煤礦通風(fēng)系統(tǒng)阻力測定與分析研究

河南煤化集團(tuán)新橋煤礦 卓勤源

煤礦通風(fēng)系統(tǒng)阻力測定與分析研究

河南煤化集團(tuán)新橋煤礦 卓勤源

本文通過分析煤礦通風(fēng)系統(tǒng)阻力產(chǎn)生的原因和煤礦通風(fēng)系統(tǒng)阻力測定原理的基礎(chǔ)上，對現(xiàn)階段我國采取煤礦通風(fēng)系統(tǒng)阻力測定的方法，原理和差錯(cuò)處理等方面進(jìn)行相關(guān)介紹，分析現(xiàn)階段我國在煤礦通風(fēng)系統(tǒng)阻力測定的標(biāo)準(zhǔn)和方法上存在的不足，最終提出相關(guān)建議，來提高煤礦通風(fēng)系統(tǒng)阻力測定的準(zhǔn)確程度。

煤礦通風(fēng)系統(tǒng) 阻力測定 準(zhǔn)確度 等積孔

煤礦通風(fēng)系統(tǒng)阻力是計(jì)量煤礦通風(fēng)狀況的主要指標(biāo)，煤礦通風(fēng)系統(tǒng)阻力大小與煤礦所損失的能量的多少是成正比，由此通風(fēng)系統(tǒng)阻力越大，煤礦因通風(fēng)系統(tǒng)所造成損失也就越多，因此，為減少因通風(fēng)系統(tǒng)阻力過大所造成的不必要的成本，提高煤礦生產(chǎn)效益，煤礦通風(fēng)系統(tǒng)阻力的準(zhǔn)確測定就成為煤礦通風(fēng)技術(shù)管理工作的重中之重。

一、煤礦通風(fēng)系統(tǒng)阻力產(chǎn)生的原因和煤礦通風(fēng)系統(tǒng)測定原理

煤礦通風(fēng)系統(tǒng)阻力是因空氣沿煤礦的井巷運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于空氣運(yùn)動(dòng)自身所產(chǎn)生的摩擦力和慣性，以及井巷壁面等對空氣運(yùn)動(dòng)的阻擾作用而形成。

煤礦通風(fēng)系統(tǒng)阻力計(jì)量中，通常采取伯努利方程

公式中：H ——通風(fēng)阻力;

K1 、K2 ——分別是井下和基點(diǎn)氣壓計(jì)的校

正系數(shù);

P1 、P2 ——井下前后兩點(diǎn)空氣絕對壓力;

p1 、p2 ——基點(diǎn)空氣壓力;

ρ1、ρ2 ——空氣密度;

v1 、v2 ——測點(diǎn)處的風(fēng)速;

z1 、z2 ——測點(diǎn)標(biāo)高。

但是上述伯努利方程是基于流體的單位質(zhì)量不可壓縮；流體的內(nèi)能不變化；沒有與外界的熱能交換。但煤礦實(shí)際空氣運(yùn)動(dòng)情況與上述公式所基于的條件存在很大的差異。氣流與煤壁、巖壁、機(jī)械設(shè)備等產(chǎn)生的熱交換；井下空氣為可壓縮的密度會(huì)發(fā)生變化的流體;溫度的變化也會(huì)造成空氣內(nèi)能的變化，等因素并沒進(jìn)行考慮。因此使用以上方程來測量阻力不甚準(zhǔn)確。所以，可用熱力學(xué)開口系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流方程計(jì)算單位體積風(fēng)流的通風(fēng)阻力，如公式

公式中：T2 - T1 為空氣由1 點(diǎn)到2 點(diǎn)測試過程中溫度的變化。

上述公式囊括了伯努利方程中未被包含的所有動(dòng)態(tài)因素，與煤礦中真實(shí)情況較為相符，因此更能較為準(zhǔn)確測量出通風(fēng)系統(tǒng)的阻力。

二、現(xiàn)階段我國煤礦通風(fēng)阻力測定方法

（1）相同時(shí)間取數(shù)法。選取兩臺相同型號的氣壓計(jì)分別在巷道空氣運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)和末點(diǎn)上相同時(shí)間數(shù)，此時(shí)不需對地表大氣壓變化的監(jiān)測。在不能確認(rèn)兩臺氣壓計(jì)有相同準(zhǔn)確度和相同辯護(hù)的前提下，這種測定方法存在較大的絕對誤差;這種方法的缺點(diǎn)就是工時(shí)耗費(fèi)長，人員難以組織。此方法用于情況較為簡單的煤礦較為合適。

（2）同步法。選取兩臺等測量單位和型號一致的氣壓計(jì)在空氣運(yùn)行的通道起點(diǎn)和終點(diǎn)上設(shè)定相同時(shí)間取數(shù)，使一臺臺的所取的數(shù)目作為另一臺的參照。用這種該方法所得到的測定記過具有較高精確度，適合于煤礦局部通風(fēng)阻力測量。

（3）定點(diǎn)法。選取兩臺氣壓計(jì)，一臺位于地表，一臺井下。位于地表的氣壓計(jì)固定在空氣運(yùn)動(dòng)入口的定點(diǎn)上，測量地表大氣壓的變化，井下的一臺沿所設(shè)立的路線往返測定。這種方法的優(yōu)勢在于是方便，節(jié)約人力成本，能較為容易地處理數(shù)據(jù)，不足之處在于存在較大的誤差。最終結(jié)果只具有一般性。

（4）逐點(diǎn)測量法。用三臺氣壓計(jì)，一臺固定在煤礦井口的定點(diǎn)上，監(jiān)測大氣壓力變化，將另外兩臺氣壓計(jì)固定于井下定點(diǎn)處，沿著設(shè)立路線逐序測定。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是最終測量結(jié)果精確度高，適用于長時(shí)間測定，能適用于較大的煤礦。

三、相關(guān)結(jié)果分析和相關(guān)建議建議

（1）相關(guān)結(jié)果分析

在得出合理的分析結(jié)果前，必須要清楚“等積孔”的概念?！暗确e孔”是類似于一個(gè)與煤礦通風(fēng)阻力相同的理想孔的面積來度量煤礦通風(fēng)的難易程度，可以作為反映煤礦通風(fēng)難易程度的一個(gè)重要標(biāo)志。如果一個(gè)礦井等積孔過小，說明礦井通風(fēng)阻力較大，煤礦通風(fēng)較困難。同時(shí)鑒于煤礦回風(fēng)段阻力較大，更應(yīng)采取方法減少回風(fēng)段阻力。井道部分地點(diǎn)的斷面、形狀、曲折程度、煤礦井巷中的雜物都是左右煤礦通風(fēng)阻力的重要因素，必須加以重視。

（2）降低通風(fēng)阻力采取措施

①選用周長較小的井道。在井道斷面相同的條件下，圓形斷面的周長最小，拱形斷面次之，矩形、梯形斷面的周長較大。保證有足夠大的井道斷面。應(yīng)保證最大限度去避免主要回風(fēng)井道斷面的突然擴(kuò)大或縮小。同時(shí)最大限度減少局部摩擦力地點(diǎn)的數(shù)量。應(yīng)盡量避免井巷斷面的突然擴(kuò)大或者縮小，斷面大小差異較明顯的井巷，井道拐彎時(shí)，其連接處斷面應(yīng)逐漸變化，要盡力避免拐彎處出現(xiàn)直角，連接的邊緣的形狀最佳選擇為斜線或圓弧形，可以使井道盡可能避免發(fā)生分叉或匯合。

②避免井道內(nèi)風(fēng)量過于集中，井風(fēng)量要適當(dāng)，在通風(fēng)設(shè)計(jì)和技術(shù)管理過程中，不能隨意增大風(fēng)量，各用風(fēng)地點(diǎn)的風(fēng)量在保證安全生產(chǎn)要求的條件下，應(yīng)最大幅度減少。進(jìn)、用和回風(fēng)段阻力的適當(dāng)比例比是保證礦井通風(fēng)系統(tǒng)可靠性的重要條件。否則會(huì)造成礦井通風(fēng)不暢、增加不必要的通風(fēng)能耗，不利于對風(fēng)流的控制。

③主要井道內(nèi)不得隨意停放車輛、堆積木料等，有些井道部分地段斷面不規(guī)整、支護(hù)復(fù)雜，甚至冒落、片邦，致使這些地段風(fēng)流受阻、通風(fēng)不暢、通風(fēng)壓力損失較多。要加強(qiáng)礦井總回風(fēng)道的維護(hù)和管理，對冒頂、片幫和積水處要及時(shí)處理。井道管理要做到無雜物、無淤泥、無片幫，保證有效通風(fēng)。在可能的條件下盡量不要使成串的礦車長時(shí)間地停留在主要通風(fēng)井道內(nèi)，以免阻擋風(fēng)流，使通風(fēng)狀況惡化。

④盡量縮短井道長度，對不用的廢棄巷道進(jìn)行封閉處理。在風(fēng)筒或通風(fēng)機(jī)的空氣入口處安裝集風(fēng)器，在空氣出口處安裝擴(kuò)散器。

通過煤礦通風(fēng)阻力的準(zhǔn)確測定，可以獲得煤礦井巷通風(fēng)情況基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，便于摸清現(xiàn)有情況下通風(fēng)系統(tǒng)阻力分布情況，積極對煤礦現(xiàn)有的通風(fēng)情況進(jìn)行改革，有利于節(jié)省因通風(fēng)阻力而產(chǎn)生的不必要的成本，減少因通風(fēng)阻力而造成的能耗，為煤礦帶來更大的效益

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