安平煤礦礦井通風阻力測定報告2

1、水城縣紅巖鄉(xiāng)安平煤礦礦井通風阻力測定報告告2011 年度1. 概述1.1 礦井概況及通風系統(tǒng)現(xiàn)狀 安平煤礦位于六盤水市水城縣紅巖鄉(xiāng)，屬水城縣管轄。其地理座標：東經(jīng)105° 11 17 105° 12 17，北緯 26° 14' 57 26° 25 48。安平煤礦位于水城縣紅巖鄉(xiāng)，北距六盤水市 58km，距水城電廠73 km。公路運輸較為 方便。安平煤礦礦區(qū)范圍由5個拐點坐標圈定，礦區(qū)面積約1.1322km2,開采深 度由1150米至800米標高，礦井設計生產(chǎn)能力為15萬t/a?？刹擅簩佑?#、3#、 4#層，共3層煤，煤層平均傾角為78°

2、;，礦井設計資源/儲量289萬t,設計可 采儲量為231萬t，礦井服務年限約為11年。礦井采用中央并列式通風,主斜井、副斜井進風,回風斜井回風；通風方 法為機械抽出式，礦井總風量 33m3/s。主要通風機選用同性能的抽出式防爆礦用對旋軸流式，通風機型號：FBCDZM16,共2臺，分別是1臺工作，1臺備用；額定風量：28.362.8m3/s靜壓： 7022650Pa,電機功率：2X 75Kw。生產(chǎn)布置及風量分配情況：礦井有一個炮采工作面（ 1201采面），同時布置 兩個掘進工作面（ 1202回風石門和外水倉）。煤層傾角平均 78°左右，采用走 向長壁后退式采煤方法，柔性掩護支架支護 ,

3、 柔性掩護支架為四邊形 11#工字鋼 結構，掩護支架選用下口內空2.2m規(guī)格型號。1201 采煤工作面利用風井通風機機械抽出負壓式通風， 通風線路為：主（副） 斜井1201運輸石門1201運輸巷 1201采煤工作面1201回風巷1201回 風斜巷回風斜井引風道地面。風量660m3/min，工作面風速2.7m/s。1202 回風石門新鮮風流經(jīng)主斜井 1201 運輸石門（局扇、風筒） 1202 回風石門掘進工作面 1201 回風石門回風通道回風斜井引風道地面。 風量 250m3/min ，風速 0.6m/s。水倉掘進工作面新鮮風流經(jīng)主斜井T主井底車場T主井底車場通道（局扇、 風筒）-水倉掘進工作面

4、-回風井底通道-回風斜井-引風道-地面。風量240m3/min ，風速 0.57m/s 。2、礦井通風阻力實際測定、計算及分析2.1 、通風阻力測定的目的礦井通風阻力測定是礦井通風技術管理的一項重要內容，其主要目的在于：（ 1）了解礦井通風系統(tǒng)的阻力分布情況；（ 2）為生產(chǎn)礦井通風系統(tǒng)優(yōu)化和合理配風提供基礎資料和參數(shù)；（ 3）為礦井井下災害防治和風流調節(jié)提供必要的基礎資料；（ 4）為保證礦井的正常生產(chǎn)和增產(chǎn)提效提供依據(jù)；（ 5）為礦井通風能力核定提供基礎參數(shù)。2.2 、通風阻力測定的技術依據(jù)及方法2.2.1 、測定的技術依據(jù)煤礦安全質量標準化標準及考核評級辦法 2010 年礦井通風阻力測定方法

5、 MT/T 440-1995MT/T440-1995煤礦安全規(guī)程 （2010 版）第 119 條規(guī)定：“新井投產(chǎn)前必須進行 1次礦井 通風阻力測定，以后每 3 年至少進行 1 次，礦井轉入新水平生產(chǎn)或改變一翼通 風系統(tǒng)后，必須重新進行礦井通風阻力測定。2.2.2 、測定方法本次測定采用氣壓計基點測定法。基點法是將一臺氣壓計放在井上或井下 某基點處，每隔一定時間測取氣壓讀數(shù)并記錄測定時間以監(jiān)測地面大氣壓力的 變化，進而對井下測定的氣壓數(shù)據(jù)進行校正；另一臺氣壓計沿事先選好的路線 逐點測定氣壓值并記錄測定時間。采用基點法測定時兩測點間的通風阻力計算公式為:2h1、2 =(P 1 R) (P 0,1

6、R,2 ) +( -1-22扌）+乙碗，（1）式中:hi、2分段阻力，Pa;i, P2分段巷道起點和末點的絕對靜壓，Pa;0,1 ,Po,2分段巷道起點和末點基點絕對靜壓，Pa;p 1,P 2分段巷道起點和末點的空氣密度，Kg/m3;i, V2分段巷道起點和末點的風速，m/s;重力加速度，m/s2;i,乙一一分段巷道起點和末點的標高，nr空氣物理參數(shù)溫度計、空壓盒測量各測點空氣的干、濕溫度計絕對靜壓,根據(jù)以上參數(shù)可以查表得出濕空氣相對濕度及水蒸氣壓力，然后按式（2）計算出空氣密度。Pp=0.003484 B 0.00134,g 273.15g 273.15(2)式中:空氣密度，Kg/m3;干球

7、溫度，C；P水蒸氣分壓力，Pa;大氣壓力，Pa。、測定時間：二O一年十月二十五日。2.3、通風阻力測定的準備工作礦井通風阻力測定是一項細致的技術工作，首先，組織參測人員的培訓， 其次，做好所用儀器儀表的檢修校正和有關圖表資料的準備，詳細了解井下巷 道的狀況、通風設施和通風情況等。2.3.1 、圖紙資料為做好礦井通風資料測定工作，測前要收集礦井開拓開采工程平面圖、通 風系統(tǒng)圖、采區(qū)布置圖以及地質測量標高圖，收集井下通風設備、設施的安裝 布置情況，生產(chǎn)作業(yè)輪班情況，礦井瓦斯涌出情況，以及通風報表、主要通風 機運轉、井下漏風、井巷規(guī)格尺寸、礦井自然通風等資料。根據(jù)有關圖紙和巷 道布置繪出礦井風網(wǎng)圖，

8、風網(wǎng)圖既要反映礦井的實際情況同時又允許進行適當 的簡化。因此要詳細了解井下巷道的實際分合情況、風量大小、通風設備和通 風構筑物的位置以及其它生產(chǎn)設備的安裝使用情況。風網(wǎng)圖既是通風阻力測定 的藍圖，也是上機解算的依據(jù)，要認真做好節(jié)點的合并和取舍，節(jié)點編號應與 原圖一致，要求風網(wǎng)圖中的節(jié)點既能在通風系統(tǒng)圖中找到，也能在井下準確定 位。對較復雜的風網(wǎng)應考慮繪制風網(wǎng)圖和選擇阻力測定路線與測定點同步進行。2.3.2 、確定測點和選擇測定路線1）測點布置選擇測點的條件是由這些測點構成的風網(wǎng)應能反映礦井巷道系統(tǒng)的實際狀 況，測點應有準確的標高，兩測點之間不易太近，否則難以準確測定兩測點之 間的阻力。井下測點

9、要做出明顯的編號標記。為了取得可靠的測定數(shù)據(jù)，在上述測定路線的風流分岔點之前或后及局部 阻力大的地點前后均布置了測點，測點的位置選擇在巷道支護完好、斷面規(guī)整、 前后無雜物、風流穩(wěn)定的斷面內。2）測定路線一般一個測組每班測20個測點為宜。要合理選擇測量路線，一是測定的行 程要盡量短，二是要使標高差較大的測段兩端測點的測定時間盡量接近，以免 地面氣壓隨時間變化產(chǎn)生較大的誤差。根據(jù)上述原則和本礦的具體情況，經(jīng)過 分析確定如下主要測定路線：回風斜井一一一水平回風繞道一一1201回風石門一一1201回風斜巷一一 1201回風巷一一1201工作面一一1201運輸巷一一1201運輸石門一一主斜井。測定路線及

10、測點位置見通風系統(tǒng)圖所示。233、記錄表格通風阻力測定的數(shù)據(jù)量大，井下巷道情況復雜，為完整、準確地記錄各類 測定數(shù)據(jù)和有關情況，應準備以下記錄表格：(1)基點氣壓變化記錄表(2)井下測定記錄卡(3)測點數(shù)據(jù)匯總表(4)井巷規(guī)格表、儀表與用具一個測組的儀表與用具測試儀器儀表名稱、型號及生產(chǎn)廠家表1-1儀表或用具名稱型號數(shù)量生產(chǎn)廠家備注空盒氣壓計DYM2長春氣象儀器廠/高速表CFJ252遼寧鞍山市佳如礦用光學有限公司中速表DF/V 42遼寧鞍山市佳如礦用光學有限公司微速表DF/V 32遼寧鞍山市佳如礦用光學有限公司溫濕度晴雨表TY 93-1 型2天津氣象儀表廠30米皮尺/2/機械秒表/2上海星鉆秒

11、表有限公司235、參測人員組織分工為搞好阻力測定工作，測前應對參測人員進行培訓，使參測人員了解通風阻力測定的目的、意義，測定方法與儀器的操作使用以及測定注意事項，充分 發(fā)揮參測人員的主動性，同時要對參測人員提出明確要求、下達任務，以便有 組織、有計劃、有秩序地，高質、高效完成測定工作。測定人員劃分為4個小組，各組之間明確分工、密切合作。(1) 基點組12人每隔5分鐘測一次氣壓，認真記錄；(2) 井下測壓組23人負責測定氣壓、溫濕度、測點風速并量取測點頂、底頂垂高，氣壓計要指 定專人讀數(shù)與攜帶；(3) 測風組3人包括測風員12人，負責測點附近相關巷道的風速和斷面測量并做臨時記錄；(4) 指揮組2

12、人包括組長1人負責指揮、調度全測組人員的活動；向導 1人負責領路與找 測點；專職記錄1人負責記錄全部測量數(shù)據(jù)、繪制測點附近相關巷道的布置， 各巷道的風向，測風點的位置與編號以及其他需要記錄和注明的內容。2.4、通風阻力測定的具體要求、氣壓計的位置及讀數(shù)在通風阻力測定過程中，將氣壓計放在實際測點位置處，即巷道交叉點處。、斷面和風量測量在通風阻力測定中，對測點周圍的所有巷道均應選擇斷面規(guī)整處測定巷道 風速以求風量，同時要認真量取巷道斷面。按上述要求，風網(wǎng)中所有巷道都將 進行三次測風，根據(jù)三次測風結果確定巷道平均風量。測定巷道風速時每個斷 面至少測三次，誤差不超過 5%時取平均值。阻力測定中風量的誤

13、差除因附近巷道風門開啟等偶然因素影響外，斷面測 量不準是其主要原因。對巷道斷面和周界采用下面公式計算：三心拱斷面：S=b(H 0.073b)m2;周界：P=4.1 S (3);半圓拱斷面：S=b(H 0.11b)m2;周界：P=3.84.、s (4);式中：S巷道斷面面積，2m;H 巷道斷面咼度，mb 巷道斷面寬度，、監(jiān)測地面氣壓變化地面大氣壓力變化會傳到井下，影響測定結果。一般按線性關系考慮地面 氣壓變化引起井下測點變化值的傳遞。為減少阻力測定過程中的干擾，通常選擇非生產(chǎn)班和晴天氣壓較為穩(wěn)定。同時要掌握測點附近風門的開關，運輸設備的移動，自然風壓的變化等對測定 結果的影響。圖1-2測通風阻力

14、時礦井通風系統(tǒng)圖圖1-3 測通風阻力時礦井通風網(wǎng)絡圖地面大氣壓監(jiān)測數(shù)據(jù)表見表1-22.5、通風阻力測定原始數(shù)據(jù)如圖1-2所示為礦井通風系統(tǒng)平面圖，根據(jù)測點確定的原則，在通風系統(tǒng)平面圖上確定了 14個測點。通過以上充分準備，由于礦井系統(tǒng)較為簡單，于2011年10月25日為期一天的阻力測定，地面基點監(jiān)測大氣壓變化的實測數(shù)據(jù)見表1-2所示地面基點大氣壓變化實測數(shù)據(jù)表表1-2時間地點大氣壓（Pa）記錄人備注2011年10月25日8時30分副斜井口829502011年10月25日8時35分副斜井口829002011年10月25日8時40分副斜井口829002011年10月25日8時45分副斜井口8295

15、02011年10月25日8時50分副斜井口829502011年10月25日8時55分副斜井口829502011年10月25日9時0分副斜井口829502011年10月25日9時05分副斜井口829002011年10月25日9時10分副斜井口829502011年10月25日9時15分副斜井口829502011年10月25日9時20分副斜井口829002011年10月25日9時25分副斜井口829502011年10月25日9時30分副斜井口829002011年10月25日9時35分副斜井口829002011年10月25日9時40分副斜井口829002011年10月25日9時45分副斜井口82950

16、2011年10月25日9時50分副斜井口829502011年10月25日9時55分副斜井口829002011年10月25日10時0分副斜井口829502011年10月25日10時05分副斜井口829502.6、通風阻力測定數(shù)據(jù)處理的數(shù)學原理對以上阻力測定的測點實測數(shù)據(jù)和地面基點監(jiān)測大氣壓變化的實測數(shù)據(jù)進 行計算機處理，數(shù)學處理的計算機數(shù)學模型如下。261 、風流大氣熱力參數(shù)計算的數(shù)學模型1）對應于溫度t的飽和蒸汽壓力PsPs610.6 exp12.27237.15(Pa)(5)式中：一一溫度，C（未特別說明下同）；P s分別對用于t的飽和水蒸氣分壓力，Pa。2）空氣含濕量的計算（1）飽和含濕量

17、ds（ w） °.622ps（ w）（Kg/Kg 干空氣） （6）（P Ps（ w）式中：tw溫度，C（未特別說明下同）；P 大氣壓力，Pa（未特別說明下同）。（Kg/Kg干空氣）（2）含濕量3）水蒸氣分壓力PPd p(Pa)(8)622 d4)空氣密度d 0.001ds( w)(597.30.441 w)0.24(w)(597.3 0.441 )287P15(0黑)(罰)(9)、兩測點間的通風阻力計算公式見式（1）263、測點附近各分支的通風風量計算公式在通風阻力測量過程中，對測點周圍的所有分支巷道均應選擇斷面規(guī)整處測定巷道風速以求風量，如圖1-1所示，同時要認真量取巷道斷面。所有

18、巷道 風速均應進行三次測風，根據(jù)三次測風結果確定巷道平均風量。巷道平均風量計算公式為：(10)Q=SV式中：s巷道斷面積，m；V巷道平均風速，m/s。阻力測定中風量的誤差除因附近巷道風門開啟等偶然因素影響外，斷面測 量不準是其主要原因。由于礦井大多數(shù)巷道為直角梯形巷道，算法較為方便,計算方法不單獨列出；部分巷道屬半圓拱、三心拱巷道，采用式（3）、式（4）計算（各點的斷面面積、風量詳見礦井通風系統(tǒng)圖風量標注 ）礦井風量采用體積流量，其值隨空氣密度及礦井瓦斯涌出發(fā)生變化，故礦 井排風量大于礦井進風量。為便于風網(wǎng)內的風量平衡，各風量測值均換算為標空氣密度為1.2kg/m3時的準狀況下的風量，即大氣壓

19、為 82kpa,溫度為15C,風量Q :pQ 丁0=°.05138273q0(11)式中：q° 實測風量，m/s ；P巷道兩端測點的絕對壓力平均值,若壓力單位采用mmHg則上式中的數(shù)值應為0.3855 ;巷道中空氣的平均溫度，C。、各巷道分支的風阻計算公式為了了解各巷道分支的支護狀況，同時為通風系統(tǒng)分析提供基礎參數(shù)，在 通風阻力測量的基礎上，應將各巷道分支的風阻參數(shù)和摩擦阻力系數(shù)計算出來， 其計算公式如下：各巷道分支的風阻：R2二二n s7m3(12)Q2式中：hi2、Q2分別為分支巷道1、2之間的通風阻力和風量，計算公式見上，Pa、rt/s ；265、通風系統(tǒng)自然風壓計算

20、公式整個通風系統(tǒng)的進風巷道和回風巷道存在標高差，同時存在著密度差，則 必然存在著由于標高差和密度差所帶來的自然風壓。對于煤礦通風系統(tǒng)來說，由于回風系統(tǒng)溫度高、濕度大，并且常年不變， 因此，大多數(shù)煤礦通風系統(tǒng)的自然風壓均是幫助通風機工作，在冬季自然風壓 較大，夏季自然風壓較小。自然風壓hn計算公式如下：hn =gZ(進一回)(13)式中：g重力加速度，m/s2;巷道的平均密度，Kg/m3;z井的深度，m根據(jù)以上計算方式可得：礦井自然風壓 hn 9.8 (1104 935) (1.231 1.125)175.56 (Pa)、全礦井阻力測定的精度檢驗由于儀表精度、測定技巧和各種因素的影響，測定時總會

21、發(fā)生各種誤差。 如果這些誤差是在允許范圍以內，那么測定結果是可用的。為此，在測定資料 匯總計算以后，應對全系統(tǒng)測定結果進行檢查效驗。1)風量檢驗根據(jù)流體連續(xù)特性，在空氣密度不變的條件下，流進匯點的風量，應大于 流出匯點的風量（主要因素是巷道的瓦斯涌出量及綜采工作面的低負壓抽放影 響）。貝y在重要的風流匯合點檢驗流入和流出該匯點的風量，其誤差不應超過 風表的允許誤差值。2）阻力檢驗利用主要通風機風壓、速壓、自然風壓和從礦井進風口至通風機入風口之 間的主干測定路線通風阻力的相互關系，進行檢驗，其精度檢驗公式如下:(14)hs h hnh-100% V 5%hs h h-式中:檢驗精度，%hs 主要

22、通風機風峒處測點的靜壓，Pa;h 主要通風機風峒處測點的速壓，Pa;h-礦井自然風壓，Pa;h 主干測定路線各支路通風阻力之和，Pa。2.7、通風阻力測定計算機處理結果從井巷布置分析，主、副斜井及總回風斜井基本在同一標高，自然風壓對主要通風機的作用較小。在此，不作詳細的說明。各測點空氣基本參數(shù)測定及計算結果表表1-3測點編號溫度c濕度%大氣壓Pa備注115678260021662826503165882650415.576827005147582700614768275071668828008176582850916658250010176782600111675826001215.56982

23、7001316718275014167582800通風阻力測定計算結果表表1-4巷道名稱支護方式巷道長度m凈斷面m 2凈周長m摩擦阻力風阻卩風量m 3/s通風阻力Pa序號24(n m / m )1主斜井錨噴1506.39.50.009410.0541817.3752r 1201運輸石門錨噴1606.3:9.50.009410.0571716.53131201運輸巷金支705.049.20.015680.079119.54441201切眼金支604.2 :9.40.015680.1191114.44351201回風巷金支505.049.20.015680.056116.8176r 1201回風斜

24、巷錨噴1606.39.60.009410.079116.99471201回風石門錨噴606.39.60.009410.076176.2658:一水平回風通道錨噴506.3 9.60.009410.013185.8539回風斜井錨噴27579.80.009410.0743380.51610引風道混凝土碹204.27.80.009710.0203525.04611局部阻力按5%考慮9.46912合計198.8532.8、通風阻力測定的計算機處理結果分析根據(jù)礦井通風阻力測量數(shù)據(jù)以及計算處理結果，本次通風阻力測量及其結果具有以下特點和結論：2.8.1 通風阻力測定結果的風量測定檢驗和阻力測定檢驗1）風

25、量測定檢驗每個節(jié)點的風量測定結果均是平衡的，這在每個節(jié)點的風量測定 過程中均進行了校核，如果節(jié)點的風量測定結果不平衡，必須重新測 量，直到平衡為止。2）阻力檢驗當通風系統(tǒng)主干路線通風阻力測定完畢后， 在通風機房讀取主要 通風機風壓和速壓，利用主要通風機風壓、速壓、自然風壓和從礦井 進風口至通風機入風口之間的主干測定路線通風阻力的相互關系，進行檢驗。礦井的精度檢驗如下：225 192175.56 198.853225 192175.56X 100%=4.65%： 5%通過測定計算，礦井通風系統(tǒng)總阻力為 198.853Pa;誤差滿足工程要求。3 ）誤差產(chǎn)生的主要原因 在測定過程中，風門開啟造成風流

26、不穩(wěn)定是引起測定誤差的主要原因。個別測點風流不穩(wěn)，氣壓讀數(shù)波動較大，造成讀數(shù)誤差。 標高值誤差。2.8.2 礦井風阻及等積孔h228R=198.853 +35=0.162 (n s/m ) <0.35 QAc=1.19 Q =1.19 X 35+( 198.853) 1/2 =2.95 (m)礦井通風難易程度屬于較容易的礦井。2.8.3 通風系統(tǒng)阻力分布情況及分析根據(jù)礦井通風阻力測定數(shù)據(jù)以及計算機處理結果，可知礦井進風段、用風段(含局部阻力)和回風段通風阻力的對比結果，見表1-3所示。礦井通風系統(tǒng)進風段、用風段及回風段通風阻力對比結果表表1-3通風路線巷道長度(m通風阻力(Pa)所占比例

27、(%進風段35057.8930.6用風段15013.817.3回風段530117.6862.1從表中可見，礦井通風阻力分布屬于典型的大型生產(chǎn)穩(wěn)定時期的 分布狀態(tài)，較為合理。當然主要的通風阻力集中在回風段，進風段： 用風段：回風段的阻力分配比為 30.6 : 7.3 : 62.1，根據(jù)現(xiàn)場觀測， 造成回風段的阻力較高的主要原因是巷道斷面狹小、不規(guī)正。因此， 應注意維護回風巷道的斷面和支護狀況， 減少回風段的通風阻力，使 礦井通風系統(tǒng)處于一個良好的狀態(tài)， 對于保證礦井安全生產(chǎn)，提高礦 井產(chǎn)量提供良好的通風條件。同時應該注意保持目前的通風狀態(tài)，實 現(xiàn)礦井生產(chǎn)的安全可持續(xù)發(fā)展。表1-4為通過阻力測定所

28、確定的整個礦井通風路線中除了人為調風增加實施阻力外的阻力較大的通風路段， 該測定結果可結合實際作為改善通風現(xiàn)狀，增強通風效果的依據(jù)。通風路線中阻力較大的通風路段（人為因素除外）表1-4巷道名稱始 占 八、始點 風速m/s密度Kg/ m3末 點 八、末點 風速 m/s密度Kg/ m3斷面2m周 界m長度m風量m/m in通風阻力Pa風阻Kg/mi1201采面52.41.1671.741.125.09.648066013.80.39284礦井通風系統(tǒng)的有效風量、內部漏風和外部漏風分析根據(jù)回風井通風機的風機房水柱計讀數(shù)：225Pa;對應的通風機風量為：2080m/min ;另外，根據(jù)礦井通風系統(tǒng)風量測定和通風阻力測定的實測數(shù)據(jù)表 及其計算結果表3、表5，進入回風斜井的風量為1980nVmin，因此 可計算出回風井通風系統(tǒng)的外部漏風量為lOOnVmin。2.8.5根據(jù)通風系統(tǒng)的阻力測定對通風系統(tǒng)現(xiàn)狀的評價從以上風量測定檢驗和阻力測定檢驗結果可見，本次測定結果是可靠可信的，是符合于實際的，完全可以作為現(xiàn)場實際的通風安全管 理工作的理論依據(jù)。根據(jù)礦井通風阻力測量數(shù)據(jù)以及計算結果，通風系統(tǒng)的總阻力為198.853Pa，通風風量為2080rr/min。對比于主通風機測試的性能曲 線，整個礦井通風系統(tǒng)和主通風機之間匹配較為合理，均處于合理工作范圍內。從礦井通風阻力的實