论文部分内容阅读
1.重庆能投渝新能源有限公司中心桥煤矿重庆402160；2.重庆工程职业技术学院重庆402260
摘要：针对中心桥煤矿通风系统阻力测定过程、对测定数据进行了阻力分布、阻力坡度分布、自然风压等方面进行了详细分析，对系统存在问题提出了针对性建议和对策，为煤矿安全生产提供了指导依据。
关键词：通风阻力；阻力测定分析；对策措施
中心桥煤矿为提高矿井安全保障能力，提高煤矿本质安全水平，为全面掌握矿井通风系统现状和存在的问题，为后期矿井通风系统优化提供依据，对矿井通风阻力进行了测定和分析。
1 概况
中心桥煤矿采用斜井开拓方式，两级绞车串车提升，划分了+65m、300m、600m等三个水平，+200m和70m两个辅助水平。现布置了32303、32304、38104等3个采煤工作面，以及3个掘进工作面。矿井采用中央边界式抽出式通風方法，矿井采用斜井进风，甘家岭风井回风，总进风量为5850m3/min，总回风量为6300m3/min。甘家岭风井安装有2台FBCDZ8№24B/2×250kW对旋轴流式主要通风机。采煤工作面采用全风压通风，“Z”型通风方式。
2 通风阻力测定方法
（1）测定方法选择。根据MT/T4402008中规定，矿井通风阻力测定方法可分为压差计法和气压计法，气压计法又可分为气压计基点测定法和气压计同步测定法。三种测差法均有各自优缺点，在众多文献[1～3]中均有论述。根据中心桥煤矿的系统布置，七次选用气压计基点测定法，此种比较简便、省时、省力，可满足测定精度要求。
（2）测定路线与测点布置通风阻力测定路线应选择通风线路中最长，通过风量最大、且包括回采工作面，并尽可能包括不同支护类型的从进风到回采工作面到回风井的主要路线。并为检测测定数据的可靠性还可选择一条次要路线。根据中心桥煤矿开拓开采系统、通风系统的具体情况，本次测定工作选用一条主要路线和一条次要路线。具体路线如下：主要路线（外煤组）：副斜井—300m暗斜井—300m北翼运输大巷—300m北二采区提升上山—32303工作面上风巷—32303工作面—32305工作面运输巷—300m北二采区回风上山—38103工作面上风巷—0水平中组石门—总回风巷—甘家岭风井。次要路线（中煤组）：300m中煤组北一采区提升上山—38104工作面上风巷—38104工作面—38104工作面运输巷—300m中煤组北一采区回风上山。
在风流分岔点、断面变化较大、不同支护形式以及安有运输转载等地点，按规范要求选取测点，为了保证测定数据误差较小，测点尽量选取风流稳定，断面规整，有准确标高的地点。
（3）数据测定与处理。在选取的测点处，测量使用DYM3空盒气压计测定大气压力、使用DHM2通风干湿球温度计测定干温度和湿温度、使用风表测定测点前后风速、使用CP02/20精密气压计测定前后测点的压力差值，现场测定断面尺寸。利用提供的采掘工程图在图上量测测点间距离和确定测点标高。根据所测数据，计算处理出相应测段的阻力、摩擦阻力系数、风阻，矿井总阻力及总风阻和等积孔等。
（4）测定误差检验。通风阻力测定后要对测定误差进行检验，误差检验包括并联线路阻力误差检验和系统误差检验。系统误差检验利用风机房静水柱计读数与测定通风阻力、并考虑自然风压影响等因素进行校对计算。一般认为误差≤5%为满足精度要求。
本次主要路线测定阻力为2007.04pa，计算的自然风压为307.12pa；次要路线测定阻力为1915.41pa，自然风压为25171pa。风硐动压为110.23pa，静水柱计在测定期间平均读数为2350Pa。经计算，并联路线误差为4.8%，主要路线和次要路线系统误差分别为3.85%和3.65%。误差均小于5%，符合精度要求，说明本次通风阻力测定数据是准确可靠的，计算结果可以作为通风系统优化提供依据。
3系统通风状况分析
通测定通风系统阻力分布状况分析可以摸清各区段的风压消耗，发现阻力大的巷道和地点，能了解矿井风量的分配情况。通风状况分析可以发现矿井通风管理存在的问题，找出矿井通风的薄弱环节，这对矿井通风管理是非常重要的。
（1）按通风路线测段阻力分布分析。通过本次测定工作，发现在主要路线中32303工作面的进风巷、采煤工作面和回风巷等区段阻力较大的原因是巷道内材料、物品较多，且工作面断面高度较小；300m北二采区回风上山中安设了调节风窗，造成阻力大。次要测定路线中的300m中煤组北一采区提升上山中材料车较多，且该巷道有风量漏出，阻力大；38104采煤工作面的进回风巷内材料、物品较多，工作面的支柱影响以及断面较小造成局部阻力较大；300m中煤组北一采区回风上山中安设的调节风窗造成局部阻力大。
（2）按进风段、用风段和回风段通风阻力分析。主要路线进风段长度为4930.80m，本段是系统路线中最长段，阻力占比为31.73%，平均百米阻力为12.92Pa；用风段路线长为2138.70m，在整个测定路线中最短，长度占比仅为18.78%，阻力占比为27.62%；回风段巷道长为4320.20m，回风段通风阻力占比达40.65%。进风段：用风段：回风段的分配比约为2∶1∶2。次要线路中进风段：用风段：回风段的分配比约为11∶1∶5。
（3）通风路线上阻力坡度分析。根据矿井通风阻力测定路线长度和各段计算阻力分布情况绘制出的阻力坡度图中很容易可以看出阻力坡度变化情况。主要路线上通风系统通风阻力坡度总体上变化不大。从图47中的折线可以看出，次要路线上通风阻力坡度变化主要是在3237m至4037m之间，说明在次要路线上用风段和回风段处的阻力变化较快。
4 存在主要问题与建议
（1）矿井测定总阻力已达2007.04pa，即将达到矿井通风总阻力建议标准即不超过2940Pa，因此建议对矿井通风系统优化，及时调整系统。（2）在测定两条线路中，在32303工作面的进风巷、采煤工作面和回风巷的段的阻力达352Pa，在38104采煤工作面的进风巷、采煤工作面和回风巷段的阻力达751 Pa，主要原因是在工作面进回风巷堆放了大量的材料和物品，另一主要原因是采煤工作面支柱多、高度低造成的有效断面较少。建议规范材料物品管理，按质量标准化要求进行管理。（3）在北二采区回风上山、北一采区回风上山的通风阻力分别达到171 Pa、301Pa，根据现场调查，是在此两条回风上山中为控制风流而设置了调节风窗。总回风巷通风阻力这103Pa，原因是总回风巷历史较长，断面变小所至。建议按需调整通风系统，减少回风巷的通风设施设置。（4）在两条线路中回风段阻力占总路线附图比例均超过40%，因此，应注意维护回风巷道的断面和支护状况，减少回风段的通风阻力，提高矿井抗灾能力，保证矿井安全生产。（5）该矿在现阶段的自然风压为307.12Pa，为正值，帮助主要通风机工作，但自然风压数值偏大。建议加强在夏季和冬季对自然通风情况调查研究和实际测量工作，握自然风压的大小和方向，以及对主通风机工作的影响，根据情况适时调整主通风机工况点。
5 结论
（1）本次通风阻力测定中，主要路线通风阻力为200704pa，次要路线通风阻力为1915.41pa，并联线路误差为4.8%，主要路线和次要路线系统误差分别为3.85%和3.65%。误差均小于5%，测定结果满足矿井通风阻力测定和通风系统分析的精度要求。（2）本次测定结果摸清了矿井阻力分布情况和局部阻力变化的原因，采煤工作面及其进回风巷，矿井总回风段巷道通风阻力偏大，并根据实际情况提出了按质量标准化要求堆放材料和物品，及时清理、修护巷道及其他异常区域治理等措施。（3）提出了及时优化调节通风系统，以达到矿井通风系统降阻减耗的目的，保证通风系统的经济、合理、可靠运行的建议。
摘要：针对中心桥煤矿通风系统阻力测定过程、对测定数据进行了阻力分布、阻力坡度分布、自然风压等方面进行了详细分析，对系统存在问题提出了针对性建议和对策，为煤矿安全生产提供了指导依据。
关键词：通风阻力；阻力测定分析；对策措施
中心桥煤矿为提高矿井安全保障能力，提高煤矿本质安全水平，为全面掌握矿井通风系统现状和存在的问题，为后期矿井通风系统优化提供依据，对矿井通风阻力进行了测定和分析。
1 概况
中心桥煤矿采用斜井开拓方式，两级绞车串车提升，划分了+65m、300m、600m等三个水平，+200m和70m两个辅助水平。现布置了32303、32304、38104等3个采煤工作面，以及3个掘进工作面。矿井采用中央边界式抽出式通風方法，矿井采用斜井进风，甘家岭风井回风，总进风量为5850m3/min，总回风量为6300m3/min。甘家岭风井安装有2台FBCDZ8№24B/2×250kW对旋轴流式主要通风机。采煤工作面采用全风压通风，“Z”型通风方式。
2 通风阻力测定方法
（1）测定方法选择。根据MT/T4402008中规定，矿井通风阻力测定方法可分为压差计法和气压计法，气压计法又可分为气压计基点测定法和气压计同步测定法。三种测差法均有各自优缺点，在众多文献[1～3]中均有论述。根据中心桥煤矿的系统布置，七次选用气压计基点测定法，此种比较简便、省时、省力，可满足测定精度要求。
（2）测定路线与测点布置通风阻力测定路线应选择通风线路中最长，通过风量最大、且包括回采工作面，并尽可能包括不同支护类型的从进风到回采工作面到回风井的主要路线。并为检测测定数据的可靠性还可选择一条次要路线。根据中心桥煤矿开拓开采系统、通风系统的具体情况，本次测定工作选用一条主要路线和一条次要路线。具体路线如下：主要路线（外煤组）：副斜井—300m暗斜井—300m北翼运输大巷—300m北二采区提升上山—32303工作面上风巷—32303工作面—32305工作面运输巷—300m北二采区回风上山—38103工作面上风巷—0水平中组石门—总回风巷—甘家岭风井。次要路线（中煤组）：300m中煤组北一采区提升上山—38104工作面上风巷—38104工作面—38104工作面运输巷—300m中煤组北一采区回风上山。
在风流分岔点、断面变化较大、不同支护形式以及安有运输转载等地点，按规范要求选取测点，为了保证测定数据误差较小，测点尽量选取风流稳定，断面规整，有准确标高的地点。
（3）数据测定与处理。在选取的测点处，测量使用DYM3空盒气压计测定大气压力、使用DHM2通风干湿球温度计测定干温度和湿温度、使用风表测定测点前后风速、使用CP02/20精密气压计测定前后测点的压力差值，现场测定断面尺寸。利用提供的采掘工程图在图上量测测点间距离和确定测点标高。根据所测数据，计算处理出相应测段的阻力、摩擦阻力系数、风阻，矿井总阻力及总风阻和等积孔等。
（4）测定误差检验。通风阻力测定后要对测定误差进行检验，误差检验包括并联线路阻力误差检验和系统误差检验。系统误差检验利用风机房静水柱计读数与测定通风阻力、并考虑自然风压影响等因素进行校对计算。一般认为误差≤5%为满足精度要求。
本次主要路线测定阻力为2007.04pa，计算的自然风压为307.12pa；次要路线测定阻力为1915.41pa，自然风压为25171pa。风硐动压为110.23pa，静水柱计在测定期间平均读数为2350Pa。经计算，并联路线误差为4.8%，主要路线和次要路线系统误差分别为3.85%和3.65%。误差均小于5%，符合精度要求，说明本次通风阻力测定数据是准确可靠的，计算结果可以作为通风系统优化提供依据。
3系统通风状况分析
通测定通风系统阻力分布状况分析可以摸清各区段的风压消耗，发现阻力大的巷道和地点，能了解矿井风量的分配情况。通风状况分析可以发现矿井通风管理存在的问题，找出矿井通风的薄弱环节，这对矿井通风管理是非常重要的。
（1）按通风路线测段阻力分布分析。通过本次测定工作，发现在主要路线中32303工作面的进风巷、采煤工作面和回风巷等区段阻力较大的原因是巷道内材料、物品较多，且工作面断面高度较小；300m北二采区回风上山中安设了调节风窗，造成阻力大。次要测定路线中的300m中煤组北一采区提升上山中材料车较多，且该巷道有风量漏出，阻力大；38104采煤工作面的进回风巷内材料、物品较多，工作面的支柱影响以及断面较小造成局部阻力较大；300m中煤组北一采区回风上山中安设的调节风窗造成局部阻力大。
（2）按进风段、用风段和回风段通风阻力分析。主要路线进风段长度为4930.80m，本段是系统路线中最长段，阻力占比为31.73%，平均百米阻力为12.92Pa；用风段路线长为2138.70m，在整个测定路线中最短，长度占比仅为18.78%，阻力占比为27.62%；回风段巷道长为4320.20m，回风段通风阻力占比达40.65%。进风段：用风段：回风段的分配比约为2∶1∶2。次要线路中进风段：用风段：回风段的分配比约为11∶1∶5。
（3）通风路线上阻力坡度分析。根据矿井通风阻力测定路线长度和各段计算阻力分布情况绘制出的阻力坡度图中很容易可以看出阻力坡度变化情况。主要路线上通风系统通风阻力坡度总体上变化不大。从图47中的折线可以看出，次要路线上通风阻力坡度变化主要是在3237m至4037m之间，说明在次要路线上用风段和回风段处的阻力变化较快。
4 存在主要问题与建议
（1）矿井测定总阻力已达2007.04pa，即将达到矿井通风总阻力建议标准即不超过2940Pa，因此建议对矿井通风系统优化，及时调整系统。（2）在测定两条线路中，在32303工作面的进风巷、采煤工作面和回风巷的段的阻力达352Pa，在38104采煤工作面的进风巷、采煤工作面和回风巷段的阻力达751 Pa，主要原因是在工作面进回风巷堆放了大量的材料和物品，另一主要原因是采煤工作面支柱多、高度低造成的有效断面较少。建议规范材料物品管理，按质量标准化要求进行管理。（3）在北二采区回风上山、北一采区回风上山的通风阻力分别达到171 Pa、301Pa，根据现场调查，是在此两条回风上山中为控制风流而设置了调节风窗。总回风巷通风阻力这103Pa，原因是总回风巷历史较长，断面变小所至。建议按需调整通风系统，减少回风巷的通风设施设置。（4）在两条线路中回风段阻力占总路线附图比例均超过40%，因此，应注意维护回风巷道的断面和支护状况，减少回风段的通风阻力，提高矿井抗灾能力，保证矿井安全生产。（5）该矿在现阶段的自然风压为307.12Pa，为正值，帮助主要通风机工作，但自然风压数值偏大。建议加强在夏季和冬季对自然通风情况调查研究和实际测量工作，握自然风压的大小和方向，以及对主通风机工作的影响，根据情况适时调整主通风机工况点。
5 结论
（1）本次通风阻力测定中，主要路线通风阻力为200704pa，次要路线通风阻力为1915.41pa，并联线路误差为4.8%，主要路线和次要路线系统误差分别为3.85%和3.65%。误差均小于5%，测定结果满足矿井通风阻力测定和通风系统分析的精度要求。（2）本次测定结果摸清了矿井阻力分布情况和局部阻力变化的原因，采煤工作面及其进回风巷，矿井总回风段巷道通风阻力偏大，并根据实际情况提出了按质量标准化要求堆放材料和物品，及时清理、修护巷道及其他异常区域治理等措施。（3）提出了及时优化调节通风系统，以达到矿井通风系统降阻减耗的目的，保证通风系统的经济、合理、可靠运行的建议。