煤矿井下通风系统通风阻力测定分析

白 波

（山西汾西正令煤业有限责任公司，山西 孝义 032300）

引言

通风系统用以给井下作业面提供新鲜空气并带出井下瓦斯、粉尘等有害成分，通风系统安全可靠运行是实现煤炭高效回采的基础[1-3]。随着矿井采掘活动范围不断扩展，井下通风网络更趋复杂，对通风系统风阻测定并针对性进行优化可提高通风效率[4-5]。山西某矿采用中央并列式通风，矿井井下现阶段有2 个采区，开采的煤层瓦斯涌出量较小。为提高矿井通风效率，本文依据井下通风系统实际情况设计通风阻力测定路线，并根据风阻测定结果对通风阻力分布情况进行分析，以期能在一定程度上提升矿井通风保障能力。

1 工程概况

山西某矿设计产能240 万t/a，主采煤层包括有2#、2-1#、7#、11#煤层，现阶段矿井采掘活动集中在浅部的2#煤层。2#煤层厚度平均2.9 m，采用综采开采工艺，井下有一个生产面、一个备用面，煤层赋存稳定，顶底板岩层以灰岩、泥岩以及石灰岩为主。矿井采用抽出式通风方式，在回风井布置有2 台型号BK618-8-NO25 型（2×315 kW）通风机，矿井总进风量、总回风量分别为7 094 m3/min、7 188 m3/min。

为了更好地掌握矿井通风系统运行情况，为后续通风系统优化奠定基础，本文提出对井下通风系统阻力分布情况进行测定。

2 通风阻力测定分析

2.1 通风阻力测定方法确定

现阶段矿井常用的通风阻力测定方法有气压计法、压差计法两种。气压计法是在测风线路上1#、2#测点处采用测压胶管、风表、干球以及湿球温度计等对测点间的压力、风速以及温度等进行测定，通过带入相关公式计算求得两个测点间通风阻力[6-7]。气压计法是通过测定两个测点间的绝对静压差，再结合位压差、动压差等数据计算得到通风阻力。气压计法需要采用2 台气压计，一台布置在地面井口位置，测定数据作为基准，另外一台沿着预先设定路线、设定测点在井下移动。具体气压计法、压差计法两种通风阻力测定方法优缺点对比情况见表1 所示。由于矿井通风系统复杂、通风线路长，存在有较多的通风分支，为此根据矿井实际情况，采用气压计法对井下通风系统阻力分布情况进行测定。

表1 通风阻力测定方法优、缺点

根据采用的通风阻力测定方法需求，现场通风阻力测定时使用的设备包括有2 台气压计（型号JFY-1）、风速表（低、中、高速）、1 台干湿温度计（型号DH m2）、秒表型号（J9－2Ⅱ）、皮尺以及秒表。

2.2 测定路线

选择的通风路线应能反映井下实际情况，具体应满足风量大、线路长、通风阻力影响因素多等的线路。根据矿井实际情况，具体设定的侧风路线为：进风井→轨道大巷→辅助进风巷→14-1201 轨运输顺槽→切眼→14-1201 回风顺槽→回风巷→辅助回风巷→回风的巷→回风井口。在通风系统中测点应选择风流稳定、距风流汇合及交叉点远、标高位置确定的位置，根据矿井通风系统实际情况，具体确定23 个测点，具体布置见下页图1 所示。

图1 风阻测定路线

2.3 通风阻力测定结果分析

具体井下各个测点测定数据汇总结果见下页表2所示。

从表2 测定数据得出，在矿井选择的通风路线中通风阻力共计2 750.17 Pa，进风段、用风段、回风段通风阻力分别为411.79、833.23、505.15 Pa，各段通风阻力占比分别为15%、67%、18%。在矿井通风系统通风阻力分布中，用风段（14-1201 采面）通风阻力占比较高。整体来说，矿井通风阻力分布较为合理，未有明显的高阻区。

表2 测点数据测定结果

受到测量设备、人员操作数量度等因素影响，通风阻力测定结果存在有一定误差，为此，采用通风阻力实测值（Hs）、理论值（Hr）对通风阻力测定相对误差进行分析。具体计算公式为式（1）：

式中：δ 为通风阻力相对误差，%；Hs为实测值，Pa；Hr为理论值，Pa。

带入相关参数计算得到δ=3.6%，小于标准值5%，因此本次通风阻力测定结果精准度可满足有关要求。

2.4 通风阻力优化措施

根据本次通风阻力测定结果，建议矿井在后续生产过程中采取下述措施降低通风系统风阻，以便提升矿井通风效率。

1）定期组织专业技术人员对通风线路进行检查，并针对容易出现漏风位置进行封堵，强化通风风门、临时密闭以及永久密闭等检查，发现存在问题时及时进行修复。

2）对通风阻力较大区域进行整改，对巷道围岩变形较大区域进行修复，整齐码放巷道内材料、设备等。

3）简化矿井通风系统网络，及时对废弃的巷道进行封闭；强化井下局部通风管理，并依据现场实际需要对局部通风进行调整。

3 结语

随着矿井采掘活动范围增加、采深增大，矿井煤炭回采时粉尘、瓦斯等有害物质、气体等产生量呈增大趋势，通风系统是稀释、排出有害物质的主要方式。在矿井生产过程中根据相关规范、规定要求定期进行测风、分析井下通风阻力分布，并针对性开展通风优化对提高矿井生产安全保障能力具有重要意义。本文对山西某矿通风阻力进行测定，结果发现通风系统用风段风阻占为67%，风阻占比较高的主要原因是采面切眼斜长达到280 m；矿井现阶段通风较为容易。