀器儀表

        3)本次通風阻力測定分成2個小組:基點測定組和井下測定組?;c組設(shè)在主井井口,人員1~2人觀測地面氣壓變化,每隔5 min讀數(shù),記錄一次氣壓值。井下小組,按規(guī)定的測線逐點巡回測量,共5人。①由經(jīng)驗豐富、熟悉系統(tǒng)的技術(shù)人員負責測量時帶路找點、協(xié)調(diào)工作、核查巷道風流方向。②測氣壓1人,測壓時要將氣壓計位于交叉點處的標高測點上;安好儀器后,待氣壓示值穩(wěn)定后讀取測點氣壓值。③測風1人,測風時要求測風斷面選在風流穩(wěn)定、斷面規(guī)整的巷道內(nèi),每個斷面測風至少2次,風表讀數(shù)誤差應不超過最大值的5%,否則重測。④測斷面積1人,用鋼卷尺量取巷道全高和中心寬度。⑤記錄1人,要求記錄井下測量的全部數(shù)據(jù):巷道風向,斷面形狀及支護方式,局部阻力物,并根據(jù)現(xiàn)場實際修正測點巷道風流關(guān)系草圖。

        4 觀測數(shù)據(jù)處理及結(jié)果分析

        1)測量過程中,雖然盡可能在風流穩(wěn)定的條件下進行,但絕對穩(wěn)定是不可能的。實際上受生產(chǎn)作業(yè)、運輸、人為違章等因素,井下風流是波動的,有時很不穩(wěn)定。測量時間越長,受系統(tǒng)變化干擾難免。但可認為,在較短時間內(nèi)系統(tǒng)保持穩(wěn)定的概率較大,因此測量過程中盡可能縮短兩點測量的時間差,并盡可能用同一臺氣壓計測量。在對全礦測量數(shù)據(jù)處理后,要對礦井風網(wǎng)的風量和壓力分布進行驗證性解算。

        2)根據(jù)測定的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),需按下式進行通風阻力Hz計算:

        根據(jù)計算結(jié)果分別計算出通風阻力和百米風阻。

        3)通風阻力測定結(jié)果的校驗:在地面扇風機房安設(shè)一臺壓差計,測出該點的相對靜壓,再用風表測出該處的平均風速,求出動壓;再根據(jù)進、回風側(cè)的空氣平均重率計算出自然風壓,以之與阻力測定的累計全礦井通風阻力相比較,誤差不得大于5%。自然風壓=-0.1 Pa。實際礦井通風阻力=扇風機房“U”型管讀數(shù)-風硐動壓+自然風壓=1 300-35.2+(-0.1)=1 264.7Pa。測定累計通風阻力=1 265.3 Pa。相對誤差=(1 264.7-1 265.3)/1 264.7=-0.05%。絕對值小于5%,滿足精度要求,因此測定結(jié)果是可靠的。

        4)表2看出:進風段通風阻力較小,為119.1 Pa,進風段通風阻力的大小決定于支護方式,此處支護方式以錨噴支護為主,是減小通風阻力的主要決定因素。用風段通風阻力為476.5 Pa,為進風段阻力的4倍,用風段風阻增大的原因是設(shè)備布置方式、人為增大了通風阻力,設(shè)備的合理布置,有利于減小通風阻力?;仫L段通風阻力為669.6 Pa,此段通風阻力增大的主要原因是通風線路末端,風流速度降低,導致通風阻力增大。

        表2 各段通風阻力匯總表

        5 結(jié)束語

        ①礦井通風系統(tǒng)為“兩進一回”,回風系統(tǒng)通風阻力大,占總阻力的52.9%。主要原因為:回風路線長、斷面小、拐彎多、通風阻力大。建議礦方對回風系統(tǒng)進行改造,擴大巷道斷面、增回并聯(lián)風路等方法,減小通風阻力。②礦井有效風量率低。原因是漏風地點較多,未及時封堵。建議對所有廢舊巷道進行永久密閉。③礦井角聯(lián)巷道多,應加強管理:設(shè)置風量測點和瓦斯等有害氣體檢查點,定期進行檢查;對不用的巷道進行及時封閉。

        [1]張國樞,通風安全學[M].徐州:中國礦業(yè)大學出版社,2000.

        [2]黃顯東,劉志梅,礦井通風阻力測定方法及應用[J].煤礦安全,2004(10),50-53.

        [3]楊加偉,淺談礦井通風阻力產(chǎn)生的原因及降低方法[J].采礦技術(shù),2010(3),13-14.

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