安平煤矿矿井通风阻力测定报告2

1、水城县红岩乡安平煤矿矿井通风阻力测定报告告2011 年度1. 概述1.1 矿井概况及通风系统现状 安平煤矿位于六盘水市水城县红岩乡，属水城县管辖。其地理座标：东经105° 11 17 105° 12 17，北纬 26° 14' 57 26° 25 48。安平煤矿位于水城县红岩乡，北距六盘水市 58km，距水城电厂73 km。公路运输较为 方便。安平煤矿矿区范围由5个拐点坐标圈定，矿区面积约1.1322km2,开采深 度由1150米至800米标高，矿井设计生产能力为15万t/a。可采煤层有2#、3#、 4#层，共3层煤，煤层平均倾角为78°

2、;，矿井设计资源/储量289万t,设计可 采储量为231万t，矿井服务年限约为11年。矿井采用中央并列式通风,主斜井、副斜井进风,回风斜井回风；通风方 法为机械抽出式，矿井总风量 33m3/s。主要通风机选用同性能的抽出式防爆矿用对旋轴流式，通风机型号：FBCDZM16,共2台，分别是1台工作，1台备用；额定风量：28.362.8m3/s静压： 7022650Pa,电机功率：2X 75Kw。生产布置及风量分配情况：矿井有一个炮采工作面（ 1201采面），同时布置 两个掘进工作面（ 1202回风石门和外水仓）。煤层倾角平均 78°左右，采用走 向长壁后退式采煤方法，柔性掩护支架支护 ,

3、 柔性掩护支架为四边形 11#工字钢 结构，掩护支架选用下口内空2.2m规格型号。1201 采煤工作面利用风井通风机机械抽出负压式通风， 通风线路为：主（副） 斜井1201运输石门1201运输巷 1201采煤工作面1201回风巷1201回 风斜巷回风斜井引风道地面。风量660m3/min，工作面风速2.7m/s。1202 回风石门新鲜风流经主斜井 1201 运输石门（局扇、风筒） 1202 回风石门掘进工作面 1201 回风石门回风通道回风斜井引风道地面。 风量 250m3/min ，风速 0.6m/s。水仓掘进工作面新鲜风流经主斜井T主井底车场T主井底车场通道（局扇、 风筒）-水仓掘进工作面

4、-回风井底通道-回风斜井-引风道-地面。风量240m3/min ，风速 0.57m/s 。2、矿井通风阻力实际测定、计算及分析2.1 、通风阻力测定的目的矿井通风阻力测定是矿井通风技术管理的一项重要内容，其主要目的在于：（ 1）了解矿井通风系统的阻力分布情况；（ 2）为生产矿井通风系统优化和合理配风提供基础资料和参数；（ 3）为矿井井下灾害防治和风流调节提供必要的基础资料；（ 4）为保证矿井的正常生产和增产提效提供依据；（ 5）为矿井通风能力核定提供基础参数。2.2 、通风阻力测定的技术依据及方法2.2.1 、测定的技术依据煤矿安全质量标准化标准及考核评级办法 2010 年矿井通风阻力测定方法

5、 MT/T 440-1995MT/T440-1995煤矿安全规程 （2010 版）第 119 条规定：“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。2.2.2 、测定方法本次测定采用气压计基点测定法。基点法是将一台气压计放在井上或井下 某基点处，每隔一定时间测取气压读数并记录测定时间以监测地面大气压力的 变化，进而对井下测定的气压数据进行校正；另一台气压计沿事先选好的路线 逐点测定气压值并记录测定时间。采用基点法测定时两测点间的通风阻力计算公式为: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分段巷道起点和末点的绝对静压，Pa;0,1 ,Po,2分段巷道起点和末点基点绝对静压，Pa;p 1,P 2分段巷道起点和末点的空气密度，Kg/m3;i, V2分段巷道起点和末点的风速，m/s;重力加速度，m/s2;i,乙一一分段巷道起点和末点的标高，nr空气物理参数温度计、空压盒测量各测点空气的干、湿温度计绝对静压,根据以上参数可以查表得出湿空气相对湿度及水蒸气压力，然后按式（2）计算出空气密度。Pp=0.003484 B 0.00134,g 273.15g 273.15(2)式中:空气密度，Kg/m3;干球

7、温度，C；P水蒸气分压力，Pa;大气压力，Pa。、测定时间：二O一年十月二十五日。2.3、通风阻力测定的准备工作矿井通风阻力测定是一项细致的技术工作，首先，组织参测人员的培训， 其次，做好所用仪器仪表的检修校正和有关图表资料的准备，详细了解井下巷 道的状况、通风设施和通风情况等。2.3.1 、图纸资料为做好矿井通风资料测定工作，测前要收集矿井开拓开采工程平面图、通 风系统图、采区布置图以及地质测量标高图，收集井下通风设备、设施的安装 布置情况，生产作业轮班情况，矿井瓦斯涌出情况，以及通风报表、主要通风 机运转、井下漏风、井巷规格尺寸、矿井自然通风等资料。根据有关图纸和巷 道布置绘出矿井风网图，

8、风网图既要反映矿井的实际情况同时又允许进行适当 的简化。因此要详细了解井下巷道的实际分合情况、风量大小、通风设备和通 风构筑物的位置以及其它生产设备的安装使用情况。风网图既是通风阻力测定 的蓝图，也是上机解算的依据，要认真做好节点的合并和取舍，节点编号应与 原图一致，要求风网图中的节点既能在通风系统图中找到，也能在井下准确定 位。对较复杂的风网应考虑绘制风网图和选择阻力测定路线与测定点同步进行。2.3.2 、确定测点和选择测定路线1）测点布置选择测点的条件是由这些测点构成的风网应能反映矿井巷道系统的实际状 况，测点应有准确的标高，两测点之间不易太近，否则难以准确测定两测点之 间的阻力。井下测点

9、要做出明显的编号标记。为了取得可靠的测定数据，在上述测定路线的风流分岔点之前或后及局部 阻力大的地点前后均布置了测点，测点的位置选择在巷道支护完好、断面规整、 前后无杂物、风流稳定的断面内。2）测定路线一般一个测组每班测20个测点为宜。要合理选择测量路线，一是测定的行 程要尽量短，二是要使标高差较大的测段两端测点的测定时间尽量接近，以免 地面气压随时间变化产生较大的误差。根据上述原则和本矿的具体情况，经过 分析确定如下主要测定路线：回风斜井一一一水平回风绕道一一1201回风石门一一1201回风斜巷一一 1201回风巷一一1201工作面一一1201运输巷一一1201运输石门一一主斜井。测定路线及

10、测点位置见通风系统图所示。233、记录表格通风阻力测定的数据量大，井下巷道情况复杂，为完整、准确地记录各类 测定数据和有关情况，应准备以下记录表格：(1)基点气压变化记录表(2)井下测定记录卡(3)测点数据汇总表(4)井巷规格表、仪表与用具一个测组的仪表与用具测试仪器仪表名称、型号及生产厂家表1-1仪表或用具名称型号数量生产厂家备注空盒气压计DYM2长春气象仪器厂/高速表CFJ252辽宁鞍山市佳如矿用光学有限公司中速表DF/V 42辽宁鞍山市佳如矿用光学有限公司微速表DF/V 32辽宁鞍山市佳如矿用光学有限公司温湿度晴雨表TY 93-1 型2天津气象仪表厂30米皮尺/2/机械秒表/2上海星钻秒

11、表有限公司235、参测人员组织分工为搞好阻力测定工作，测前应对参测人员进行培训，使参测人员了解通风阻力测定的目的、意义，测定方法与仪器的操作使用以及测定注意事项，充分 发挥参测人员的主动性，同时要对参测人员提出明确要求、下达任务，以便有 组织、有计划、有秩序地，高质、高效完成测定工作。测定人员划分为4个小组，各组之间明确分工、密切合作。(1) 基点组12人每隔5分钟测一次气压，认真记录；(2) 井下测压组23人负责测定气压、温湿度、测点风速并量取测点顶、底顶垂高，气压计要指 定专人读数与携带；(3) 测风组3人包括测风员12人，负责测点附近相关巷道的风速和断面测量并做临时记录；(4) 指挥组2

12、人包括组长1人负责指挥、调度全测组人员的活动；向导 1人负责领路与找 测点；专职记录1人负责记录全部测量数据、绘制测点附近相关巷道的布置， 各巷道的风向，测风点的位置与编号以及其他需要记录和注明的内容。2.4、通风阻力测定的具体要求、气压计的位置及读数在通风阻力测定过程中，将气压计放在实际测点位置处，即巷道交叉点处。、断面和风量测量在通风阻力测定中，对测点周围的所有巷道均应选择断面规整处测定巷道 风速以求风量，同时要认真量取巷道断面。按上述要求，风网中所有巷道都将 进行三次测风，根据三次测风结果确定巷道平均风量。测定巷道风速时每个断 面至少测三次，误差不超过 5%时取平均值。阻力测定中风量的误

13、差除因附近巷道风门开启等偶然因素影响外，断面测 量不准是其主要原因。对巷道断面和周界采用下面公式计算：三心拱断面：S=b(H 0.073b)m2;周界：P=4.1 S (3);半圆拱断面：S=b(H 0.11b)m2;周界：P=3.84.、s (4);式中：S巷道断面面积，2m;H 巷道断面咼度，mb 巷道断面宽度，、监测地面气压变化地面大气压力变化会传到井下，影响测定结果。一般按线性关系考虑地面 气压变化引起井下测点变化值的传递。为减少阻力测定过程中的干扰，通常选择非生产班和晴天气压较为稳定。同时要掌握测点附近风门的开关，运输设备的移动，自然风压的变化等对测定 结果的影响。图1-2测通风阻力

14、时矿井通风系统图图1-3 测通风阻力时矿井通风网络图地面大气压监测数据表见表1-22.5、通风阻力测定原始数据如图1-2所示为矿井通风系统平面图，根据测点确定的原则，在通风系统平面图上确定了 14个测点。通过以上充分准备，由于矿井系统较为简单，于2011年10月25日为期一天的阻力测定，地面基点监测大气压变化的实测数据见表1-2所示地面基点大气压变化实测数据表表1-2时间地点大气压（Pa）记录人备注2011年10月25日8时30分副斜井口829502011年10月25日8时35分副斜井口829002011年10月25日8时40分副斜井口829002011年10月25日8时45分副斜井口8295

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

16、2011年10月25日9时50分副斜井口829502011年10月25日9时55分副斜井口829002011年10月25日10时0分副斜井口829502011年10月25日10时05分副斜井口829502.6、通风阻力测定数据处理的数学原理对以上阻力测定的测点实测数据和地面基点监测大气压变化的实测数据进 行计算机处理，数学处理的计算机数学模型如下。261 、风流大气热力参数计算的数学模型1）对应于温度t的饱和蒸汽压力PsPs610.6 exp12.27237.15(Pa)(5)式中：一一温度，C（未特别说明下同）；P s分别对用于t的饱和水蒸气分压力，Pa。2）空气含湿量的计算（1）饱和含湿量

17、ds（ w） °.622ps（ w）（Kg/Kg 干空气） （6）（P Ps（ w）式中：tw温度，C（未特别说明下同）；P 大气压力，Pa（未特别说明下同）。（Kg/Kg干空气）（2）含湿量3）水蒸气分压力PPd p(Pa)(8)622 d4)空气密度d 0.001ds( w)(597.30.441 w)0.24(w)(597.3 0.441 )287P15(0黑)(罰)(9)、两测点间的通风阻力计算公式见式（1）263、测点附近各分支的通风风量计算公式在通风阻力测量过程中，对测点周围的所有分支巷道均应选择断面规整处测定巷道风速以求风量，如图1-1所示，同时要认真量取巷道断面。所有

18、巷道 风速均应进行三次测风，根据三次测风结果确定巷道平均风量。巷道平均风量计算公式为：(10)Q=SV式中：s巷道断面积，m；V巷道平均风速，m/s。阻力测定中风量的误差除因附近巷道风门开启等偶然因素影响外，断面测 量不准是其主要原因。由于矿井大多数巷道为直角梯形巷道，算法较为方便,计算方法不单独列出；部分巷道属半圆拱、三心拱巷道，采用式（3）、式（4）计算（各点的断面面积、风量详见矿井通风系统图风量标注 ）矿井风量采用体积流量，其值随空气密度及矿井瓦斯涌出发生变化，故矿 井排风量大于矿井进风量。为便于风网内的风量平衡，各风量测值均换算为标空气密度为1.2kg/m3时的准状况下的风量，即大气压

19、为 82kpa,温度为15C,风量Q :pQ 丁0=°.05138273q0(11)式中：q° 实测风量，m/s ；P巷道两端测点的绝对压力平均值,若压力单位采用mmHg则上式中的数值应为0.3855 ;巷道中空气的平均温度，C。、各巷道分支的风阻计算公式为了了解各巷道分支的支护状况，同时为通风系统分析提供基础参数，在 通风阻力测量的基础上，应将各巷道分支的风阻参数和摩擦阻力系数计算出来， 其计算公式如下：各巷道分支的风阻：R2二二n s7m3(12)Q2式中：hi2、Q2分别为分支巷道1、2之间的通风阻力和风量，计算公式见上，Pa、rt/s ；265、通风系统自然风压计算

20、公式整个通风系统的进风巷道和回风巷道存在标高差，同时存在着密度差，则 必然存在着由于标高差和密度差所带来的自然风压。对于煤矿通风系统来说，由于回风系统温度高、湿度大，并且常年不变， 因此，大多数煤矿通风系统的自然风压均是帮助通风机工作，在冬季自然风压 较大，夏季自然风压较小。自然风压hn计算公式如下：hn =gZ(进一回)(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根据以上计算方式可得：矿井自然风压 hn 9.8 (1104 935) (1.231 1.125)175.56 (Pa)、全矿井阻力测定的精度检验由于仪表精度、测定技巧和各种因素的影响，测定时总会

21、发生各种误差。 如果这些误差是在允许范围以内，那么测定结果是可用的。为此，在测定资料 汇总计算以后，应对全系统测定结果进行检查效验。1)风量检验根据流体连续特性，在空气密度不变的条件下，流进汇点的风量，应大于 流出汇点的风量（主要因素是巷道的瓦斯涌出量及综采工作面的低负压抽放影 响）。贝y在重要的风流汇合点检验流入和流出该汇点的风量，其误差不应超过 风表的允许误差值。2）阻力检验利用主要通风机风压、速压、自然风压和从矿井进风口至通风机入风口之 间的主干测定路线通风阻力的相互关系，进行检验，其精度检验公式如下:(14)hs h hnh-100% V 5%hs h h-式中:检验精度，%hs 主要

22、通风机风峒处测点的静压，Pa;h 主要通风机风峒处测点的速压，Pa;h-矿井自然风压，Pa;h 主干测定路线各支路通风阻力之和，Pa。2.7、通风阻力测定计算机处理结果从井巷布置分析，主、副斜井及总回风斜井基本在同一标高，自然风压对主要通风机的作用较小。在此，不作详细的说明。各测点空气基本参数测定及计算结果表表1-3测点编号温度c湿度%大气压Pa备注115678260021662826503165882650415.576827005147582700614768275071668828008176582850916658250010176782600111675826001215.56982

23、7001316718275014167582800通风阻力测定计算结果表表1-4巷道名称支护方式巷道长度m净断面m 2净周长m摩擦阻力风阻卩风量m 3/s通风阻力Pa序号24(n m / m )1主斜井锚喷1506.39.50.009410.0541817.3752r 1201运输石门锚喷1606.3:9.50.009410.0571716.53131201运输巷金支705.049.20.015680.079119.54441201切眼金支604.2 :9.40.015680.1191114.44351201回风巷金支505.049.20.015680.056116.8176r 1201回风斜

24、巷锚喷1606.39.60.009410.079116.99471201回风石门锚喷606.39.60.009410.076176.2658:一水平回风通道锚喷506.3 9.60.009410.013185.8539回风斜井锚喷27579.80.009410.0743380.51610引风道混凝土碹204.27.80.009710.0203525.04611局部阻力按5%考虑9.46912合计198.8532.8、通风阻力测定的计算机处理结果分析根据矿井通风阻力测量数据以及计算处理结果，本次通风阻力测量及其结果具有以下特点和结论：2.8.1 通风阻力测定结果的风量测定检验和阻力测定检验1）风

25、量测定检验每个节点的风量测定结果均是平衡的，这在每个节点的风量测定 过程中均进行了校核，如果节点的风量测定结果不平衡，必须重新测 量，直到平衡为止。2）阻力检验当通风系统主干路线通风阻力测定完毕后， 在通风机房读取主要 通风机风压和速压，利用主要通风机风压、速压、自然风压和从矿井 进风口至通风机入风口之间的主干测定路线通风阻力的相互关系，进行检验。矿井的精度检验如下：225 192175.56 198.853225 192175.56X 100%=4.65%： 5%通过测定计算，矿井通风系统总阻力为 198.853Pa;误差满足工程要求。3 ）误差产生的主要原因 在测定过程中，风门开启造成风流

26、不稳定是引起测定误差的主要原因。个别测点风流不稳，气压读数波动较大，造成读数误差。 标高值误差。2.8.2 矿井风阻及等积孔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)矿井通风难易程度属于较容易的矿井。2.8.3 通风系统阻力分布情况及分析根据矿井通风阻力测定数据以及计算机处理结果，可知矿井进风段、用风段(含局部阻力)和回风段通风阻力的对比结果，见表1-3所示。矿井通风系统进风段、用风段及回风段通风阻力对比结果表表1-3通风路线巷道长度(m通风阻力(Pa)所占比例

27、(%进风段35057.8930.6用风段15013.817.3回风段530117.6862.1从表中可见，矿井通风阻力分布属于典型的大型生产稳定时期的 分布状态，较为合理。当然主要的通风阻力集中在回风段，进风段： 用风段：回风段的阻力分配比为 30.6 : 7.3 : 62.1，根据现场观测， 造成回风段的阻力较高的主要原因是巷道断面狭小、不规正。因此， 应注意维护回风巷道的断面和支护状况， 减少回风段的通风阻力，使 矿井通风系统处于一个良好的状态， 对于保证矿井安全生产，提高矿 井产量提供良好的通风条件。同时应该注意保持目前的通风状态，实 现矿井生产的安全可持续发展。表1-4为通过阻力测定所

28、确定的整个矿井通风路线中除了人为调风增加实施阻力外的阻力较大的通风路段， 该测定结果可结合实际作为改善通风现状，增强通风效果的依据。通风路线中阻力较大的通风路段（人为因素除外）表1-4巷道名称始 占 八、始点 风速m/s密度Kg/ m3末 点 八、末点 风速 m/s密度Kg/ m3断面2m周 界m长度m风量m/m in通风阻力Pa风阻Kg/mi1201采面52.41.1671.741.125.09.648066013.80.39284矿井通风系统的有效风量、内部漏风和外部漏风分析根据回风井通风机的风机房水柱计读数：225Pa;对应的通风机风量为：2080m/min ;另外，根据矿井通风系统风量测定和通风阻力测定的实测数据表 及其计算结果表3、表5，进入回风斜井的风量为1980nVmin，因此 可计算出回风井通风系统的外部漏风量为lOOnVmin。2.8.5根据通风系统的阻力测定对通风系统现状的评价从以上风量测定检验和阻力测定检验结果可见，本次测定结果是可靠可信的，是符合于实际的，完全可以作为现场实际的通风安全管 理工作的理论依据。根据矿井通风阻力测量数据以及计算结果，通风系统的总阻力为198.853Pa，通风风量为2080rr/min。对比于主通风机测试的性能曲 线，整个矿井通风系统和主通风机之间匹配较为合理，均处于合理工作范围内。从矿井通风阻力的实