门克庆煤矿通风阻力测定分析与应用

摘 要：为了了解当前矿井通风系统阻力分布情况，使通风系统更为经济合理运行，对门克庆煤矿进行了矿井通风阻力测定。结合矿井实际生产情况规划了2-2中煤和3-1煤2条测定路线，并合理选取了测风点和测压点，通过精密气压计基点法对两条测试路线分别进行了测定。结合矿井自然风压、风机房水柱计读数和风硐速压计算了矿井理论通风阻力，并进行误差分析，两条测试路线的误差均满足要求。对门克庆煤矿通风阻力测定数据及结果分析表明：对于门克庆矿井通风系统，采用气压计基点法测试能够准确测的矿井通风阻力；矿井等积孔为11.92m2，属通风容易矿井；矿井通风阻力相对较小，能够满足矿井生产需求。

关键词：通风阻力；测定路线；阻力分布

中图分类号：TD722 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）13-0174-02

1 矿井概况

门克庆矿井井田位于内蒙古自治区鄂尔多斯市乌审旗境内，行政区划分隶属乌审旗图克镇管辖。井田东西宽约7.6km，南北长约12.3km，井田为一规则的长方形，面积约94.95km2。矿井生产能力12Mt/a，为瓦斯矿井。矿井共布置主立井、副立井和回风立井3条井筒。矿井分煤组布置开拓大巷，采用单水平开采。矿井同时开采3-1煤层与2-2中煤层，主水平设在3-1煤层，各煤层分别布置带式输送机大巷、辅助运输大巷和回风大巷。目前矿井布置了3101综采工作面、2201备用工作面、3102辅运巷掘进工作面和3102主运巷掘进工作面。矿井通风方式中央并列式，通风方法为机械抽出式通风，主立井和副立井进风，回风立井回风。回风立井地面安装两台FCZ№-33/2000（I）型轴流抽出式通风机，1台工作1台备用，配套电机功率为2000KW。井下回采工作面采用U形通風方式；掘进工作面采用局部通风机压入式通风。

2 矿井通风阻力测定

2.1 测定方法

矿井通风阻力测定可分为压差计法和气压计法，气压计法分为同步法和基点法。门克庆矿井通风阻力采用精密气压计基点法进行测定，相较而言该方法具有方便、快捷、省时、省力等特点。本次门克庆矿井通风阻力测定所使用精密气压计为徐州东方测控中心生产的CZC5型通风多参数测试仪，仪器经过中国计量科学研究院校准，误差满足测试要求[1]。

精密气压计基点法测试方法将两台精密气压计同放于矿井副立井井口基点处，两台仪器校正好时间，同时记录基点处的绝对压力，然后转换到差压档。作为基点的精密气压计每15min记录一次数据以监测地面大气压力波动，另一台精密气压计由测试人员随身携带下井，按预先规划好的测试路线，逐个对测试节点进行静压、干湿温度测试，同时对测试路线所经巷道的风速及断面进行测量。在数据处理过程中，根据被测巷道两端的静压差、位压差、速压差，以及大气压的变化来计算巷道的通风阻力。在测试过程中，精密气压计还用于测定通风构筑物两侧的压差[2]。

2.2 测定路线及测点选取

2.2.1 测定路线选取

矿井最大阻力路线一般是指通过回采工作面，且不经过调节设施的一条通风路线。通风阻力测定路线选取原则：尽量选取矿井最大阻力路线，测定路线经过井下主要用风地点，选定的测定路线上应尽量没有调节设施。根据测试期间井下实际采掘状况，结合回风立井同时担负3101综采工作面、2201备用综采工作面的通风任务，本次阻力测定选定了两条通风阻力测定路线，其中测定路线一为2-2中煤通风系统中包含2201备用工作面的通风路线，测定路线二为3-1煤通风系统中包含3101综采工作面的通风路线[3]。两条测试路线如下：

测试路线一：副井→3-1煤辅助运输大巷→2-2中煤辅助运输联络斜巷→2201工作面辅助运输巷→2201备用综采工作面→2201工作面回风巷→2-2中煤回风斜巷→3-1煤回风大巷→回风井东码→回风立井；测试路线二：副井→3-1煤辅助运输大巷→3101工作面辅助运输巷→3101综采工作面→3101工作面回风巷→3-1煤二盘区泄水巷→回风井东码→回风立井。

2.2.2 测点选取

通风阻力测定路线确定后，再根据测试路线选取测点，这样可以避免测点选取的盲目性，避免测点的遗漏及错选，提高阻力测定工作效率[4]。选择测点时应满足下列要求：

（1）因分风点、汇风点、巷道拐弯及断面变化处风流流场发生改变而产生涡流，风速不易准确测量，因此测风点应在分风点或汇风点前（或后）处选定。选在前方不得小于巷道宽度的3倍；选在后方不得小于巷道宽度的8倍；需要在巷道转弯处、断面变化大的地方选点时，选在前方不得小于巷道宽度的3倍；选在后方不得小于巷道宽度的8倍；（2）巷道形状不规则或有杂物会影响到通风断面的准确测量，所以测风点前、后3m内巷道应支护良好，巷道内无堆积物；（3）两测压点间的压差：气压计法应不小于20Pa；（4）两测压点之间不应有分风点或汇风点。

3 测定数据计算与处理

门克庆矿井通风阻力测定，共测试井下风量数据43组、井下空气静压及温湿度数据57组、地面大气压力及温湿度数据33组。测试工作完成后，将测试数据输入到计算机中，利用计算机对测试数据进行处理[5]。

3.1 空气密度计算

回风立井风量为17586m3/min（293.10m3/s），实测通风阻力为860Pa，计算得到矿井等积孔为11.90m2，矿井属通风容易矿井。

4 矿井通风阻力测定结果分析

根据井下巷道在通风过程中的作用可将测试路线上的巷道进行三区分类，结合测试数据可得到进风区、用风区与回风区的区段长度与阻力百分比。2-2中煤层的区段长度与阻力如图1所示，3-1煤层的区段长度与阻力百分比如图2所示。

由图1可看出2-2中煤层进风区通风阻力比例与通风距离比例较为匹配；2-2中煤层用风区线路较长，但是用风区通风阻力比例较小，说明用风区的巷道维护较好；回风区通风阻力比例远大于回风区通风距离比例，回风区阻力较大，主要原因是2-2中煤层工作面为备用工作面，从通风系统调整方面考虑，为控制该区域风量，在回风区内设了两道调节设施以控制2-2中煤工作面的风量，造成2-2中煤层回风区通风阻力较大。

由图2可看出3-1煤层进风区通风阻力比例略大于通风距离比例；用风区线路较长，但是用风区通风阻力比例较小，说明用风区巷道维护较好；回风区通风阻力比例远大于回风区通风距离比例，回风区阻力较大，主要原因是原因在于回风区风量较为集中，造成3-1煤层回风区通风阻力较大。

5 結论与建议

（1）采用精密气压计基点法能够准确、快速测得矿井通风阻力，可适用于通风系统复杂、井田范围较大和测试工作量较大的矿井通风阻力测定。（2）门克庆煤矿总回风量为17586m3/min，矿井实测通风阻力为860Pa，通风阻力符合《煤矿安全规程》（2016）和《煤矿井工开采通风技术条件》（AQ1028-2006）等要求。矿井等积孔为11.90m2，属于通风容易矿井。（3）2-2中煤通风系统中回风区通风阻力较大，原因在于2-2中煤回风与3-1煤回风汇合后，回风大巷较为集中，造成回风区阻力较大。3-1煤通风系统中，通风阻力主要集中在用风段是因为工作面距离进回风井距离较近，进回风巷道长度较短，用风区巷道长度较长，所以矿井通风阻力都集中在用风区。（4）矿井部分区段阻力比例较大，主要原因是由于巷道较长或者风量相对集中，巷道维护情况较好，矿井通风总阻力较小。矿井总风量及各用风点风量能够满足生产求，矿井通风设施设置较合理。门克庆煤矿通风系统能够保障矿井的安全生产。

参考文献

[1]廖志恒，张兆一，孙志帅.鲍店煤矿通风系统阻力测定及分析[J].煤炭技术，2016，（3）：183-185.

[2]芦志刚.常村煤矿通风系统评价及应用[J].辽宁工程技术大学学报，2014，（9）：1193-1199.

[3]李向东，张庆华，陈忠明，等.龙滩煤矿通风系统改造优化方案的研究[J].煤炭科学技术，2010，（12）：66-68.

[4]王玉和，张普，陈文国，等.气压计基点法在矿井通风阻力测定中的应用[J].煤炭技术，2015，（3）：196-199.

[5]秦跃平，吴彪，毕永华，等.基于百米风阻的工作面阻力测定结果分析[J].矿业安全与环保，2015，（1）：90-93.

[6]程根银，朱锴，祁明峰，等.百善煤矿通风系统阻力测定及分析[J].中国安全科学学报，2009，（2）：101-105.

[7]张海庆，宋洋洋，焦向东，等.平煤八矿东风井通风系统阻力测定与方案优化[J].煤炭科学技术，2012，（9）：52-55.

[8]余志剑，周伟，龙腾，等.基于突变理论的矿井通风系统共性分析与优化应用[J].中国矿业，2015，（S2）：170-174.

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