安源煤矿通风阻力测定及分析唐一轩

安源煤矿通风阻力测定及分析唐一轩
发布时间：2023-05-27T08:29:20.599Z 来源：《中国科技信息》2023年6期作者：唐一轩
[导读] 采用气压计基点测定法按标准要求，选择在2条路线上布置了 38 个测点对安源煤矿通风系统进行阻力测定。

结果表明，通风线路一的通风阻力为 1940.49 Pa，通风线路二的通风阻力为 1950.44 Pa，通风阻力分布较为合理，回风段阻力较大，矿井通风系统等积孔为1.96 m2，测定结果表明安源煤矿通风难易程度属于中等。

根据阻力分布情况，提出降阻减耗措施，为矿井通风系统优化改造提供参考依据。

湖南安标检验认证有限公司湖南长沙 410119
摘要：采用气压计基点测定法按标准要求，选择在2条路线上布置了 38 个测点对安源煤矿通风系统进行阻力测定。

结果表明，通风线路一的通风阻力为 1940.49 Pa，通风线路二的通风阻力为 1950.44 Pa，通风阻力分布较为合理，回风段阻力较大，矿井通风系统等积孔为1.96 m2，测定结果表明安源煤矿通风难易程度属于中等。

根据阻力分布情况，提出降阻减耗措施，为矿井通风系统优化改造提供参考依据。

关键词：通风阻力测定；基点测定法；等积孔；降阻减耗
引言
矿井通风阻力是指矿井风流流动过程中，在风流内部粘滞力和惯性力、井巷壁面及障碍物的阻滞作用下，部分机械能不可逆地转化为热能而引起的单位体积风流的能量损失。

《煤矿安全规程》规定：新井投产前必须进行1次矿井通风阻力测定，以后每3年至少测定1次，生产矿井转入新水平生产、改变一翼或者全矿井通风系统后，必须重新进行矿井通风阻力测定。

为全面了解江西煤业集团有限责任公司安源煤矿井下通风系统的现状，湖南安标检验认证有限公司同安源煤矿有关人员于2022年 5 月 11—18 日密切配合对矿井通风阻力进行了较全面的测定。

1通风阻力测定方案
1.1矿井基本情况介绍
江西煤业集团有限责任公司安源煤矿位于萍乡市南东120°方位，直距6km，位于安源区安源镇境内。

井田地理坐标为：东经
113°50′44.93″；北纬 27°37′42.65″。

开拓方式为平硐斜井混合开拓，有四个水平，布置有总平巷、中央风井和紫家冲风井共3个井筒。

矿区内有萍安大道与萍乡市城区相接，分别与浙赣铁路、320国道、319国道、（南）昌金（鱼石）高速贯通，此外矿区内有8km煤炭专运铁路与浙赣铁路相通，矿区交通便利。

矿井通风方式为混合式，通风方法为机械抽出式，总平巷进风，中央风井、紫家冲风井回风。

采区设有采区进、回风上（下）山；局部通风机采用机械式压入式通风；井下按规定设置通风构筑物；中央风井安装了2台电机功率215kW离心式风机，紫家冲风井安装2台电机功率310kW轴流式风机。

1.2测定目的及方法
矿井通风阻力的测定是根据矿井产能、通风系统，合理确定测定路线、布置测点、正确选择测定方法，实测井巷通风阻力、掌握井巷通风阻力分布，找出通风系统中通风阻力较大的区段和地点；实测井巷摩擦阻力系数及风阻值，指出存在的问题并提出了矿井通风系统降阻减耗合理化建议，为通风系统设计、调整、优化、改造提供参考依据。

本次通风阻力测定工作安排在通风系统相对稳定的时间段内完成，根据MT/T 440—2008《矿井通风阻力测定方法》的要求，本次采用气压计基点测定法测定通风阻力。

目前，矿井通风阻力测定方法主要有倾斜压差计法、气压计同步测定法和气压计基点测定法。

安源煤矿开采深度到-380 m 水平，开采范围较大，通风系统较复杂，完成一条线路的测定时间较长，因此必须充分考虑大气压变化的影响，为提高测定精度，选用基点气压计测定法，用 2 台通风阻力检测仪，1 台置于井口作基点测试仪，从计时钟表的整 5min 的倍数开始，每隔 5 min 记录一次大气压读数，用来测定地面大气压力的变化值，以便对井下的矿井通风参数仪读数值进行校正；另 1 台作测点测试仪，携带至井下各测点，测定各测点的风速、温度、湿度、压力，在 5 min 或其倍数时读数，风速测定 3 次取平均值，以便和基点同时刻的气压值校正。

根据测定结果计算各测段的通风阻力和矿井总通风阻力。

1.3测定路线
根据《MT/T440-2008 矿井通风阻力测定方法》的要求（①选择的测定路线须包含矿井阻力最大路线；②测点应布置在分风点或汇风点前（或后）处；③测点前后 3 m 内巷道支护良好，无堆积物且两测点间无分风点或汇风点），结合安源煤矿的生产布局和通风系统的现
状，从有利于系统现状分析出发，选择涵盖矿井通风系统主要井筒、采掘工作面各用风地点且能反映本矿通风系统特征的2条路线作为测定路线。

线路一：总平巷口→一水平架空人车道→副井→四水平西翼运输大巷→3204行人道→3117皮带道→五区备采工作面→3205下山绞车道→3204上山皮带道→3206下山绞车道下→二水平西翼大槽底板岩石运道→300米暗斜井→中央风井。

线路二：总平巷口→一水平架空人车道→副井→四水平东翼大巷→3221绞车道→四水平东翼回风上山→三水平大槽大巷→3213上山绞车道→新风井→紫家冲风井。

2通风参数测定及结果处理
2.1测点基本情况
2.1.1空气密度
用 CZC5A 矿井通风阻力测量仪测量大气压力、相对湿度、温度，根据温度查表得出空气的饱和水蒸气压力，按式（1）计算：
(1)
式中： —空气密度，kg/m3；
—测点的大气压力，Pa；
—空气相对湿度，%；
—饱和水蒸汽压力，Pa；
t —空气温度，℃。

2.1.2井巷及断面参数
通过矿井采掘工程平面图确定测点标高，用激光测距仪测量各测点间距离。

用钢卷尺测量出各测点的断面参数，记录断面形状，并计算出净断面及周长。

2.2风量及阻力情况
2.2.1测点风速、风量
测点的风速按预定线路对各测点用风表测定，计算出平均风速、风量。

2.2.2测点动压
测点速压按式（2）计算：
(2)
式中： —测点的动压，Pa；
—测点的风速，m/s；
2.2.3两测点间通风阻力
两测点间通风阻力按式（3）计算：
(3)
式中： —两测点i、j间的通风阻力，Pa；
—气压计（I、Ⅱ）的校正系数；
—气压计（Ⅱ）在测点i、j的读数，Pa；
—测时，气压计（I）的读数，Pa；
—测点i、j的标高，m；
—测点i、j的空气密度的平均值，kg/m3；
—测点i、j的动压值，Pa；
—重力加速度，m/s2。

2.2.4测量路线的总阻力
各测量路线的通风阻力按式（4）计算：
(4)
式中：—各路线的通风阻力，Pa。

由于矿井为多通风机通风的矿井，其矿井的通风总阻力按式（5）计算：
(5)
式中：—矿井通风总阻力，Pa。

—对应路线的通风机风量，m3/s。

3测定结果分析
3.1阻力分布
通过测定、计算，得到各测点风速、断面积及测点间距离、风阻等参数情况见表1.1、表1.2。

表2.1 线路一测定路线风量、阻力情况
测点序号
风
速m/s
断面
积m2
测点
距离m
测点
间通风阻
力Pa
1 2.4314.57//
2 2.7110.9081080.81
3 3.237.8786119.26
4 1.6311.8924810.12
5 2.3710.1027567.01
6 1.93 5.5831936.73
7 1.03 5.6841856.27 80.78 5.9913936.48 90.579.9016127.50
10 1.38 4.4018290.63
11 1.53 4.26312212.78
12 1.107.434171.62
13 2.10 5.74158198.82
14 4.30 3.3710217.60
15 4.12 2.96173170.22
16 1.33 4.7032554.49
17 3.05 2.59145161.03
18 2.30 5.0244182.53
19 1.45 6.54387134.91
20 3.13 5.7264677.15
21 6.52 4.9824548.11
22 4.307.4234440.90
23 4.588.3335861.54 248.25 4.3018543.39 258.42 5.852540.58表2.1 线路二测定路线风量、阻力情况
测点序号
风
速m/s
断面
积m2
测点
距离m
测点
间通风阻
力Pa
1 2.3014.57// 20.3010.9081085.41
3 1.217.8786124.40
4 1.2211.89248 5.52
5 2.3710.1027562.12
26 4.70 5.62288204.96
27 2.018.8012143.62
280.27 6.50112352.54
290.31 4.6159644.35
300.497.1523548.14
310.44 5.9611718.28
320.547.66612132.36
33 1.81 2.60241101.17
34 2.149.11363212.00
35 5.50 4.19529236.64
368.72 4.89102411.26
378.40 5.65659267.67
3.2矿井等积孔计算及通风难易程度评估
矿井等积孔是衡量矿井通风难易程度的指标，对于多通风机通风的矿井，其矿井等积孔采用式（6）计算：
（6）
式中，A为矿井等积孔。

经计算矿井等积孔为1.96m2，矿井通风难易程度为“中等”。

3.3误差分析
采用测定路线实测阻力相对误差对测定结果进行精度评价，相对误差采用式（2）计算：
（2）
式中，hr为系统实测通风阻力；hr’为由通风机房水柱计读数计算出的系统理论通风阻力，h' r = hs – h2v ± HN，其中，hs 为通风机房水柱计读数；h2v 为风井动压；HN 为矿井自然风压。

经计算：线路一hr’为1893.21Pa，此次实测阻力相对误差为2.50%＜5%；线路二hr’为1926.92Pa。

此次实测阻力相对误差为1.22%＜5%。

测定误差均在允许范围内。

4结语
（1）本次采用基点气压计法对矿井通风系统阻力进行测定，两条路线实测阻力相对误差均小于5%，实测数据真实有效。

（2）矿井通风阻力分布情况为，路线一总阻力1940.49Pa，进风段通风阻力424.80Pa占通风总阻力的31.89％，用风段通风阻力500.83Pa 占通风总阻力的25.81％，回风段通风阻力1014.86Pa，占通风总阻力的52.30％。

路线二总阻力1950.44Pa，进风段通风阻力382.41Pa占通风总阻力的19.61％，用风段通风阻力339.29Pa占通风总阻力的17.40％，回风段通风阻力1228.73Pa，占通风总阻力的63.00％。

阻力分布较合理，回风段阻力较大，矿井等积孔面积 1.96 m2，矿井通风难易程度为中等，矿井通风系统整体较稳定可靠。

（3）矿井回风段阻力较大的主要原因：①矿井测定路线一全长6903m，回风段巷道风路长2704 m，占总路线长的 39.17%，风路较长，应尽量缩短风路长度，且使矿井总回风晚汇合，以降低风阻；②3204/3113进山口、3206绞车道风桥脚下、三水平东翼3215口三处断面面积分别为2.96m2、2.59m2、2.60m2，巷道断面较小，阻力较大，建议对此三处巷道进行扩刷。

（4）井下测量过程中发现部分失修巷道维修不及时，变形较严重，造成巷道有效断面减少，建议对失修巷道及时加强维修；个别风门漏风较大，建议及时采取措施加强密闭，减少漏风。

参考文献：
[1]程卫民．《矿井通风与安全融媒体版》[M].北京：煤炭工业出版社，2018
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[3]吴宽．永兴煤矿通风阻力测定及分析[J].．能源与环保，2018，40（1）：47-50，56．
[4]国家安全生产监督管理总局. MT/T 440- 2008 通风阻力测定方法[S].北京：煤炭工业出版社，2009
作者简介：唐一轩（1988—），男，湖南永州人，本科学历，工程师，现任职于湖南安标检验认证有限公司，研究方向：矿山机械与防爆电气。