煤矿井下通风系统阻力测定及优化研究-中国期刊网

（整期优先）网络出版时间：2023-10-18

作者: 贾帅李超群魏凯

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煤矿井下通风系统阻力测定及优化研究

贾帅李超群魏凯

山东义能煤矿有限公司山东济宁 272000

摘要：随采深增加煤炭回采受到地温、粉尘、瓦斯等影响更为突出，通风可以给井下采掘作业点以及相关硐室提供源源不断的新鲜风流，为煤炭回采创造相对安全的条件。由于煤炭开采为一动态变化过程，巷道掘进开拓以及采面推进等都会导致通风系统出现变化，井下通风系统面临通风长度增加、系统复杂、通风阻力增大、漏风量增加等问题。为此，定期开展通风阻力测定并对依据测定结果对通风系统进行优化，对提高通风效率具有重要意义。文章就对山西某矿通风系统风阻分布情况测定，并提出针对性优化措施。

关键词：煤矿井下；通风系统阻力测定；优化

引言

在安装和部署地下通风系统的过程中，还会产生通风阻力。通风阻力是影响地下安全的重要因素，因此，测量矿井的通风阻力，维护地下环境，保证生产安全，提高经济效益具有重要意义。因此，在矿山设计的早期阶段和实际生产过程中，为了减少通风阻力，提高矿山的经济效益，有必要选择合理的隧道参数，并根据矿山实际情况采取有效的安全预防和控制措施。

1煤矿井下通风管理

在地下煤矿的情况下，由于使用空间相对狭小，缺乏自然照明，在矿山隧道设备的开采过程中，经常需要更换工人的日常休息场所，开采过程中可能会发生各种自然地质灾害，大大增加了地下管道通风排水管理的难度。在采矿过程中，你可能会受到气体、灰尘等因素的影响。因此，要长期控制煤矿井下管道的通风排水，必须充分考虑这些粉尘因素的直接影响。通过对上述因素的全面分析和考虑，在现代煤矿井下通风管理过程中，在技术管理层面上，总体采取以下管理方法:连续为井下油气提供大量新鲜空气，使井下油气作业人员每天都能正常呼吸。各种常见的有毒有害化学气体可以及时稀释到地下，并快速排放，最大限度地降低地下户外有害粉尘浓度。在一定程度上，可以改善地下不断变化的自然气候条件，避免地下温度过高对地下矿工生活的副作用。地下通风管理旨在进行适当的通风工作，为工人提供安全的工作环境。

2煤矿井下通风系统阻力测定

2.1测定方法

微分气压计法和气压计法通常用于测量通风系统的电阻。根据差速器法的测量要求，压力表软管应分别放置在1和2个测量点上，风向与管道的轴线平行，差速器压力表应安装在2个测量点上。使用风速表在两个地方1和2测量风速，同时测量干球和湿球的温度和气流的绝对静压，从而获得两个地方空气的密度。差分压力计读取两点1和2之间的静压差和潜在能量差，并用基本参数代替，计算两点之间的通风阻力。测量精密气压计的主要方法需要使用两个精密气压计，其中一个以地面为基准安装，另一个安装以测试地下位移。首先，在指定区间的两端测量风流的静压，然后将区间的通风阻力代入适当的参数进行计算。这两种方法的优点和缺点如下：

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经过比较，结合舟山煤矿地下隧道分布广泛、系统复杂的事实，最终选择了准确的气压计参考点方法。

2.2仪器参数

根据精密气压计的参考点方法计算抗风参数的要求，包括气压、隧道段大小、湿干温度、风速、海拔、时间等参数。有关相应仪器的摘要，请参阅表2。

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2.3测定结果精度分析

受到读数、测量设备误差等因素影响，测量结果存在一定偏差。为确保测量结果有效，需对测量精度进行分析。具体测定精度可通过下述公式计算，当计算出来的相对误差在5%以内时，即认为测量结果满足要求，其计算公式如下：

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式中：δ相对误差，%；HC、HS实测、理论风阻，Pa。根据不同测风路线风阻实测值以及理论值计算得到测量相对误差，具体见下页表3所示。从表3看出，各个测量路线测定的计算得到的相对误差均在5%以内，表明本次通风阻力测定数据可靠。

表3测定结果及测量相对误差

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2.4误差分析

因仪表精确度、人工熟练程度等因素，测定结果可能存在误差，为进一步确认检测数据的准确度，要通过计算校验测定数据的误差程度，具体方法如公式：

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式中：δ为相对误差，单位%，小于5%为准确；Hs为风阻实测值，单位Pa；Hr为风阻理论值，单位Pa。误差校验见表4。

表4通风阻力测定结果误差表

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由表4可知，误差校验结果3.6%＜5%，此次测定数据准确度符合有关规程要求，可以使用。

2.5等积孔测定结果

矿井的等积孔是表明矿井通风难易水平的理想孔口。矿井等积孔的计算方法如下：

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多风井系统的矿井等积孔A多计算公式为：

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式中：a–面积相等的孔，平方米；qi——第一主风机的通风量，m3/s；hi——第一主风机的电阻值，pa；n每台主风机运行的风机数量为一台。通过上述公式的计算，我们可以得到每个空气轴系统面积相等的孔:(1)中心空气轴系统面积相等的孔。计算中心为q = 422.6 m3/s，中心为h = 3788.5 pa时，得出中心为a = 8 . 170 m2。(2)北翼风井系统的面积相等孔。根据计算q，北翼= 377.6立方米/秒，h北翼= 3691.3帕，北翼= 7.396平方米。各风井通风系统等尺寸孔的计算结果见表5。

表5矿井总等积孔及各风井通风系统的等积孔测算结果

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3煤矿井下通风安全管理策略

3.1通风优化措施

各个采区均处于通风容易阶段，但是普遍存在进、回风段风阻占比高、通风阻力大等问题。归结起来原因主要是由于巷道内堆积杂物、巷道断面收敛等原因导致。将进、回风顺槽内物料、机械设备等规整码放，适当增加进、回采顺槽超前支护距离降低采动压力影响，维持巷道断面；对于采区回风巷局部底鼓严重问题，分析发现主要是巷道存在积水导致底板岩体承载能力以及强度较低导致，因此在后续采取及时排水，底板补强加固等措施确保巷道通风断面。对总回风巷进行喷浆，降低巷道摩擦风阻。

3.2合理的通风设备

近年来，随着“5G”技术的发展，煤矿企业开始引进“5G”技术，以实现煤炭开采企业在地下采煤过程中的智能化和现代化，减少井下工人的劳动强度，提高煤炭开采效率。在“十四五”中，煤炭科技创新发展的主要目标之一是开发智能煤矿和机器人，重点是推广智能无人综采工作面、井下智能检查机器人、煤炭分类用智能机器人和井下精密定位等尖端和适用技术。例如，地质等复杂因素使煤矿的区域无法进入要检查气体和通风设施的地方。应用地下智能检查机器人可以完全解决人们无法确认的情况。使用大量的地下智能机器人可以代替气体检查员，从而提高控制数据的及时性和准确性。使用智能设备，可以在地下工作场所实现无人值守和远程操作，提高通风系统的安全性。

3.3控制矿井温度

随着煤矿水深的增加，矿井内部空气温度也可能升高。此外，在使用期间，还会有许多其他热源，因此山地温室的空气温度也可以连续升高。高温严重威胁地下工人的健康和地下工作环境的安全。一方面，这会引起爆炸，可能会损害操作人员的人身安全。因此，矿井瓦斯温度的管理和控制一直是井下瓦斯通风排水整个管理过程中的一个关键点。采矿业通常不使用常规冷却方法。总的来说，通风控制是控制地板温度最有效的方法。因此，在给井下煤通风时，必须使用合理的通风系统，将矿井温度控制在安全距离内，以保证开采和安全运行所需的安全。

结束语

随着矿井工作面的扩大和矿井平面图的变化，提出矿井方面应制定各种措施，防治各种开发和矿井通风系统的安全，并及时调整和优化通风系统，确保矿井通风系统安全、可靠、经济、合理运行。

参考文献

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[5]潘晋.井下通风系统阻力测定与优化[J].能源与节能,2018(05)

煤矿井下通风系统阻力测定及优化研究