通风阻力测定报告.docx
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通风阻力测定报告
新密市 xxxx 有限公司
通 风 阻力 测 定 报 告
河 南 理 工 大 学
二 00 八年四月
新密市 xxxx 有限公司
通 风 阻力 测 定 报 告
引言 ..................................................................................................................1
1 矿井概况 .......................................................................................................3
2 矿井通风阻力测定 .......................................................................................5
2.1 测定路线的选择与测点布置 ..............................................................5
2.1.1 测定路线的选择原则 .................................................................5
2.1.2 测定路线的确定 .........................................................................5
2.1.3 测点布置 .....................................................................................5
2.2 测定方法与仪器仪表 ..........................................................................5
2.3 测定数据的整理与计算 ......................................................................6
2.3.1 井巷断面尺寸的计算 .................................................................6
2.3.2 空气密度计算 .............................................................................6
2.3.3 测点风速风量计算 .....................................................................7
2.3.4 测定段位压差及矿井自然风压计算 .........................................8
2.3.5 通风阻力计算 .............................................................................8
2.3.6 巷道风阻值计算 .........................................................................9
2.3.7 巷道摩擦阻力系数计算 .............................................................9
2.3.8 测定结果整理计算表 ...............................................................10
3 通风阻力测定结果分析与建议 .................................................................11
3.1 阻力测定精度的评价 ........................................................................11
3.2 矿井通风阻力分布状况 ....................................................................12
3.3 矿井等积孔与风阻 ............................................................................12
3.4 矿井风量分配 ....................................................................................13
3.5 通风阻力测定结论 ............................................................................14
3.6 存在问题及建议 ................................................................................15
I
附件 1——矿井通风阻力测算表 .................................................................20
附件 2——矿井通风系统图和网络图 .........................................................20
II
引言
煤矿井下生产包括采煤、掘进、提升、运输、通风、排水等多个生
产环节,通风是整个生产环节中保障矿井安全生产的一个重要环节。
众所周知,受生产条件的制约,矿井井下自然灾害严重,伤亡事故
较多。
而及时、准确地获得和控制全矿井通风环境技术参数,则是实现
安全生产和提高生产效率的重要保障。
一个良好的矿井通风系统是保证矿井安全高效生产的前提与基础。
矿井通风系统是由通风机装置、通风网络及各种通风设施等所组成的。
而通风系统是否合理,与通风机装置的性能及与之匹配的井下网络系统
有着密切的关系。
要保证矿井通风系统处于良好的运行状态,就必须使
矿井主要通风机在最佳工况点运行,就必须掌握全矿井井下通风网络中
的各种通风基础技术参数。
全矿井通风阻力指的是由井筒、巷道及通风构筑物构成的通风网路
所产生的通风总阻力,它是衡量矿井通风能力的重要指标,影响矿井通
风阻力大小的因素很多,有井巷断面的大小、井巷支护状况、通风距离
的长短、井下分区网络布置的合理性及风量调节方法的合理性等诸多因
素。
随着矿井开采过程的变化,矿井通风阻力的大小和分布也会发生变
化。
因此,经常了解和掌握矿井通风阻力大小和分布状况,是进行矿井
通风科学管理、风量调节和通风设计的根本依据。
所以,《规程》第 119
条明确规定:
新井投产前必须进行 1 次矿井通风阻力测定,以后每 3 年
至少进行 1 次。
矿井转入新水平生产或改变一翼通风系统后,必须重新
进行矿井通风阻力测定。
通过矿井通风阻力测定,可以达到下列目的:
(1)了解通风系统中阻力分布情况,发现通风阻力较大的区段和
地点,了解矿井井巷的维护状况,了解矿井通风能力与潜力,便于正确
0
调节风量以满足生产的需要,确保矿井通风系统经济合理地运行;
(2)提供紧密结合矿井实际的井巷通风阻力系数和风阻值,使通
风设计与计算更切合实际,使风量调节有可靠的依据;
(3)为调节风压法控制火灾提供必须的基础资料,使这一方法的
应用更合理、有效;
(4)为发生事故时制定灾变处理计划提供重要的基础资料;
(5)为矿井通风自动化及矿井通风系统优化、改造提供基础数据
等。
1
1 矿井概况
新密市 xxxx 有限公司,位于新密市牛店镇, 属资源整合矿井,
由统成煤矿和三基煤矿整合而成。
该矿技术改造初步设计已于 2005
年 12 月由义马广宇工程设计咨询有限责任公司编制完成,矿井设计
生产能力为 0.15Mt/a。
矿井目前已具备一个回采工作面、两个掘进
工作面。
矿井提升、运输、通风、排水、供电、安全监测、防尘等
系统均能满足生产需要。
矿井开采二 1 煤层,煤层厚度为 4.5~13.1m,平均厚度 7.1m,
视密度 1.40t/m3。
矿区东西平均长 0.96km,南北平均宽 0.28km,面
积 0.291km2,保有储量 117.47 万吨,可采储量 74.34 万吨,矿井服
务年限 4.1 年。
该矿井采用三立井单水平上下山开拓方式。
中央并列式通风系
统,抽出式通风方式;主、副立井进风,回风立井回风;采用采煤
工作面运输巷进风,回风巷回风的“U”形全负压回风系统;掘进工
作面采用局部通风机压入式供风(风机型号 YBT-51,功率:
11kw),
回风直接进入回风巷,井下通风系统完好。
主、副、回风井均为立井,其中:
主立井井筒直径 3.2m,净断
面积 8.04m2,安装一对 1.0t 罐笼,担负矿井提煤及辅助进风等任务。
副立井井筒直径 4.6m,净断面积 16.6m2,装备一对 1.0t 非标矿车单
层罐笼,担负矿井矸石提升、下料、上下人员及进风任务。
回风井
井筒直径 2.2m,净断面积 3.8m2,担负矿井回风任务。
回风井口附近安装两台主扇风机(一备一用),风机型号为
FBCDZ№15。
目前,矿井的总进风量 1680m3/min,有效风量
1470m3/min,总回风量 1890m3/min,风机排出风量 1968 m3/min,实
测矿井总阻力 702.8Pa,等积孔 1.25m2,矿井通风难易程度属中等。
2
根据该矿井鉴定资料,矿井相对瓦斯涌出量 3.81m3/t,绝对涌出
量 0.53m3/min,为低瓦斯矿井,煤尘具有爆炸性,二 1 煤层自燃倾
向为Ⅲ类,属不易自燃煤层。
该矿装配了“KJ95N”型矿井安全监控
系统,设中心主机 2 台(一用一备),具有断电和馈电状态、监控、
报警、显示、存储和打印功能,另有备用电源。
该矿采用走向长壁后退式,放顶煤采煤法,回采工作面采用爆
破落煤,选用 DZ22-25/100 型单体液压支柱和 л 型钢梁支护,全部
垮落法管理顶板。
矿井支护:
主、副、回风井井筒均采用砼碹、总进风大巷为半
圆拱 U 型钢支护,总回风大巷为半圆拱 U 型钢和梯形木棚混合支护,
工作面运输巷和回风巷均为梯形木棚支护。
巷道的净断面、净宽、
净高均满足了行人、运输、通风的要求。
3
2 矿井通风阻力测定
2.1 测定路线的选择与测点布置
2.1.1 测定路线的选择原则
(1)有并联风路中应选择风量较大且通过回采工作面的主风流
风路作为测定路线。
(2)择路线较长且包含有较多井巷类型和支护形式的线路作为
测定路线。
(3)择沿主风流方向且便于测定工作顺利进行的线路作为测定
路线。
2.1.2 测定路线的确定
根据本矿通风系统的具体情况,选择的测定路线为:
主测路线:
副井→运输大巷→下山皮带巷→12020 工作面运输
巷→12020 工作面→12020 工作面回风巷→下山轨道巷→东翼回风巷
→总回风巷→风井。
2.1.3 测点布置
根据矿井通风阻力测定测点布置的一般原则,本次测定测点的
具体布置情况,详见附图 1、附图 2。
附图 1:
新密市 xxxx 有限公司通风系统示意图(2008.4)
附图 2:
新密市 xxxx 有限公司通风网络图(2008.4)
4
2.2 测定方法与仪器仪表
本次测定采用基点法,即用一台精密气压计放在主井井口,另
一台同型号的精密气压计在井下风路中的测点进行测定静压的方法。
所用的仪器仪表有:
BJ-1 型精密气压计2 台
DHM-2 型通风干湿球湿度计1 台
风表2 块
秒表1 块
皮尺2 个
2.3 测定数据的整理与计算
2.3.1 井巷断面尺寸的计算
梯形:
S=HB(2.1)
U = 4.16 S
(2.2)
半圆拱:
S = B(h + 0.39B) = B(H - 0.11B)
U = 2H +1.57B = 3.84 S
(2.3)
(2.4)
式中:
S——井巷断面积,m2;
B——巷道宽度(梯形为平均宽,即上底加下底除以 2),
m;
H——巷道高度,m;
U——巷道周长,m。
5
2.3.2 空气密度计算
ρ = 0.003484
(1-
T P
)
(2.5)
式中:
ρ——空气密度,kg/m3;
P——空气绝对静压,Pa;
ϕ ——空气相对湿度;%;
Psat——饱和水蒸气分压力,Pa;
T——绝对温度,K,(T=273+td);
td——干球温度读数,℃。
2.3.3 测点风速风量计算
风表较正公式:
=
V真表 aV + b
(2.6)
式中:
V 真——表测风速,m/s;
V 表——表读数,m/s;
a,b——常数。
实际采用风表编号及较正公式分别为:
中速风表,V 真=0.896 V 表+0.204m/s
井巷实际风速:
V 实=K·V 表(2.7)
式中:
V 实——实际风速,m/s;
V 表——表测风速,m/s;
K——测风方法校正系数;
K =
S - c
S
6
(2.8)
式中:
S——实测断面,m2;
c——常数,正常取 0.4,巷中有皮带时取 0.8。
井巷风量:
Q=V 实·S(2.9)
式中:
Q——井巷风量,m3/s。
2.3.4 测定段位压差及矿井自然风压计算
测段 A-B 的位压差计算:
∆hz =
ρA + ρB
2
g
(Z A - ZB )
(2.10)
式中:
∆hz ——两测点的位压差,Pa;
Z A , ZB ——两测点的标高,m;
ρA , ρB ——两测点的空气密度,kg/m3;
g——重力加速度,取 9.8m/s2。
矿井自然风压计算:
H N =⎰ ρ ⋅ g ⋅hz = ∑ (∆hz )
式中:
H N ——矿井自然风压,Pa。
2.3.5 通风阻力计算
两测点 A-B 间的通风阻力 h 阻 AB 为:
h阻AB =∆hs + ∆hz + ∆hv
式中:
h阻AB ——两测点 A-B 间的通风阻力,Pa;
∆hs ——两测点 A-B 间的静压差,Pa;
∆hs =PA - PB + ∆P
(2.11)
(2.12)
(2.13)
式中:
PA,PB——A,B 两测点上仪器的读数值,Pa;
7
∆P ——仪器的基准及变档差值校正,Pa;
∆hv ——两测点 A,B 间的速压差,Pa;
1
2
(2.14)
式中:
VA,VB——A,B 两测点断面上的平均风速,m/s。
主测路线上的矿井通风总阻力为:
h阻测 =∑ h阻AB
式中:
h阻测 ——矿井通风总阻力,Pa。
2.3.6 巷道风阻值计算
巷道风阻值由下式计算
(2.15)
RAB =
hAB
QAB2
(2.16)
式中:
RAB——巷道实测风阻值,NS2/m8;
hAB——实测巷道 AB 段的通风阻力,Pa;
QAB——通过巷道的平均风量,m3/s。
2.3.7 巷道摩擦阻力系数计算
对于实测巷道的摩擦阻力系数由下式计算
α =
RS 3
LU
(2.17)
式中:
α ——实测巷道的摩擦阻力系数,NS2/m4;
S——实测巷道的断面积,m2;
L——实测巷道的长度,m;
U——实测巷道断面的周长,m。
同时为便于与同类巷道相互比较,以及为计算或设计后期通风
8
系统,需要将实测的α 换算为标准状态下的值,其换算公式如下所
示:
α标 =
1. 2α
ρ
(2.18)
式中:
α标 ——标准状态下(ρ=1.2kg/m3)巷道的摩擦阻力系数,
NS2/m4;
α ——实测巷道的摩擦阻力系数,NS2/m4;
ρ——实测巷道的空气密度,kg/m3;
h 阻 AB——主测路线上各段间的通风阻力,Pa。
2.3.8 测定结果整理计算表
矿井通风阻力测定结果详见附录中各表。
附表 1精密气压计测压数据表
附表 2空气密度测算表
附表 3测点断面尺寸与风速风量测算表
附表 4矿井各段位压与速压测算表
附表 5矿井通风阻力测定汇总表
9
3 通风阻力测定结果分析与建议
3.1 阻力测定精度的评价
主测路线实测矿井通风总阻力:
h阻测 =∑ h阻AB
式中:
h阻测 ——实测矿井的通风阻力,Pa;
h阻AB ——实测巷道 AB 段的通风阻力,Pa。
主测路线实测阻力的相对误差:
∆h1 =⨯100%
h阻j
(3.1)
(3.2)
本矿为抽出式通风,根据矿井通风阻力与风机装置压力关系,
由风机房水柱计读数推算的矿井通风阻力 h阻j 为:
h阻j =Hs + H N = hs2 - hv2 + H N
(3.3)
式中:
Hs ——风机装置静压,Pa;
H N ——矿井自然风压,Pa;
hs2 ——风硐静压为 650Pa;
hv2 ——风硐中传压管处断面上的速压,Pa。
采用精密气压计测得新密市 xxxx 有限公司风井风硐内的静压
(地面大气压力减去由风硐内接皮托管至精密气压计测得风硐内的
静压)为 650Pa。
因此,由矿井通风阻力测定汇总表可得主测路线的精度为:
h阻测 =∑ h1- 2- 3- 6-K - 10- 11=702. 8Pa
hv2 = -81.16Pa
hN = ∑ h1-2-3-6K -10-11-1 = -51.87Pa
10
区段
点号
划分
长度(m)
阻力(Pa)
占总阻力百
分比(%)
百米阻力值
(Pa)
进风段
1-4
365.8
149.4
21.3
40.84
用风段
4-8
454
315
44.8
69.38
回风段
8-11
411
238.4
33.9
58.00
合计
1230.8
702.8
100
57.1
h阻j = hs2 - hv2 + H N = 650 + 81.16 - 51.87 = 679.29Pa
∆hj =
679.29 - 702.8
679.29
=3.3%
从上述测定结果可以看出,主测路线上阻力测定相对误差小于
5%,故本次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,可以作为矿井通风系统改造、优化和管理的依据。
3.2 矿井通风阻力分布状况
矿井通风阻力沿程分布状况如图所示。
矿井三段(进风段、用
风段、回风段)通风阻力的百分比情况见表 3-1。
表 3-1 矿井通风三段阻力分布情况
从阻力分布图和表 3-1 可以看出,新密市 xxxx 有限公司回风段
阻力占总阻力的 33.9%,未超过 50%,进风段的阻力所占的百分比为
21.3%,用风段的阻力占总阻力的 44.8%,从这些数值上来看,矿井
阻力分布基本合理。
从巷道百米阻力数值来看,用风段、回风段的
阻力较大,主要原因是巷道断面较小,支架变形造成的。
但总的说来,新密市 xxxx 有限公司的三段阻力分布状况基本合
理。
3.3 矿井等积孔与风阻
矿井等积孔计算公式:
11
项目
3
风量 Q(m /s)
3
备注 Q(m /s)
主井
8
副井
20
风井总回
31.5
风井风机排风量 32.8
工作面总风量
10
1 个采面
掘进面总风量
6×2
2 个局扇通风地点
硐室及其他地点风量
5.6
A=1.19
Q1
h
(3.4)
R=
h
Q22
(3.5)
式中:
A——矿井等积孔,m2;
Q1——矿井总进风量,m3/s;
Q2——矿井总回风量,m3/s;
h——矿井通风阻力,Pa。
矿井总进风量 28m3/s,其中副井总进风量为 Q=20m3/s,主井总
进风量为 Q=8m3/s,其通风阻力 h=702.8Pa,则矿井等积孔与风阻值
分别为:
A=1.19
28
702.8
=1.25m2
31.5
R=
702.8
2
=0.71ns2 / m8
从矿井等积孔、矿井风阻值来看,新密市 xxxx 有限公司的矿井
通风难易程度属中等。
3.4 矿井风量分配
矿井风量分配参见表 3-2。
表 3-2 矿井实测风量统计表
12
从表 3-2 可以看出,矿井总进风量为 28 m3/s,矿井总有效风量
为 24.5m3/s,矿井内部有效风量率为 87.5%。
根据风井的总回风量与风井风机排风量,计算出新密市 xxxx 有
限公司风井外部漏风率为 4.1%。
《煤矿安全规程》规定:
装有通风
机的井口必须封闭严密,外部漏风率在无提升设备时不得超过 5%,
有提升设备时不得超过 15%。
3.5 通风阻力测定结论
(1)阻力测定相对误差为 3.3 精度符合要求。
(2)新密市 xxxx 有限公司总阻力为 702.8,三段(进风段、用
风段、回风段)通风阻力的占总阻力的百分比分别为
21.3%、44.8%、33.9%,三段阻力分布基本合理。
(3)从矿井等积孔和风阻值来看,新密市 xxxx 有限公司风井
等积孔为 1.25m2,总风阻为 0.71NS2/m8,矿井通风难易程度为中等。
(4)矿井总进风量为 28m3/s,矿井总有效风量为 24.25m3/s,
矿井内部有效风量率为 87.5%。
(6)新密市 xxxx 有限公司外部漏风率为 4.1%,符合《煤矿安
全规程》规定。
3.6 存在问题及建议
(1)矿井内部分风门漏风较大,建议进一步加强通风管理,以
减少通风设施漏风,提高矿井有效风量率。
(2)部分风门的连锁装置出现故障,及部分风门关闭不严,建
13
议及时进行维护和加强对工人的教育培训。
(3)矿井部分巷道支护方式均为木棚支护,建议尽快更换巷道
支护方式。
(4)矿井的回风段,工作面进风巷的部分巷道支架变形,断面
较小,进风巷、回风巷阻力较大,建议尽快更换支护方式并及时进
行修复扩大断面,调节用风量,以减小通风阻力。
(5)建议在风机房安装风压传感器,以更直观的掌握矿井负压
的变化情况,科学的指导矿井生产。
14
时间
A 仪器 12#
B 仪器 21#
测点
读数
备注
测点
读数
备注
P 绝对值
2008 年 3 月 16 日 P 绝=98860
17 时 35
分
1
98850
1
98860
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