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        煤礦通風阻力偏高的原因分析及解決對策

        2017-03-27 19:59:40朱思超朱思洋
        科技創(chuàng)新與應用 2017年4期
        關鍵詞:解決對策煤礦

        朱思超+朱思洋

        摘 要:自我國社會主義市場經(jīng)濟體制確立以來,市場經(jīng)濟快速發(fā)展,煤炭事業(yè)獲得了良好的發(fā)展前景。煤炭開采事業(yè)在發(fā)展中,淺層煤炭資源逐漸枯竭,逐漸進入到深井作業(yè)階段,這就對煤炭開采技術和工藝提出了更高的要求。在煤炭開采中,安全是一個永恒不變的核心內(nèi)容,但是由于行業(yè)自身特性,危險系數(shù)較大,巷道變形或是支護結構損壞等現(xiàn)象很容易誘發(fā)嚴重的安全事故,威脅到井下作業(yè)人員生命安全。文章主要就煤礦通風阻力偏高原因進行分析,結合實際情況,提出合理的解決對策。

        關鍵詞:煤礦;通風阻力;原因;解決對策

        礦井作業(yè)中,為了確保開采活動的順利開展,保障人員生命安全,需要提供充足的新鮮空氣,空氣沿著巷道在井下流動中,由于風流自身的慣性和粘滯性,或是巷道墻壁對風流的阻礙,很容易形成不同程度上的風流阻力,也是導致風流能量損失的主要原因?;诖耍槍Υ祟悊栴},在礦井設計中按照風口流動方向,借助礦井通風壓力實現(xiàn),促使通風壓力和通風阻力相互作用,了解到礦井需要的空氣流動壓力,做好井下通風設計。由此看來,加強煤礦通風阻力偏高原因和對策分析是必然選擇,有助于為后續(xù)工作開展提供參考依據(jù)。

        1 礦井通風阻力測定

        1.1 測定風阻

        井下風阻的測定可以充分反映出井下巷道通風特性,后續(xù)的問題分析均和這一參數(shù)存在密切聯(lián)系。風阻力的測量,主要是包括測量巷道通風阻力和風量,以此來確定標準風阻值,作為礦井通風設計的重要參考數(shù)據(jù)資料。這種測量方式可以有效降低風量和風壓變化帶來的影響,但是對于測定數(shù)值精準度要求較高,所以,可以分為不同個小組逐段進行,力求測定數(shù)值更加精準。巷道斷面和支護方式不斷變化,只需要測算一次即可,只有在發(fā)生顯著的變化情況下才需要重新測定。對于掘進作業(yè)所使用的風筒,標出標準風阻作為備用[1]。

        1.2 測算摩擦阻力系數(shù)

        巷道支護方式對于巷道作業(yè)安全影響較大,不同的井巷,摩擦阻力系數(shù)同樣存在一定差異。為了更好地適應礦井通風設計要求,通過測量通風阻力和風量,可以獲得不同類型井巷的摩擦阻力系數(shù),編輯成表格,作為基本資料。摩擦阻力系數(shù)測算精準度要求同樣較高,需要工作人員嚴格遵循規(guī)范要求,更加細致地開展工作。

        1.3 通風阻力分配情況測量

        為了可以有效解決通風阻力偏高問題,可以選擇沿著通風阻力大的路線,盡可能在短期內(nèi)測量各個區(qū)段通風阻力,得出線路上通風阻力的分配情況,不同區(qū)段通風阻力存在一定程度上的波動,所以實際測量工作中需要分為多個小組,分段開展測量作業(yè)[2]。

        2 礦井通風阻力產(chǎn)生的原因

        2.1 局部阻力產(chǎn)生的原因

        井下風流洞施工過程中,由于巷道墻壁條件的變化,風流也會在局部地區(qū)受到局部阻力影響,如斷面突然變化、風流分叉等問題帶來的影響,致使風流流速大小、方向和分布出現(xiàn)變化,致使風流可以產(chǎn)生較強的沖擊力,造成風流能量的損失,形成更加均勻穩(wěn)定的風流,在經(jīng)過局部地點帶來的能量損失,稱之為局部阻力。井下巷道變化多樣,局部阻力點較多,巷道斷面可能突然擴大或是縮小,巷道的轉彎以及交叉等,均會帶來不同程度上的局部阻力[3]。

        2.2 正面阻力產(chǎn)生的原因

        井下巷道中存在的物體,風流流動中會從這些物體周圍繞過,這時就產(chǎn)生了附近阻力作用,而這種阻力就是正面阻力。礦井內(nèi)產(chǎn)生正面阻力的物體較為多樣,諸如,煤炭開采機械設備、運輸車、電動機車、坑木堆和其他器材設備等,均是產(chǎn)生正面阻力的物體。產(chǎn)生正面阻力的物體盡管十分多樣,但是引起風流能量正面損失的本質(zhì)是相同的。風流從正面阻力物體的周圍繞過,風流速度和大小發(fā)生變化,出現(xiàn)渦流紊亂現(xiàn)象,進而造成風流能量損失。

        2.3 礦井通風阻力計算方法

        對于礦井通風阻力的計算方法來看,可以選擇以下公式實現(xiàn):

        其中Hf表示摩擦阻力,Rf則表示巷道摩擦風阻,?姿表示風流沿途的阻力系數(shù),?籽表示空氣密度,L為井下巷道總長度,U為巷道周長,S為巷道斷面面積,Q則是巷道風量。公式中含有多個要素,其中包括空氣密度、斷面面積和井巷長度等等。如果在測量得到了上述準確的參數(shù),可以充分反映出礦井通風難度。從上述公式中不難看出,礦井通風風流紊亂情況下,摩擦阻力和風量之間存在密切聯(lián)系。

        3 降低井巷通風阻力的對策

        煤礦井下開采作業(yè)中,如何能夠有效降低井巷通風阻力,有助于保證井下作業(yè)人員的生命安全,開采作業(yè)活動能夠有序開展,提升開采質(zhì)量和安全。無論是礦井通風設計還是生產(chǎn)礦井通風技術管理,都應該提高對礦井通風阻力的認知水平和重視程度,盡可能降低礦井通風阻力[4]。但是由于礦井通風系統(tǒng)阻力受到阻力線路上的摩擦阻路和局部阻力因素影響,所以,在確定降低通風阻力對策之前,需要了解到井下通風阻力路線分布情況,找到最大的阻力分支,結合實際情況,尋求合理的降低通風阻力措施,為后續(xù)煤礦開采活動有序開展提供堅實的保障。

        3.1 降低井巷摩擦阻力的措施

        (1)減少摩擦阻力系數(shù)。在礦井通風阻力設計中,應該盡可能選擇摩擦阻力系數(shù)較小的支護方式,在施工中樣遵循施工要求進行作業(yè),保證礦井巷掐你隔壁光滑、平整,確保工程施工質(zhì)量。一般情況下,有砌碹巷道阻力之較小,只要支架巷道的1/3左右,不同的巷道選擇而不同的支護方式,而對于一些服務年限較久的巷道則是選擇砌碹支護方式;錨噴支護的巷道,則是選擇光爆工藝,采用合理的支護工藝,確保支架整齊,也可以通過使用背板來背頂。(2)保證足夠空間的井巷斷面。在井巷斷面設計中,其他參數(shù)保持不變,井巷斷面在原有基礎上擴大33%,可以有效降低R局部阻力值50%,井巷通過一定風量時,巷道阻力和風流能量消耗可以減少50%。但是需要注意的是,斷面增價會造成基礎建設成本增加,需要充分考慮到建設經(jīng)濟效益,從整體經(jīng)濟效益角度去考慮井巷斷面設計。通風設計中,盡可能選擇經(jīng)濟斷面,尤其是在生產(chǎn)礦井通風系統(tǒng)改在和完善中,廣泛應用在風流主線路上的風阻值較大的區(qū)域上[5]。(3)選擇周長較小的井巷。井巷斷面相同條件下,圓形斷面周長值最小,而矩形和梯形斷面周長則逐漸變大。故此,在井筒設計中應該選擇圓形斷面,而石門、大巷設計中則應該選擇拱形斷面,服務年限較短的井巷可以選擇梯形斷面,同樣可以滿足實際要求。(4)巷道長度減少。由于巷道摩擦阻力和巷道長度之間存在密切聯(lián)系,巷道長度越高,摩擦阻力同步增長。故此,在通風系統(tǒng)設計中,應該在滿足實際工作建設要求基礎上,盡可能減少巷道長度。

        3.2 降低井巷局部阻力措施

        在煤礦井巷通風系統(tǒng)設計中,降低井巷局部阻力,應該盡可能避免井巷斷面突然擴大或縮小,過于頻發(fā)的波動會增加阻力值;避免井巷直角轉彎,在轉彎內(nèi)側和外側設計成圓弧形,這樣可以有效在轉彎處引導風流方向;巷道內(nèi)避免放置大型的設備和材料,盡可能降低巷道內(nèi)物體帶來的風阻值;加強巷道通風管理,一旦發(fā)現(xiàn)冒頂和積水現(xiàn)象需要及時上報和處理,確保井下煤炭開采作業(yè)活動能夠有序開展。

        4 結束語

        綜上所述,煤礦通風系統(tǒng)設計中,為了可以有效降低礦井通風阻力,應該注重優(yōu)化礦井通風系統(tǒng),盡可能降低摩擦系數(shù)和局部阻力,尤其是巷道內(nèi)避免停放大型機械設備,材料堆放整齊,收集相關數(shù)據(jù)資料,為后續(xù)的通風系統(tǒng)設計提供充分的參考依據(jù)。

        參考文獻

        [1]張公慈,張根東.龍王莊煤礦通風阻力偏高的原因分析及解決對策[J].山東煤炭科技,2014,22(1):75-76.

        [2]鄭磊,田向紅,王偉黎,等.煤礦掘進工作面除塵系統(tǒng)降阻提效方案研究與應用[J].礦業(yè)安全與環(huán)保,2015,42(5):72-75.

        [3]杜福榮,李振杰.基于氣壓法測定汾西紫金礦井通風阻力[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟,2016,21(3):82-84.

        [4]張海慶,宋洋洋,焦向東,等.平煤八礦東風井通風系統(tǒng)阻力測定與方案優(yōu)化[J].煤炭科學技術,2012,40(9):52-55,31.

        [5]張宏凱,陳威.運河煤礦礦井通風系統(tǒng)優(yōu)化實踐[J].煤礦現(xiàn)代化,2015,23(2):40-41.

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