冯家坝井通风阻力测定报告.doc

雅安市斑鸠井煤业有限责任公司总工办 矿井通风阻力测定报告雅安市斑鸠井煤业有限责任公司（冯家坝井）通风阻力测定报告公司总工办二零一二年三月一、 矿井通风概况雅安市斑鸠井煤业有限责任公司冯家坝井设计能力90kt/a，井田面积 1.525km2，开采三连煤层和五连煤层，煤层平均厚度0.50m和0.75m，目前矿井只开采三连煤。矿井采用平硐开拓，主平硐和辅助进风井进风，一个回风斜井回风，通风方式为中央并列式，通风方法为抽出式通风，主扇型号为4-72-1120B，电机功率90 kw，总排风量为2865m3/min，矿井负压560Pa。 据2008年矿井的瓦斯等级鉴定结果，矿井瓦斯相对涌出量为33.93m3/t； 瓦斯绝对涌出量为3.77 m3/min，为高瓦斯矿井。据2008年五月四川省煤炭产品质量监督检验站出具的三连煤层检测报告，矿井三连煤层无爆炸危险性，自燃倾向性为级，不易自燃；据相邻矿井五连煤层的检验报告，五连煤煤尘具爆炸性，不易自燃。矿井共有一个对拉工作面即831对拉工作面，有掘进工作面3个：即+870m运输巷、833机巷和832采区二回风巷。各采掘面通风情况如下（参照2012年5月份测风报表）：1、831对拉工作面配风700 m3/min，均由831机巷进风，分别进入一、二号工作面后，再分别进入8311、8312回风巷-+870m回风大巷-回风上山 -总回风井。2、+870m运输巷掘进工作面采用两台FBD5.52局部通风机供风，一台工作一台备用，实现了双电源供电并能自动切换，掘进工作面风量120 m3/min。3、833机巷掘进工作面采用两台FBD7.52局部通风机供风，一台工作一台备用，实现了双电源供电并能自动切换，掘进工作面风量130 m3/min。4、832采区二回风巷掘进工作面采用两台FBD5.52局部通风机供风，一台工作一台备用，实现了双电源供电并能自动切换，掘进工作面风量130 m3/min。二、矿井通风阻力测定内容及测定方案1. 测定内容公司总工办组织冯家坝井通风、技术科组成了矿井通风阻力测定课题组，对通风系统中的主要巷道通风阻力进行了测定。本次矿井通风阻力测定工作的主要内容是测定矿井通风总阻力以及测定并计算井下主要巷道通风摩擦阻力系数。2. 测定方案2.1 测定方法矿井巷道通风阻力的测定方法都是根据能量守恒定律（即流体力学理论的伯努利方程）建立起来的，目前，煤矿井下通风阻力测定方法通常有压差计法和精密气压计法。其中压差计法测量精度较高，但费时费工，工作量大；精密气压计法测量操作简便，但测量结果精度比压差计法低。考虑到本矿井通风路线长（4000m左右）的实际情况，以及进行矿井总的通风阻力测定的技术要求，即要在尽可能短的时间内完成全矿井主要巷道的阻力测定工作，以避免因为地面气候条件变化（这里主要是指地面空气压力和温度）而造成的比较大的测量误差。因此，我们采用精密气压计法来进行某煤矿井下各通风参数的测定。本次矿井通风阻力测定采用的是气压计逐点测定法，将基点定在主平硐井口。把两台同型号的精密气压计放置在基点处，同时读取绝对压力值后，再将仪器切换到相对压力测量状态，一台气压计留在基点，每隔5分钟记录一次气压计变化值；另一台气压计用于井下沿预定测定路线逐点测压，记录测压时间并读取压力变化值，待全部测定完毕，重新回到基点，再校对气压计的读数。在测压的同时，测量其它通风相关参数。2.2 测量参数（1）、各测点的干、湿球温度：可以通过温湿度传感器、毛发湿度计以及干、湿球温度计等仪器测量，本次测定使用干湿温度计。测定数值除了能够反映矿井通风巷道环境状态外，还用于计算通风巷道的空气密度。（2）、各测点的风速：主要通过现场常用的机械风表进行测量，其它测量风速的仪表还有矿用风速传感器、热球式风速计等。测定的数值除了能够反映矿井通风巷道的风速情况外，还用以计算巷道风量。（3）、各测点的静压：主要是指绝对静压（巷道空气的绝对压力），可以通过空盒气压计、绝对压力传感器或者绝对压力传感器配合相对压力传感器（或压差计）等一起进行测量。测定的数值除了反映通风巷道的能量损失之外，还用来进行巷道通风阻力的计算，本次测定使用空盒气压计。（4）、各测点的巷道断面几何参数，用皮尺、巷道断面几何测定仪等工具进行测量，本次测定使用皮尺和卷尺。所测的数值除了反映通风巷道的断面状况外，还用来进行计算巷道的风量。（5）、各测段距离，主要用皮尺、测绳或者全站仪等工具进行测量，主要用来计算矿井通风巷道的摩擦风阻和摩擦阻力系数等。2.3 测量路线 矿井通风阻力测定路线的选择，是根据通风流程最大、通风阻力最大的原则进行确定。结合矿通风系统的实际情况，冯家坝井通风系统为中央并列式通风，现有二个进风井筒和一个回风井。依据上述原则，我们选择了如下通风阻力测定路线：主平硐 井底车场 轨道下山 +870m运输大巷+870m回风大巷回风斜井总回风巷风峒口 在具体实施测定过程中，由于矿井进风巷为二个进风巷（主平硐、辅助进风井）平行进风，辅助进风井进风仅配风200m/min左右，因此在测定过程中，我们选择了主平硐作为测定巷道。2.4 测定组织 根据测定内容，参测人员分别负责指挥、测压、测风、测断面、记录、协调等工作。由总工程师陈茂军全面负责指挥，冯家坝井技术负责人张伟政负责现场协调，李清松组织测压、龚启平负责组织测风、为了更好的进行现场实际的测定工作，我们在进行井下测定工作之前，对测量小组人员进行了培训，使每个工作人员明确了工作内容，熟悉了所用仪器的作用，并且让他们掌握了有关仪器的使用方法，为下井实测做好了充分的准备工作。2.5 测量仪表所用仪器仪表主要有：JYF-1精密气压计 2台风扇式干湿温度计 1个机械式风表 1套（高、中、低速各1个）秒表 2块皮尺、卷尺 各一把三、矿井通风阻力有关参数的计算方法1. 井下大气物理参数用通风湿度计测量各测点空气的干、湿温度，用气压计测量各测点静压，计算空气相对湿度和密度，具体计算方法如下。1.1 空气相对湿度的计算(1) 干、湿球温度下空气的饱和水蒸汽压为： (1) (2)式中 Psat在温度td下空气的饱和蒸汽压，kPa； Psat1在温度tw下空气的饱和蒸汽压，kPa； td干球温度，；tw湿球温度，。(2) 矿井空气的实际水蒸汽压为： (3)式中 F1 干球温度下水蒸汽饱和蒸汽压； P大气压力，kPa； (4)式中 F2湿球温度下水蒸汽饱和蒸汽压。(3)空气相对湿度为： (5)1.2 空气密度的计算 (6)式中 P大气压力，kPa；空气相对湿度，%； Psat在温度td下空气的饱和蒸汽压，kPa；td干球温度，；tw湿球温度，。2.巷道断面参数与风量2.1 巷道断面积(1) 面积计算公式：半圆拱形状： (7)式中 S巷道断面面积，m2； H巷道全高，m； a巷道宽，m。三心拱形状： (8)梯形形状： (9)式中 S巷道断面面积，m2；a巷道宽，m；b为巷道顶宽，m。(2) 周长计算公式：半圆拱形状： (10)或者： (11)三心拱形状： (12)或者： (13)梯形形状： (14)或者： (15)式中 U巷道周长，m；其余符号意义同上。2.2 风量采用线路法用风表测量风速，计算通过井巷的风量：v以及测点巷道的断面面积S算出： (16)式中 Q巷道风量，m3/S ； S巷道断面面积，m2； v测点实际平均风速，m/S。3. 通风阻力及自然风压3.1 通风阻力计算(1) 各测段巷道通风阻力计算公式为： (17)式中 i，i+1测段通风阻力，Pa； Pi Pi+1测点空气绝对静压，Pa； Pi Pi+1分别为读取Pi 和Pi+1压力值时，基点校正气压计的相应测值，Pa； K1 K2分别为井下测量用气压计与基点校正气压计的校正系数； 其余符号意义同前。(2) 总阻力计算通风系统总阻力为测定路线各测段通风阻力的累加。3.2 自然风压测算矿井地处山区，进、回风井井口不在同一个水平，进、回风流有温差，需考虑矿井自然风压的影响。自然风压是在井下最低标高的巷道以上，进风与回风两列垂直空气柱的重力压强之差，用公式表示为： (18)式中 Z第i与i+1个测点的高差，m；第i与i+1个测点的平均空气密度，。矿通风阻力测量路线上的主平硐井口标高为+920m，回风井出口标高为+1040m，井下最低点+870m运输大巷，标高+870m。进风侧高程分为50m，回风侧高程为170m。结合测定数据表（表15）的有关大气条件参数数据，由公式（18）计算得到的矿井自然风压为1411.2Pa，计算结果表明，目前矿井自然风压会对于通风阻力产生一定影响。这是因为进风井口在山沟、回风井口在山上，气候条件变化作用的结果。此外，由于该矿井的煤层埋深比较浅，巷道风流温度还是会受到地面气象条件的影响，所以，在气候有较大变化的情况下（如冬季），自然风压对于矿井通风阻力的影响还会增大。4. 风阻及摩擦阻力系数4.1 风阻的计算巷道风阻计算公式为：(19)式中 Rii+1巷道两测点之间风阻，Ns2/m8； hii+1测定得到的巷道通风阻力，Pa；风量由下式计算： (20)式中 vi,vi+1巷道两测点位置风速值，m/s； si,si+1巷道两测点位置断面积，m2。巷道的标准风阻： (21)式中 为井下空气标准状态的密度，；为实测巷道的平均密度，。巷道的百米风阻计算式为： (22)式中 L测段巷道的长度，m； Rsii+1巷道的标准风阻，Ns2/m8。4.2 摩擦阻力系数的计算计算公式为： (23)式中 Rii+1巷道风阻，Ns2/m8；其余符号意义同前。标准巷道摩擦阻力系数计算公式： (24) 式中 s巷道标准摩擦阻力系数，Ns2/m4；其余符号意义同前。四、 矿井通风阻力测定结果1. 矿井通风阻力测定计算结果根据第三章所述的测定计算方法，我们通过精心的计