曹瑞鵬

摘 要：為了了解當(dāng)前礦井通風(fēng)系統(tǒng)阻力分布情況，使通風(fēng)系統(tǒng)更為經(jīng)濟(jì)合理運(yùn)行，對(duì)門克慶煤礦進(jìn)行了礦井通風(fēng)阻力測(cè)定。結(jié)合礦井實(shí)際生產(chǎn)情況規(guī)劃了2-2中煤和3-1煤2條測(cè)定路線，并合理選取了測(cè)風(fēng)點(diǎn)和測(cè)壓點(diǎn)，通過精密氣壓計(jì)基點(diǎn)法對(duì)兩條測(cè)試路線分別進(jìn)行了測(cè)定。結(jié)合礦井自然風(fēng)壓、風(fēng)機(jī)房水柱計(jì)讀數(shù)和風(fēng)硐速壓計(jì)算了礦井理論通風(fēng)阻力，并進(jìn)行誤差分析，兩條測(cè)試路線的誤差均滿足要求。對(duì)門克慶煤礦通風(fēng)阻力測(cè)定數(shù)據(jù)及結(jié)果分析表明：對(duì)于門克慶礦井通風(fēng)系統(tǒng)，采用氣壓計(jì)基點(diǎn)法測(cè)試能夠準(zhǔn)確測(cè)的礦井通風(fēng)阻力；礦井等積孔為11.92m2，屬通風(fēng)容易礦井；礦井通風(fēng)阻力相對(duì)較小，能夠滿足礦井生產(chǎn)需求。

關(guān)鍵詞：通風(fēng)阻力；測(cè)定路線；阻力分布

中圖分類號(hào)：TD722 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）13-0174-02

1 礦井概況

門克慶礦井井田位于內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市烏審旗境內(nèi)，行政區(qū)劃分隸屬烏審旗圖克鎮(zhèn)管轄。井田東西寬約7.6km，南北長(zhǎng)約12.3km，井田為一規(guī)則的長(zhǎng)方形，面積約94.95km2。礦井生產(chǎn)能力12Mt/a，為瓦斯礦井。礦井共布置主立井、副立井和回風(fēng)立井3條井筒。礦井分煤組布置開拓大巷，采用單水平開采。礦井同時(shí)開采3-1煤層與2-2中煤層，主水平設(shè)在3-1煤層，各煤層分別布置帶式輸送機(jī)大巷、輔助運(yùn)輸大巷和回風(fēng)大巷。目前礦井布置了3101綜采工作面、2201備用工作面、3102輔運(yùn)巷掘進(jìn)工作面和3102主運(yùn)巷掘進(jìn)工作面。礦井通風(fēng)方式中央并列式，通風(fēng)方法為機(jī)械抽出式通風(fēng)，主立井和副立井進(jìn)風(fēng)，回風(fēng)立井回風(fēng)。回風(fēng)立井地面安裝兩臺(tái)FCZ№-33/2000（I）型軸流抽出式通風(fēng)機(jī)，1臺(tái)工作1臺(tái)備用，配套電機(jī)功率為2000KW。井下回采工作面采用U形通風(fēng)方式；掘進(jìn)工作面采用局部通風(fēng)機(jī)壓入式通風(fēng)。

2 礦井通風(fēng)阻力測(cè)定

2.1 測(cè)定方法

礦井通風(fēng)阻力測(cè)定可分為壓差計(jì)法和氣壓計(jì)法，氣壓計(jì)法分為同步法和基點(diǎn)法。門克慶礦井通風(fēng)阻力采用精密氣壓計(jì)基點(diǎn)法進(jìn)行測(cè)定，相較而言該方法具有方便、快捷、省時(shí)、省力等特點(diǎn)。本次門克慶礦井通風(fēng)阻力測(cè)定所使用精密氣壓計(jì)為徐州東方測(cè)控中心生產(chǎn)的CZC5型通風(fēng)多參數(shù)測(cè)試儀，儀器經(jīng)過中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院校準(zhǔn)，誤差滿足測(cè)試要求[1]。

精密氣壓計(jì)基點(diǎn)法測(cè)試方法將兩臺(tái)精密氣壓計(jì)同放于礦井副立井井口基點(diǎn)處，兩臺(tái)儀器校正好時(shí)間，同時(shí)記錄基點(diǎn)處的絕對(duì)壓力，然后轉(zhuǎn)換到差壓檔。作為基點(diǎn)的精密氣壓計(jì)每15min記錄一次數(shù)據(jù)以監(jiān)測(cè)地面大氣壓力波動(dòng)，另一臺(tái)精密氣壓計(jì)由測(cè)試人員隨身攜帶下井，按預(yù)先規(guī)劃好的測(cè)試路線，逐個(gè)對(duì)測(cè)試節(jié)點(diǎn)進(jìn)行靜壓、干濕溫度測(cè)試，同時(shí)對(duì)測(cè)試路線所經(jīng)巷道的風(fēng)速及斷面進(jìn)行測(cè)量。在數(shù)據(jù)處理過程中，根據(jù)被測(cè)巷道兩端的靜壓差、位壓差、速壓差，以及大氣壓的變化來計(jì)算巷道的通風(fēng)阻力。在測(cè)試過程中，精密氣壓計(jì)還用于測(cè)定通風(fēng)構(gòu)筑物兩側(cè)的壓差[2]。

2.2 測(cè)定路線及測(cè)點(diǎn)選取

2.2.1 測(cè)定路線選取

礦井最大阻力路線一般是指通過回采工作面，且不經(jīng)過調(diào)節(jié)設(shè)施的一條通風(fēng)路線。通風(fēng)阻力測(cè)定路線選取原則：盡量選取礦井最大阻力路線，測(cè)定路線經(jīng)過井下主要用風(fēng)地點(diǎn)，選定的測(cè)定路線上應(yīng)盡量沒有調(diào)節(jié)設(shè)施。根據(jù)測(cè)試期間井下實(shí)際采掘狀況，結(jié)合回風(fēng)立井同時(shí)擔(dān)負(fù)3101綜采工作面、2201備用綜采工作面的通風(fēng)任務(wù)，本次阻力測(cè)定選定了兩條通風(fēng)阻力測(cè)定路線，其中測(cè)定路線一為2-2中煤通風(fēng)系統(tǒng)中包含2201備用工作面的通風(fēng)路線，測(cè)定路線二為3-1煤通風(fēng)系統(tǒng)中包含3101綜采工作面的通風(fēng)路線[3]。兩條測(cè)試路線如下：

測(cè)試路線一：副井→3-1煤輔助運(yùn)輸大巷→2-2中煤輔助運(yùn)輸聯(lián)絡(luò)斜巷→2201工作面輔助運(yùn)輸巷→2201備用綜采工作面→2201工作面回風(fēng)巷→2-2中煤回風(fēng)斜巷→3-1煤回風(fēng)大巷→回風(fēng)井東碼→回風(fēng)立井；測(cè)試路線二：副井→3-1煤輔助運(yùn)輸大巷→3101工作面輔助運(yùn)輸巷→3101綜采工作面→3101工作面回風(fēng)巷→3-1煤二盤區(qū)泄水巷→回風(fēng)井東碼→回風(fēng)立井。

2.2.2 測(cè)點(diǎn)選取

通風(fēng)阻力測(cè)定路線確定后，再根據(jù)測(cè)試路線選取測(cè)點(diǎn)，這樣可以避免測(cè)點(diǎn)選取的盲目性，避免測(cè)點(diǎn)的遺漏及錯(cuò)選，提高阻力測(cè)定工作效率[4]。選擇測(cè)點(diǎn)時(shí)應(yīng)滿足下列要求：

（1）因分風(fēng)點(diǎn)、匯風(fēng)點(diǎn)、巷道拐彎及斷面變化處風(fēng)流流場(chǎng)發(fā)生改變而產(chǎn)生渦流，風(fēng)速不易準(zhǔn)確測(cè)量，因此測(cè)風(fēng)點(diǎn)應(yīng)在分風(fēng)點(diǎn)或匯風(fēng)點(diǎn)前（或后）處選定。選在前方不得小于巷道寬度的3倍；選在后方不得小于巷道寬度的8倍；需要在巷道轉(zhuǎn)彎處、斷面變化大的地方選點(diǎn)時(shí)，選在前方不得小于巷道寬度的3倍；選在后方不得小于巷道寬度的8倍；（2）巷道形狀不規(guī)則或有雜物會(huì)影響到通風(fēng)斷面的準(zhǔn)確測(cè)量，所以測(cè)風(fēng)點(diǎn)前、后3m內(nèi)巷道應(yīng)支護(hù)良好，巷道內(nèi)無堆積物；（3）兩測(cè)壓點(diǎn)間的壓差：氣壓計(jì)法應(yīng)不小于20Pa；（4）兩測(cè)壓點(diǎn)之間不應(yīng)有分風(fēng)點(diǎn)或匯風(fēng)點(diǎn)。

3 測(cè)定數(shù)據(jù)計(jì)算與處理

門克慶礦井通風(fēng)阻力測(cè)定，共測(cè)試井下風(fēng)量數(shù)據(jù)43組、井下空氣靜壓及溫濕度數(shù)據(jù)57組、地面大氣壓力及溫濕度數(shù)據(jù)33組。測(cè)試工作完成后，將測(cè)試數(shù)據(jù)輸入到計(jì)算機(jī)中，利用計(jì)算機(jī)對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行處理[5]。

3.1 空氣密度計(jì)算

回風(fēng)立井風(fēng)量為17586m3/min（293.10m3/s），實(shí)測(cè)通風(fēng)阻力為860Pa，計(jì)算得到礦井等積孔為11.90m2，礦井屬通風(fēng)容易礦井。

4 礦井通風(fēng)阻力測(cè)定結(jié)果分析

根據(jù)井下巷道在通風(fēng)過程中的作用可將測(cè)試路線上的巷道進(jìn)行三區(qū)分類，結(jié)合測(cè)試數(shù)據(jù)可得到進(jìn)風(fēng)區(qū)、用風(fēng)區(qū)與回風(fēng)區(qū)的區(qū)段長(zhǎng)度與阻力百分比。2-2中煤層的區(qū)段長(zhǎng)度與阻力如圖1所示，3-1煤層的區(qū)段長(zhǎng)度與阻力百分比如圖2所示。

由圖1可看出2-2中煤層進(jìn)風(fēng)區(qū)通風(fēng)阻力比例與通風(fēng)距離比例較為匹配；2-2中煤層用風(fēng)區(qū)線路較長(zhǎng)，但是用風(fēng)區(qū)通風(fēng)阻力比例較小，說明用風(fēng)區(qū)的巷道維護(hù)較好；回風(fēng)區(qū)通風(fēng)阻力比例遠(yuǎn)大于回風(fēng)區(qū)通風(fēng)距離比例，回風(fēng)區(qū)阻力較大，主要原因是2-2中煤層工作面為備用工作面，從通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整方面考慮，為控制該區(qū)域風(fēng)量，在回風(fēng)區(qū)內(nèi)設(shè)了兩道調(diào)節(jié)設(shè)施以控制2-2中煤工作面的風(fēng)量，造成2-2中煤層回風(fēng)區(qū)通風(fēng)阻力較大。

由圖2可看出3-1煤層進(jìn)風(fēng)區(qū)通風(fēng)阻力比例略大于通風(fēng)距離比例；用風(fēng)區(qū)線路較長(zhǎng)，但是用風(fēng)區(qū)通風(fēng)阻力比例較小，說明用風(fēng)區(qū)巷道維護(hù)較好；回風(fēng)區(qū)通風(fēng)阻力比例遠(yuǎn)大于回風(fēng)區(qū)通風(fēng)距離比例，回風(fēng)區(qū)阻力較大，主要原因是原因在于回風(fēng)區(qū)風(fēng)量較為集中，造成3-1煤層回風(fēng)區(qū)通風(fēng)阻力較大。

5 結(jié)論與建議

（1）采用精密氣壓計(jì)基點(diǎn)法能夠準(zhǔn)確、快速測(cè)得礦井通風(fēng)阻力，可適用于通風(fēng)系統(tǒng)復(fù)雜、井田范圍較大和測(cè)試工作量較大的礦井通風(fēng)阻力測(cè)定。（2）門克慶煤礦總回風(fēng)量為17586m3/min，礦井實(shí)測(cè)通風(fēng)阻力為860Pa，通風(fēng)阻力符合《煤礦安全規(guī)程》（2016）和《煤礦井工開采通風(fēng)技術(shù)條件》（AQ1028-2006）等要求。礦井等積孔為11.90m2，屬于通風(fēng)容易礦井。（3）2-2中煤通風(fēng)系統(tǒng)中回風(fēng)區(qū)通風(fēng)阻力較大，原因在于2-2中煤回風(fēng)與3-1煤回風(fēng)匯合后，回風(fēng)大巷較為集中，造成回風(fēng)區(qū)阻力較大。3-1煤通風(fēng)系統(tǒng)中，通風(fēng)阻力主要集中在用風(fēng)段是因?yàn)楣ぷ髅婢嚯x進(jìn)回風(fēng)井距離較近，進(jìn)回風(fēng)巷道長(zhǎng)度較短，用風(fēng)區(qū)巷道長(zhǎng)度較長(zhǎng)，所以礦井通風(fēng)阻力都集中在用風(fēng)區(qū)。（4）礦井部分區(qū)段阻力比例較大，主要原因是由于巷道較長(zhǎng)或者風(fēng)量相對(duì)集中，巷道維護(hù)情況較好，礦井通風(fēng)總阻力較小。礦井總風(fēng)量及各用風(fēng)點(diǎn)風(fēng)量能夠滿足生產(chǎn)求，礦井通風(fēng)設(shè)施設(shè)置較合理。門克慶煤礦通風(fēng)系統(tǒng)能夠保障礦井的安全生產(chǎn)。

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