楊萬(wàn)里

(河南理工大學(xué) 安全科學(xué)與工程學(xué)院，河南 焦作 454000)

礦井的通風(fēng)阻力是衡量礦井通風(fēng)能力的重要指標(biāo)。隨著礦井開采的進(jìn)行，通風(fēng)巷道支護(hù)方式、斷面大小、距離高差及通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)布置方式等多種因素，也會(huì)影響通風(fēng)阻力的大小。因此，經(jīng)常對(duì)通風(fēng)阻力進(jìn)行測(cè)定考察，更好地進(jìn)行通風(fēng)設(shè)計(jì)、風(fēng)量調(diào)節(jié)、通風(fēng)管理有著重要的意義。

1 通風(fēng)阻力的測(cè)定

目前，國(guó)內(nèi)礦井通風(fēng)阻力主要采用的兩種測(cè)定方法是壓差計(jì)和氣壓計(jì)。通過(guò)對(duì)比氣壓計(jì)和壓差計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)，本文使用精密的氣壓計(jì)進(jìn)行風(fēng)阻實(shí)地測(cè)定[1]?；c(diǎn)氣壓計(jì)法使用2臺(tái)通風(fēng)阻力測(cè)定儀，1臺(tái)放于基點(diǎn)副斜井口記錄大氣壓，以便校正井下大氣壓隨時(shí)間的波動(dòng)[2]。測(cè)定人員攜帶另1臺(tái)儀器從基點(diǎn)至井下沿測(cè)定路線依次測(cè)定各測(cè)點(diǎn)的氣壓、溫度、濕度和時(shí)間;并利用鋼卷尺測(cè)量巷道寬高，并記錄巷道斷面形狀和支護(hù)類型;利用紅外測(cè)距儀測(cè)量?jī)蓽y(cè)點(diǎn)間的距離;利用風(fēng)速表測(cè)定巷道風(fēng)量。如此進(jìn)行，直到終點(diǎn)。為了確保測(cè)定精度，測(cè)定時(shí)間選在煤礦檢修時(shí)進(jìn)行，此時(shí)井下生產(chǎn)活動(dòng)較少，對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)的擾動(dòng)較小，通風(fēng)阻力變化不大。

2 礦井概況、測(cè)點(diǎn)及測(cè)定路線的選擇確定

2.1 礦井概況

平頂山中祥永泰煤業(yè)位于汝州市蟒川鄉(xiāng)任村西何莊，礦井通風(fēng)系統(tǒng)為中央并列式，通風(fēng)方式為抽出式，安裝有FBCDZ-№18(B)型軸流式通風(fēng)機(jī)，功率2×90 kW。礦井總進(jìn)風(fēng)量1 464 m3/min，總回風(fēng)量1 595 m3/min，礦井負(fù)壓660 Pa，等積孔1.27 m2，通風(fēng)難易程度中等。

2.2 測(cè)定路線的選擇原則

1) 存在并聯(lián)風(fēng)路情況時(shí)，應(yīng)當(dāng)選擇主風(fēng)流風(fēng)路即風(fēng)量較大，且通過(guò)工作面的風(fēng)路作為測(cè)風(fēng)路線。

2) 盡量選擇路線較長(zhǎng)、有不同井巷類型和支護(hù)形式的路線[3]。

3) 選擇沿主風(fēng)流方向且便于測(cè)定工作順利進(jìn)行的線路作為測(cè)定路線。根據(jù)上面所述原則并結(jié)合中祥永泰煤業(yè)公司現(xiàn)場(chǎng)具體情況，綜合考慮確定測(cè)定路線如圖 1所示。

圖1 測(cè)定路線及測(cè)點(diǎn)布置示意

2.3 測(cè)量?jī)x器

用2臺(tái)同型號(hào)精密氣壓計(jì)，1臺(tái)放在井口，另1臺(tái)在風(fēng)路中測(cè)定靜壓。所用的儀器儀表有：2臺(tái)BJ-1型精密氣壓計(jì)、2臺(tái)DHM-2型通風(fēng)干濕球溫度計(jì)、2塊風(fēng)表、2塊秒表、2個(gè)紅外測(cè)距儀。

3 阻力測(cè)定結(jié)果及分析

3.1 阻力測(cè)定結(jié)果

通過(guò)測(cè)定所選路線巷道參數(shù)、風(fēng)速、氣壓以及干濕球溫度等數(shù)據(jù)，計(jì)算得出巷道的阻力、風(fēng)阻等，見表1。

3.2 測(cè)定結(jié)果誤差分析

在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作中，由于人員操作、測(cè)定儀器和通風(fēng)環(huán)境等因素的影響，測(cè)定結(jié)果或多或少地會(huì)出現(xiàn)一定的測(cè)定誤差。為保證測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確有效，對(duì)測(cè)定結(jié)果進(jìn)行精度分析。

主風(fēng)流風(fēng)路實(shí)測(cè)阻力的相對(duì)誤差為：

礦井通風(fēng)阻力h阻j為：

h阻j=HS+HN=hS2-hV2+HN

式中：HS為風(fēng)機(jī)靜壓，Pa；HN為自然風(fēng)壓，Pa；hS2為風(fēng)機(jī)房靜壓讀數(shù)，Pa；hV2為傳壓管處斷面上的速壓，Pa。

經(jīng)查驗(yàn)風(fēng)井風(fēng)機(jī)房水柱計(jì)，讀數(shù)為660 Pa。

因此，根據(jù)通風(fēng)阻力測(cè)定表1可得阻力測(cè)定相對(duì)誤差為：

表1 通風(fēng)阻力測(cè)定結(jié)果

主測(cè)路線：

阻力測(cè)定相對(duì)誤差為2.72%，未超過(guò)5%，說(shuō)明本次通風(fēng)阻力測(cè)定比較精確，其測(cè)定結(jié)果可供現(xiàn)場(chǎng)使用，可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)管理提供參考。

3.3 礦井通風(fēng)阻力分布

阻力具體分布如圖2所示。阻力分布分為三段(進(jìn)風(fēng)段、用風(fēng)段、回風(fēng)段)的百分比情況見表2。從阻力分布圖2和表2可以看出：礦井的回風(fēng)段所占的阻力百分比較大，阻力主要消耗在了回風(fēng)段上；從礦井百米阻力值來(lái)看，回風(fēng)段百米阻力值較大，主要是因?yàn)榛仫L(fēng)段斷面較小、通過(guò)風(fēng)量較大、風(fēng)力集中致使阻力較大所致。

圖2 中祥永泰三段阻力分布

表2 礦井通風(fēng)三段阻力分布情況

3.4 礦井通風(fēng)難以程度

等積孔和礦井總風(fēng)阻計(jì)算公式如下:

(1)

(2)

式中：A為礦井等積孔，m2；Q為礦井總回風(fēng)量，m3/s；h為礦井通風(fēng)阻力，Pa；R為礦井總風(fēng)阻，N·S2/m8。

測(cè)得該礦總的回風(fēng)量為Q=27.55 m3/s，其通風(fēng)阻力h=650.90 Pa，則礦井等積孔與風(fēng)阻值分別為：

(3)

(4)

通過(guò)上述計(jì)算分析，可以判定通風(fēng)難易程度為中等。

3.5 通風(fēng)系統(tǒng)改進(jìn)建議

1) 回風(fēng)段阻力較大，且百米巷道阻力較高，建議礦方改善回風(fēng)段通風(fēng)系統(tǒng)，以減小礦井回風(fēng)巷道的通風(fēng)阻力[4]。

2) 礦井內(nèi)個(gè)別風(fēng)門漏風(fēng)較大，建議進(jìn)一步加強(qiáng)井下通風(fēng)設(shè)施的維護(hù)，提高礦井有效風(fēng)量率。

3) 建議及時(shí)清除回風(fēng)巷道堆積的雜物，加強(qiáng)巷道維修工作，盡量使井壁面光滑平整，在轉(zhuǎn)彎處要做成圓弧形，減少礦井回風(fēng)段的通風(fēng)阻力[5-6]。

4) 按照相關(guān)規(guī)定對(duì)礦井及時(shí)準(zhǔn)確地進(jìn)行測(cè)風(fēng)，確保安全生產(chǎn)。

4 結(jié) 語(yǔ)

1) 中祥永泰煤業(yè)通風(fēng)總阻力為650.90 Pa，進(jìn)風(fēng)段、用風(fēng)段、回風(fēng)段通風(fēng)阻力分別為54.90 Pa、290.92 Pa、305.09 Pa，占總阻力的百分比分別為8.43%、44.69%、46.87%，回風(fēng)段阻力占比較大，但阻力分布狀況基本合理。

2) 等積孔計(jì)算結(jié)果為1.28 m2，總風(fēng)阻為0.869 27 N·S2/m8；礦井通風(fēng)難易程度屬于中等。符合AQ1028-2006標(biāo)準(zhǔn)中煤礦井工開采通風(fēng)技術(shù)條件，通風(fēng)阻力與風(fēng)量的匹配符合要求。

3) 礦井進(jìn)風(fēng)總量為24.50 m3/s，礦井總有效風(fēng)量為21.68 m3/s，礦井內(nèi)部有效風(fēng)量率為88.50%，有效風(fēng)量率符合要求。

4) 礦井回風(fēng)總量為27.55 m3/s，風(fēng)機(jī)排風(fēng)量為28.83 m3/s，礦井外部漏風(fēng)率為4%，符合回風(fēng)井外部漏風(fēng)率在無(wú)提升設(shè)備時(shí),不得超過(guò)5%的要求。