新峰矿通风阻力测定报告精.docx

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新峰矿通风阻力测定报告精

嵩阳新峰（登封）煤业有限公司

矿井通风阻力测定报告

河南理工大学

二O一一年九月

嵩阳新峰（登封）煤业有限公司

矿井通风阻力测定报告

课题组主要成员名单

嵩阳新峰（登封）煤业有限公司：

河南理工大学：

目录

0前言1

1矿井概况2

1.1地理位置及企业基本情况2

1.2通风系统2

2矿井通风阻力测定3

2.1测定路线的选择与测点布置3

2.1.1测定路线的选择原则3

2.1.2测定路线的确定3

2.1.3测点布置3

2.2测定方法与仪器仪表3

2.3测定数据的整理与计算4

2.3.1井巷断面尺寸计算4

2.3.2空气密度计算4

2.3.3测点风速风量计算4

2.3.4测定段位压差及矿井自然风压计算5

2.3.5通风阻力计算6

2.3.6巷道风阻值计算6

2.3.7巷道摩擦阻力系数计算7

2.3.8测定结果整理计算表7

3通风阻力测定结果分析与建议8

3.1通风阻力测定精度评价8

3.2矿井通风阻力分布状况9

3.3矿井等积孔与风阻10

3.4矿井风量分配及外部漏风率率12

3.4.1矿井外部漏风率12

3.5通风阻力测定结论12

3.6存在问题及建议13

附件Ⅰ——矿井通风阻力测算表14

附表1测点断面尺寸测算表14

附表2精密气压计测压数据表15

附表3空气密度测算表16

附表4风速风量测算表17

附表5测点速压测算表18

附表6矿井各段位压与自然风压测算表19

附表7矿井通风阻力测定汇总表20

附件Ⅱ——矿井通风系统图和网络图21

0前言

煤矿井下生产包括采煤、掘进、提升、运输、通风、排水等多个生产环节，通风是整个生产环节中保障矿井安全生产的一个重要环节。

众所周知，受生产条件的制约，矿井井下自然灾害严重，伤亡事故较多。

而及时、准确地获得和控制全矿井通风环境技术参数，则是实现安全生产和提高生产效率的重要保障。

一个良好的矿井通风系统是保证矿井安全高效生产的前提与基础。

矿井通风系统是由通风机装置、通风网路及各种通风设施等所组成的。

而通风系统是否合理，与通风机装置的性能及与之匹配的井下网路系统有着密切的关系。

要保证矿井通风系统处于良好的运行状态，就必须使矿井主要通风机在最佳工况点运行，就必须掌握全矿井井下通风网路中的各种通风基础技术参数。

全矿井通风阻力指的是由井筒、巷道及通风构筑物构成的通风网路所产生的通风总阻力，它是衡量矿井通风能力的重要指标，影响矿井通风阻力大小的因素很多，有井巷断面的大小、井巷支护状况、通风距离的长短、井下分区网络布置的合理性及风量调节方法的合理性等诸多因素。

随着矿井开采过程的变化，矿井通风阻力的大小和分布也会发生变化。

因此，经常了解和掌握矿井通风阻力大小和分布状况，是进行矿井通风科学管理、风量调节和通风设计的根本依据。

所以，《规程》明确规定：

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。

通过矿井通风阻力测定，可以达到下列目的：

1）.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，了解矿井井巷的维护状况，了解矿井通风能力与潜力，便于正确调节风量以满足生产的需要，确保矿井通风系统经济合理地运行；

2）.提供紧密结合矿井实际的井巷通风阻力系数和风阻值，使通风设计与计算更切合实际，使风量调节有可靠的依据；

3）.为调节风压法控制火灾提供必须的基础资料，使这一方法的应用更合理、有效；

4）.为发生事故时制定灾变处理计划提供重要的基础资料；

5）.为矿井通风自动化及矿井通风系统优化、改造提供基础数据等。

1矿井概况

1.1地理位置及企业基本情况

嵩阳新峰（登封）煤业有限公司位于登封市告成镇苇园沟村，原名登封市新峰煤炭有限公司。

矿区西北距离登封市16km,东北距离郑州市约65km，距离陇海、京广两大铁路线为56.51km。

矿区有公路与其相通，交通便利。

该矿于1997年11月建井，主要开采二1煤层。

设计生产能力21万t/a，2001年10月建成投产，核定生产能力9万t/a。

2011年7月与郑煤集团共同出资组建了嵩阳新峰（登封）煤业有限公司，其中郑煤集团占51%的股份，为控股股东。

矿井2006年进行技术改造，2009年矿井技术改造结束，改造后设计生产能力30万t/a。

1.2通风系统

矿井通风方式为中央并列式，机械抽出通风方法，回风井安装有两台FBCDZ-6-No15型轴流式风机，一用一备。

12采区为生产采区，瓦斯含量较低，11采区为准备采区。

2矿井通风阻力测定

2.1测定路线的选择与测点布置

2.1.1测定路线的选择原则

1）.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。

2）.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。

3）.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。

2.1.2测定路线的确定

根据矿井通风系统的具体情况，选择了一条主测路线，具体测定路线详见附件Ⅱ附图1。

2.1.3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，详见附件Ⅱ附图1、2。

附图1嵩阳新峰（登封）煤业有限公司通风系统图

附图2嵩阳新峰（登封）煤业有限公司通风网络图

2.2测定方法与仪器仪表

本次测定采用基点法，即用一台精密气压计放在地面，另一台同型号的精密气压计在井下风路中的测点进行测定静压的方法，并测定各个测点风速、温度和湿度，依次序测完系统内选定的线路，将数据列入表内，出井后进行数据处理。

该方法测定所用的仪器仪表有：

BJ-1型精密气压计2台

DHM-2型通风干湿球温度计1台

风表3块

秒表1块

皮尺1个

利用上述测定方法和仪器仪表，分别对井下各测点的风流静压、干球温度、湿球温度、风速及巷道的尺寸进行了测定。

2.3测定数据的整理与计算

2.3.1井巷断面尺寸计算

梯形：

S=H×B（2.1）

U=4.16

（2.2）

半圆拱：

（2.3）

（2.4）

式中：

S——井巷断面积，m2；

B——巷道宽度（梯形为平均宽，即上底加下底除以2），m；

H——巷道高度，m；

U——巷道周长，m。

2.3.2空气密度计算

（2.5）

式中：

ρ——空气密度，kg/m3；

P——空气绝对静压，Pa；

φ——空气相对湿度，%；

Psat——饱和水蒸气分压力，Pa；

T——绝对温度，K，（T=273+td）；

td——干球温度读数，℃。

2.3.3测点风速风量计算

风表校正公式：

V真=aV表+b（2.6）

式中：

V真——表测风速，m/s；

V表——表读数，m/s；

a，b——常数。

实际采用风表编号及校正公式分别为：

微速风表，V真=0.36V表+0.23m/s

中速风表，V真=1.02V表-+0.18m/s

高速风表，V真=1.02V表+0.05m/s

井巷实际风速：

V实=k·V真（2.7）

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；

（2.8）

式中：

S——实测断面，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（2.9）

式中：

Q——井巷风量，m3/s。

2.3.4测定段位压差及矿井自然风压计算

测段A-B的位压差计算：

（2.10）

式中：

ΔhZ——两测点的位压差，Pa；

——两测点的标高，m；

——两测点的空气密度，kg/m3；

g——重力加速度，取9.8m/s2。

矿井自然风压计算：

HN=

=∑（ΔhZ）（2.11）

式中：

HN——矿井自然风压，Pa；

ΔhZ——两测点的位压差，Pa。

2.3.5通风阻力计算

两测点A-B间的通风阻力h阻AB为：

h阻AB=ΔhS+ΔhZ+ΔhV（2.12）

式中：

h阻AB——两测点A-B间的通风阻力，Pa；

ΔhS——两测点A-B间的静压差，Pa；

ΔhS=PA-PB+ΔP（2.13）

式中：

PA，PB——A,B两测点上仪器的读数值，Pa；

ΔP——仪器的基准及变档差值校正，Pa；

ΔhV——两测点A,B间的速压差，Pa；

（2.14）

式中：

vA,vB——A，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（2.15）

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

（2.16）

式中：

RAB——巷道实测风阻值，N·S2/m8；

hAB——实测巷道AB段的通风阻力，Pa；

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

（2.17）

式中：

α——实测巷道的摩擦阻力系数，N·S2/m4；

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，以及为计算或设计后期通风系统，需要将实测的α换算为标准状态下的值，其换算公式如下所示：

（2.18）

式中：

α标——标准状态下（ρ=1.2kg/m3）巷道的摩擦阻力系数，N·S2/m4；

α——实测巷道的摩擦阻力系数，N·S2/m4；

ρ——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。

2.3.8测定结果整理计算表

根据实测数据，计算出矿井各巷道通风阻力见附件Ⅰ表1-7。

3通风阻力测定结果分析与建议

3.1通风阻力测定精度评价

主测路线实测矿井通风总阻力：

h阻测=∑h阻AB（3.1）

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：

（3.2）

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（3.3）

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。

风井运行主扇的相对静压为：

850.0Pa。

由矿井通风阻力测定汇总表得主测线路的基本情况：

主测线路误差分析：

由上可知，主测线路的测定值是：

832.9Pa，从上述测定结果可以看出，主测路线的阻力测定相对误差为：

3.27%，<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。

3.2矿井通风阻力分布状况

矿井通风阻力沿程分布状况分别如图3-1所示。

矿井三段（进风段、用风段、回风段）通风阻力的百分比情况见表3-1。

图3-1矿井通风阻力沿程分布状况图

表3-1矿井通风三段阻力分布情况

系统

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）

主测路线

进风段

1-103

676.4

331.1

39.8

49.1

用风段

103-106

395.1

117.1

14.1

29.6

回风段

106-110

645.9

384.8

46.2

59.6

合计

1715.8

832.9

100.0

48.5

从图3-1和表3-1可以看出，风机担负系统通风总阻力为832.9Pa，进风段的阻力所占的百分比为39.8%，用风段的阻力占总阻力的14.1%，回风段阻力占总阻力的46.2%；从这些数值上来看，矿井三段阻力分布基本合理。

3.3矿井等积孔与风阻

矿井等积孔计算公式：

（3.4）

（3.5）

式中：

A——矿井等积孔，m2；

Q——矿井总回风量，m3/s；

h——矿井通风阻力，Pa。

风井总回风量Q＝31.93m3/s，其通风阻力h=832.9Pa，则矿井等积孔与风阻值分别为：

m2

Ns2/m8

由表3-2可知，从矿井等积孔、矿井风阻值来看，嵩阳新峰（登封）煤业有限公司的风井担负系统通风难易程度属中等。

表3-2矿井通风难易程度分级表

矿井通风难易程度

矿井总风阻Rm（Ns2.m-8）

等积孔A（m2）

容易

<0.355

>2

中等

0.355～1.420

1～2

困难

>1.420

<1

3.4矿井风量分配及外部漏风率率

矿井实测风量统计见表3-3。

表3-3矿井实测风量统计表

项目

风量Q（m3/s）

合计

备注

进风井

29.32

29.32m3/s

主井

回采面

6.89

6.89m3/s

12010采面

硐室及其他

18.79

18.79m3/s

风井回风

31.93

31.93m3/s

风井

风机排风

35.27

35.27m3/s

风机

3.4.1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。

矿井外部漏风率是指矿井外部漏风量与主要通风机排风量之比。

矿井主要风机外部漏风率无提升设备时不得超过5%，有提升设备时不得超过15%。

实测风井总回风量为31.93m3/s，主要通风机排风量为35.27m3/s，则外部漏风率为：

风井外部漏风率为10.46%，小于15%，满足《煤矿安全规程》要求。

3.5通风阻力测定结论

1）.矿井阻力测定相对误差为3.27%，测定结果满足矿井通风阻力测定和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。

2）.矿井风机担负系统通风总阻力为832.9Pa，进风段的阻力所占的百分比为39.8%，用风段的阻力占总阻力的14.1%，回风段阻力占总阻力的46.2%；从这些数值上来看，矿井进风段所占比例较大，原因为进风段一段巷道变形严重，巷道断面小，造成阻力较大。

总的来说，矿井三段阻力分布基本合理。

3）.嵩阳新峰（登封）煤业有限公司风井担负系统等积孔为1.3166m2，风阻为0.8169Ns2/m8，通风难易程度为中等。

4）.嵩阳新峰（登封）煤业有限公司风井外部漏风率为10.46%，小于15%，满足《煤矿安全规程》要求。

3.6存在问题及建议

1）.矿井井下大部分巷道断面较大、规整、直畅，利于通风，应继续保持。

2）.12采区进风段有一段巷道变形严重，应及时修整，清理杂物，使其不影响通风断面，利于通风。

3）.加强风井的封闭工作。

4）.建议强化工人安全意识，加强通风管理。

附件Ⅰ——矿井通风阻力测算表

附表1测点断面尺寸测算表

测点

断面

支护

宽度

高度

面积

周长

形状

形式

B（m）

H（m）

（m2）

U（m）

101'

半圆拱

砌碹

2.78

2.53

6.18

9.55

102'

梯形

工字钢

2.70

2.20

5.94

10.14

102''

梯形

工字钢

2.75

2.05

5.64

9.88

103'

梯形

工字钢

3.10

2.50

7.75

11.58

104'

梯形

工字钢

2.60

2.00

5.20

9.49

104''

梯形

工字钢

3.10

2.10

6.51

10.61

105'

梯形

工字钢

2.70

2.05

5.54

9.79

106'

梯形

工字钢

2.13

2.05

4.37

8.69

107'

梯形

工字钢

3.80

2.05

7.79

11.61

108''

梯形

工字钢

3.00

2.15

6.45

10.57

108'

半圆拱

砌碹

2.77

2.66

6.52

9.81

109'

半圆拱

砌碹

3.10

3.35

9.33

11.73

109''

半圆拱

砌碹

2.60

2.30

5.24

8.79

风硐

矩形

砌碹

2.20

4.20

9.24

12.80

附表2精密气压计测压数据表

测

A仪器（井下）

测

B仪器（井口）

点

时间

读数

备注

点

时间

读数

备注

2011.8.308：

45主井地面0档0标高20#P绝=-38.9mbar

1

8:

45

0

主井口　

1

8:

45

2

1

8:

55

-367

副井口

1

8:

55

21

109

9:

05

-885

副井底

1

9:

05

44

0档→-3000

108

9:

20

-988

1

9:

20

67

107

9:

35

-701

1

9:

35

83

106

9:

40

-704

1

9:

40

87

105

9:

55

-585

1

9:

55

82

104

10:

05

-603

1

10:

05

82

103

10:

20

-663

1

10:

20

88

102

10:

35

-463

1

10:

35

82

101

10:

55

-283

主井底

1

10:

55

74

110

12:

45

-8

风机房

1

12:

45

27

-3000档→0档

12:

45

-731

附表3空气密度测算表

测点

原始记录

Δt

Ф

Psat

ρ

备注

td（℃）

tw（℃）

P（Pa）

（℃）

（%）

（Pa）

（kg/m3）

1

24.0

22.4

96110

1.6

87.37

2984

1.1153

主井地面

1

24.0

22.4

95353

1.6

87.40

2984

1.1064

副井地面

109

20.2

19.6

98182

0.6

94.76

2366

1.1560

主井底

108

20.0

19.4

98056

0.6

94.70

2337

1.1554

107

20.6

20.0

98327

0.6

94.72

2426

1.1559

106

20.2

19.6

98320

0.6

94.76

2366

1.1576

105

21.0

20.2

98444

0.8

93.07

2486

1.1556

104

20.4

20.2

98426

0.2

98.16

2397

1.1576

103

20.6

20.0

98372

0.6

94.72

2426

1.1564

102

21.4

20.6

98567

0.8

93.13

2549

1.1553

101

24.8

22.4

98755

2.4

81.53

3130

1.1435

副主井底

110

28.6

23.8

95354

4.8

67.60

3914

1.0894

风机房地面

附表4风速风量测算表

测点

表速

V真

K

V实

S

Q

备注

（m/min）

（m/s）

（m/s）

（m2）

（m3/s）

101'

216

3.85

0.9353

3.60

22.28

1336.63

中速

102'

70

1.37