登封市宏鑫煤业有限责任公司通风阻力测定1

1、登封市宏鑫煤业有限责任公司通风阻力测定报告河 南 理 工 大 学二O一一年三月目 录1 概述12 矿井通风阻力测定32.1 测定路线的选择与测点布置3测定路线的选择原则3测定路线的确定3测点布置42.2 测定方法与仪器仪表42.3 测定数据的整理与计算5井巷断面尺寸计算5空气密度计算5测点风速风量计算6测段位压差及矿井自然风压计算7通风阻力计算7巷道风阻值计算8巷道摩擦阻力系数计算9测定结果整理计算表102.4 阻力测定精度的评价103 目前通风系统存在的问题与建议123.1 矿井通风阻力分布状况123.2 矿井等积孔133.3 矿井外部漏风率143.4 存在问题及建议16附表 登封市宏鑫煤业

2、有限责任公司通风阻力测算表17附图 登封市宏鑫煤业有限责任公司通风系统图与网络图241 概述登封市宏鑫煤业有限责任公司位于河南省登封市告成镇境内苇元沟村，距离告成镇政府驻地4km，西北距登封市约16km，东北距新密市约24km，阜（阳）-登（封）铁路在矿区北部3km通过，乡村间均有公路互通，交通便利。矿井采用三立井单水平下山开拓全井田。主井井筒净直径3.8m，净断面11.34m2，装备一对1.5t非标准双箕斗，钢丝绳罐道 ，主要用做提煤，并兼作主进风；井口安装单绳双滚筒绞车一部。敷设信号、通讯、监控电缆、排水、洒水除尘等。内有金属梯子间作为矿井的一个安全出口。副井净直径3.6m，净断面10.1

3、7m2，副井为矿井辅助提升井，担负上下人员、矸石、设备、材料的提升任务，兼作矿井进风井。井筒装备0.5t 罐笼提升，设有一趟压风管路。风井净直径3.6m，净断面10.17m2，风井专做矿井回风，内设有金属梯子间，做另一安全出口。矿井首采二1煤层，根据地质构造和煤层赋存条件，采用走向长壁后退式采煤法，采用全部垮落法管理顶板。全井田共布置两个采区，先开采西南部1采区后开采东南部2采区。采区布置一条轨道上山，一条运输上山。运输上山和轨道上山均沿二1煤层布置。回采工作面采用走向长壁后退式炮采放顶煤采煤法，全部陷落法管理顶板。工作面支护使用单体液压支柱配合金属绞接顶梁支护。矿井采用主、副井进风，专用风井

4、回风，通风系统中央分列式，通风方式为负压抽出式。目前矿井开采已逐渐往1采区远部发展，通风线路、需风量都将增大。这些对今后的安全生产将带来一定的影响。在今后的生产工作中，为了进一步地搞好“一通三防”的具体工作，同时做好“以风定产”的基础工作，保证安全高效的生产，使矿井主要通风机在更合理、更经济的状态下长期运转，以及了解目前矿井井下通风系统中的阻力分布状态及其是否合理性，而且为解决通风网络存在的具体问题及为优化通风系统提供基础的技术参数。为此登封市宏鑫煤业有限责任公司与河南理工大学签定了登封市宏鑫煤业有限责任公司矿井通风阻力测定项目，进行合作研究。课题组于2011年2月下旬，全面地对登封市宏鑫煤业

5、有限责任公司进行了通风系统调查工作，在此基础上，对整个矿井的通风阻力进行了技术测定工作，其中包括各类巷道的风阻值、巷道风量、通风阻力、巷道断面状况等基本技术参数，并对现有的通风系统的合理性及存在问题进行了分析。课题组经过详细的分析、计算及计算机数据处理。提出了井下通风网络中的阻力分布三段曲线，并计算了矿井的外部漏风率及矿井等积孔等内容。现已完成项目合同书所订的全部内容，提交课题报告。该项工作始终得到了登封市宏鑫煤业有限责任公司各级领导及有关人员的大力支持与协助，在此，特致感谢!报告中不妥之处，请各位专家、领导批评指正。课题组 2011年3月2 矿井通风阻力测定全矿井通风阻力测试是矿井通风技术管

6、理工作的重要内容之一，通过全矿井的通风阻力测试可以达到以下目的：.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，以便降阻增风；.提供实际的井巷通风阻力系数和风阻值，为通风设计、网络解算、通风系统改造等提供可靠的基础资料。为此，由通风阻力联合测定小组，于2011年2月下旬对登封市宏鑫煤业有限责任公司进行了全矿井通风阻力测定。2.1 测定路线的选择与测点布置测定路线的选择原则.在所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。.应选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。.应选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。测定路线的确

7、定根据登封市宏鑫煤业有限责任公司矿井通风系统的具体情况，选择的测定路线为：1（主井）2（主井井底）3（轨道上山口）4（11081进风巷口）5（11081工作面下端头）6（11081工作面上端头）7（11081工作面回风巷口）8（回风联巷与皮带上山交岔口）9（皮带上山）10(总回风巷口)11（回风井井底）12（回风井井口）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2-1、附图2-2。附图2-1 登封市宏鑫煤业有限责任公司矿井通风系统图（2011.3）附图2-2 登封市宏鑫煤业有限责任公司矿井通风网络图（2011.3）2.2 测定方法与仪器仪表本次测定选用

8、气压计法，根据实际情况和条件，采用气压计法中的基点测定法，即用两台精密气压计一台在井下，一台在地面，同时按照约定的时间同时读数。所用的仪器仪表有：BJ-1型精密气压计 2台DHM-2型通风式湿度计 1台风表（中） 2块 秒表、皮尺 若干2.3 测定数据的整理与计算井巷断面尺寸计算梯形： S = HB (2.1) U = 4.16(2.2)半圆拱： S = B（h+0.39B）= B（H-0.11B）(2.3) (2.4)三心拱： S = B（h+0.26B） (2.5) (2.6)式中：S 井巷断面积，m2； B 巷道宽度（梯形为平均宽），m； H 巷道高度，m； h 巷道拱基高，m； U 巷

9、道周长，m。空气密度计算 (2.7)式中：空气密度，kg/m3； P空气绝对静压，Pa； 空气相对湿度，%； Psat饱和水蒸气分压力，Pa； T绝对温度，K。测点风速风量计算风表校正公式： V真 = aV表 + b(2.8)式中：V真表测风速，m/s； V表表读数，m/s； a，b常数。实际采用风表型号及校正公式分别为：中速风表 一块高速风表 一块井巷实际风速： V实 = kV真 (2.9)式中：V实实际风速，m/s； V真 表测风速，m/s； K 测风方法校正系数； (2.10)式中：S 实测巷道断面，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.

10、11)式中：Q 井巷风量，m3/s； V实实际风速，m/s；S实测巷道断面，m2。测段位压差及矿井自然风压计算测定段A-B间的位压差计算： (2.12)式中：hZ 两测点的位压差，Pa ； A、B测点的标高，m ； A、B测点的空气密度，kg/m3 ； g 重力加速度，取9.81m/s2。矿井自然风压计算： (2.13)式中：HN 矿井自然风压，Pa ； hZ 两测点的位压差，Pa 。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 (2.14)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 + (2.

11、15)式中：PA，PBA，B两测点上两台仪器的同时读数值(或者是基点法中一台仪器在A、B测点的读数)，Pa； 两台仪器的基准及变档差值校正（基点法中还包括地面大气压的变化值）的，Pa； hZ 两测点的位压差，Pa hV两测点A、B间的动压差，Pa； (2.16)式中： 在A，B两点的空气密度，kg/m3； vA ，vBA，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 (2.17) 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 (2.18)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；

12、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 (2.19)式中：实测巷道的摩擦阻力系数，NS2/m4；R巷道实测风阻值，NS2/m8；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，以及作为新区通风设计的参考依据，需要将实测的换算为标准状态下的值，其换算公式如下所示： (2.20)式中：标标准状态下(=1.2 kg/m3)巷道的摩擦阻力系数，NS2/m4；实测巷道的摩擦阻力系数，NS2/m4；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。测定结果整理计算

13、表附表2-1 测点断面尺寸测算表附表2-2 精密气压计测压数据表附表2-3 空气密度测算表附表2-4 风速风量测算表附表2-5 矿井各段位压与自然风压测算表附表2-6 测点速压测算表附表2-7 矿井通风阻力测定汇总表2.4 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 (2.21)式中：h阻测实测矿井的通风总阻力，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： (2.22)本矿为抽出式通风矿井，根据矿井通风阻力与通风机装置压力关系，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 + HN = hS2 - hV2 + HN

14、(2.23)式中：HS通风机装置的静压，Pa；HN 矿井自然风压， Pa； hS2风机房静压仪（U型水柱计）读数，Pa； hV2风硐中传压管处断面上的速压，Pa。回风井运行主扇的相对静压为：646.0Pa。由矿井通风阻力测定汇总表得线路的基本情况：测定线路误差分析：由上可知，测定线路的测定值分别是：598.2Pa，从上述测定结果可以看出，测定路线的阻力测定误差为：小于5%。故本次测定结果能够满足矿井通风阻力测定和矿井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 目前通风系统存在的问题与建议3.1 矿井通风阻力分布状况矿井通风阻力沿程分布状况如附图3-1所示，矿井三段（

15、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1-4259.0 143.0 23.9 55.2 用风段4-8740.0 179.8 30.1 24.3 回风段7-12281.0 275.3 46.0 98.0 合 计1280.0 598.1 100.0 46.7 1) 矿井两冀用风段、回风段所占阻力百分较大。进风段阻力所占比例小于用风段、回风段阻力所占比例。但进风段百米风阻较大。因进风段井底车场内调车、行人频繁，巷道距离较短，转弯比较多，且部分段巷道内杂物无序堆积，造成这

16、段通风百米阻力较大。，故风阻相对也较大。2) 用风段，巷道断面较小且部分地段巷道有变形，采煤工作面煤炭未及时清理，使工作面有效断面变小等因素，导致该段巷道通风阻力较大，通风阻力较大还可能与顺槽内行人、过车运煤运料等有关。3) 回风段因距离较长，风速大，巷道断面不规则，且部分段巷道内杂物堆积，造成此段通风阻力较大。总体而言，矿井通风系统的通风阻力分布状况较合理。3.2 矿井等积孔矿井等积孔计算公式：(3.1)(3.2)式中：A矿井等积孔，m2；R矿井总风阻，Ns2/m8；Q矿井总回风量，m3/s；h矿井通风阻力，Pa。回风井回风量为Q31.4m3/s，其通风阻力h=598.1Pa，则矿井通风系统

17、的等积孔与风阻值分别为：由表3-2可知，从矿井总等积孔和矿井总风阻来看，登封市宏鑫煤业有限责任公司的通风系统难易程度为中等。表3-2 矿井通风难易程度分级矿井通风难易程度矿井总风阻Rm/Ns2m-8等积孔 A/m2容易2中等0.3551.42012困难1.42013.3 矿井外部漏风率矿井的外部漏风率是衡量整个矿井通风系统外部管理的一个重要指标，要做到地面通风系统完全不漏风是不可能的，但必须把漏风量减少到最低程度，节约能源，以保证井下供风的数量与质量。该矿主测线路上风井主要通风机装置外部漏风率由下式计算：经计算，矿井的主要通风机装置外部漏风率分别为3.8%、。煤矿安全规程（2011）规定：装有

18、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%，该矿的矿井外部漏风率符合要求。图3-1 登封市宏鑫煤业有限责任公司通风阻力沿程分布状况图3.4 存在问题及建议通风系统联合测定组通过对登封市宏鑫煤业有限责任公司的通风整个网路系统的通风阻力测定，得出了如下几点看法：(1)通风系统总体布局较为合理，通风线路顺畅。(2)回风井井口的外部漏风率不大，说明主测线路回风井井口封闭严密，状态较好。(3)从矿井总等积孔和矿井总风阻计算来看，全矿井的通风系统难易程度为中等。(4)井下风门与密闭质量较好，漏风较小；(5)通过矿井阻力测定，在测定线路上，注意保持巷道的规整，及时清理堆积的杂物，以减少通

19、风阻力。采煤工作面煤炭未及时清理，使工作面有效断面变小，回风段风速较大，导致该段巷道阻力较大，另外，该段行人、运煤等较多，建议加强管理，使其合理有序运行，并减少人员通过。 (6)工作面上下顺槽部分断面不规整，且堆积杂物，使得该处的通风断面相对变小，大大地增加了局部阻力，建议采取措施，以降低通风阻力。这对于通风安全以及提高经济效益都十分重要。(7)虽然该矿通风系统比较简单，但建议仍要加强通风设施的管理，构筑符合安全生产要求的通风设施，尽量减少漏风，减少阻力损失。附表 登封市宏鑫煤业有限责任公司通风阻力测算表附表2-1附表2-7附表2-1 测点断面尺寸测算表 测点断面形状 支护形式 巷宽B（m)高

20、 度面积（）周长(m)备注Hh1圆砌碹3.8011.3411.932半圆拱砌碹6.502.606.509.793梯形工字钢2.462.706.6410.724梯形工字钢2.402.405.769.985梯形工字钢2.502.305.759.986梯形工字钢2.452.355.769.987梯形工字钢2.342.405.629.868梯形工字钢2.402.706.4810.599梯形工字钢2.462.666.5410.6410梯形工字钢2.432.646.4210.5411梯形工字钢2.322.425.619.8612圆砌碹3.6010.1711.30附表2-2 精密气压计测压数据表测点标高(m

21、)A仪器（井下）22备注测点标高(m)B仪器（地面）15备注时间读数基准差 时间读数基准差 18:20主井井口调基 对仪器 22: 相对压力: 1503 绝对压力: 41.5 0档 15: 相对压力: 1506 绝对压力:36.1 0档118:201503地面111:101506地面218:351730-+3000档211:401583 318:40139312:001579 418:5034412:151575 518:55-13512:251573 619:00-212612:351570 719:10-264712:451581 819:20-210812:501590 919:30-4

22、69912:551587 1019:40-5491013:051594 1119:50-6001113:1515981220:059261213:351608附表2-3 空气密度测算表 测点原 始 记 录t (%)Psat (Pa) （/m3）备注tdtwP (Pa)119.017.01018502.085.040051.1999 218.016.01035972.090.032821.2269 317.016.01035591.093.030301.2313 416.015.01034501.094.030761.2340 516.015.01034011.096.030761.2331 6

23、17.016.01031991.095.030201.2268 717.016.01031581.095.030931.2260 818.017.01031211.094.030301.2217 918.016.01029592.098.032051.2185 1018.016.01028862.088.032821.2187 1119.017.01028392.085.033411.2142 1219.017.01013752.084.040521.1942 附表2-4 风速风量测算表 测点表速 m/minV真(m/s)KV实(m/s) S()Q备注11.6511.3418.7 中速290

24、1.790.93851.686.5010.9 中速3219 3.700.93983.476.6423.1 中速4145 2.530.93062.355.7613.5 中速5146 2.540.93042.365.7513.6 中速6157 2.720.86112.345.7613.5 中速7164 2.830.85752.425.6213.6 中速8201 3.410.87652.996.4819.4 中速9264 4.410.87773.876.5425.3 中速10251 4.200.93763.946.4225.3 中速11293 4.870.92884.525.6125.4 中速124

25、66 3.390.91153.0910.1731.4 中速附表2-5 矿井各段位压与自然风压测算表测定段A-BZA（m）ZB（m）高差（m）A （/m3）B （/m3）位压差hz(Pa)备注1-2333.0195.0138.01.1999 1.2269 1641.02-3195.0195.5-0.51.2269 1.2313 -6.03-4195.5197.7-2.21.2313 1.2340 -26.64-5197.7198.3-0.61.2340 1.2331 -7.35-6198.3210.1-11.81.2331 1.2268 -142.26-7210.1211.3-1.21.2268

26、 1.2260 -14.47-8211.3212.4-1.11.2260 1.2217 -13.28-9212.4219.2-6.81.2217 1.2185 -81.39-10219.2220.3-1.11.2185 1.2187 -13.110-11220.3220.30.01.2187 1.2142 0.011-12220.3338.0-117.71.2142 1.1942 -1389.0附表2-6 测点速压测算表 测定段A-BVa（m/s）Vb（m/s）A (/m3)B (/m3)速压差hv(Pa)备注1-21.68 1.1999 1.2269 -1.72-31.68 3.47 1.2

27、269 1.2313 -5.73-43.47 2.35 1.2313 1.2340 4.04-52.35 2.36 1.2340 1.2331 0.05-62.36 2.34 1.2331 1.2268 0.16-72.34 2.42 1.2268 1.2260 -0.27-82.42 2.99 1.2260 1.2217 -1.98-92.99 3.87 1.2217 1.2185 -3.79-103.87 3.94 1.2185 1.2187 -0.310-113.94 4.52 1.2187 1.2142 -2.911-124.52 3.091.2142 1.1942 -16.3附表2-7 矿井通风阻力测定汇总计算表测定段A-B井巷名称支护 形式断面 形状巷 道 尺 寸 hs (Pa)hz (Pa)hv (Pa)h阻AB (Pa)Q (m3/s)R (NS2/m8)R100 (NS2/m4) 标(NS2/m4) 备注S()U(m)