阻力测定（共7篇）
阻力测定 篇1
矿井通风阻力测定是煤矿通风技术管理工作中的重要内容之一。了解矿井通风系统中通风阻力大小和分布情况,可为进一步改善矿井的通风状况、降低通风阻力提供依据;通过实测数据测算矿井各类巷道的井巷摩擦阻力系数和风阻值,可为矿井的通风设计、通风系统优化改造、风压调节、矿井火灾治理提供可靠的基础资料。为准确掌握崔庙煤矿井下通风网络中的通风阻力分布情况,对该矿矿井通风系统进行了通风阻力测定。
1 矿井概况
郑煤集团崔庙煤矿有限公司位于郑州矿区荥巩煤田中部,矿井始建于1996年,2005年4月被郑煤集团公司整合,现为郑煤集团直属的1对资源整合矿井。矿井井田东西走向长2.8 km,南北倾斜宽1.7 km,面积约2.1 km2,井田南部以二1煤层露头风化带为界,北部以马泉沟断层为界。矿井主采二1煤层,煤厚0.4～11.0 m,平均厚5.6 m,倾角10°～15°,平均14°。矿井原设计生产能力为15万 t/a,目前正在进行技术改造,技术改造工程竣工后矿井生产能力将达30万t/a。矿井开拓采用立井单水平上、下山开拓方式,全井共有3个井筒,即主井、副井和南风井,开采标高+160～-205 m。根据郑州煤矿设计研究院1996年6月提交的《荥阳市崔庙煤矿储量报告》(河南省矿产储量委员会于1996年7月以豫储字[1996]17号文件批准),现开采的二1煤层共有地质储量2 028万t,可采储量1 180万t,后备储量1.3亿t(计河井田)。
矿井通风为中央边界(中央分列)抽出式通风方式,即主、副井进风,南风井回风。其中南风井装备有FBCDZ-8-№24型对旋轴流式主要通风机装置2台,其各自适配电机(异步)额定功率185 kW×2,额定电压6 000 V,额定电流25.1 A×2,额定转速741 r/min。当前风机运行工况为(2010年3月):1#机单级运行,风硐负压约450 Pa,风机风量约3 100 m3/min。作为矿井通风的主要动力,南风井2台风机其中1台运转、1台备用。根据矿井瓦斯鉴定等级,崔庙煤矿属于典型的煤与瓦斯突出矿井,为全国“先抽后采”示范矿井之一(根据1990年8月河南省煤田地质局三队提交的《荥巩煤田及计河井田勘探(精查)地质报告》、《荥阳市崔庙煤矿储量说明》、荥巩煤田二1煤层瓦斯地质图等资料显示:二1煤层瓦斯含量为5.58～35.25 m3/t,瓦斯含量每百米增加7.67 m3/t,相对瓦斯涌出量为17.79 m3/t,煤层瓦斯压力为0.55～3.00 MPa,煤的瓦斯放散初速度(Δp)为11.0～46.0,平均29.5,煤的坚固性系数为0.15～0.46,平均0.25,突出危险性综合指标K=118等)。
2 测定路线的选择与测点布置
2.1 阻力测定相关要求
(1)结合崔庙矿的生产实际,对矿井现有通风系统中的主要通风路线进行细测。
(2)对所有测点进行全面测定,掌握矿井通风系统中主要通风井巷、采掘工作面的通风阻力、典型巷道摩擦阻力系数、实际风量、风速和有效通风断面等参数。
(3)对测定的原始资料及数据进行详细计算和分析,了解矿井现有通风系统状况,分析当前矿井通风系统中存在的技术问题,并对其进行总体评价。
2.2 测定路线及测点的选择原则
(1)必须选择通风系统中的最大阻力路线,如果路线上有难以通过的巷道,可选择其并联分支进行测量。
(2)测点布置密度应能控制井巷主要通风路线的阻力分布及风量变化情况,并尽可能布置在巷道内顶板或底板标高已知的导线上或其附近位置。
(3)测点应在分风点或合风点处选定。选在前方,测点间距不得小于巷道宽度的3倍;选在后方,测点间距不得小于巷道宽度的8倍。
(4)需要在巷道转弯处、断面变化大的地方选点时,选在前方,测点间距不得小于巷道宽度的3倍;选在后方,测点间距不得小于巷道宽度的8倍。
(5)测点前后3 m内巷道支护良好,无堆积物。
2.3 测点路线的确定
按照通风系统阻力测定的要求,结合矿井巷道的具体条件测点布置按照分风点和汇合点选择,但对于风量变化不大、距离相近的巷道,对阻力测定影响不大的节点进行了适当的合并和简化。
测定路线的一般选择原则为:能够反映矿井通风系统特征的最长通风路线作为主要测定路线,如其中有采、掘工作面等,其他通风路线则列为辅测路线。其主测路线具体列举以下几例。
(1)按13轨道大巷等二掘面通风系统测定路线的测点编号,测定路线为:
1→2→3→4→5→6→7→8→9→10→11→12。
(2)按11011首采面通风系统测定路线的测点编号,测定路线为:
1→2→3→13→14→15→18→9→10→11→12。
(3)按钻爆面Ⅲ通风系统测定路线的测点编号,测定路线为:
1→2→3→13→21→19→20→10→11→12。
2.4 通风系统阻力测定网络
根据所选择的通风路线绘制通风系统网络图,通风系统阻力测定网络如图1所示。
3 测定结果分析
3.1 测定误差检验
在阻力测定过程中,由于受到自然条件、井下环境、仪器可靠性及精度、测定方法以及人为因素的综合影响,难免存在一定的测量误差。因此,为了保证测定结果真实可靠,使之满足一定的精度要求,必须对其进行误差检验,即全井通风系统阻力分析误差(理论风压值)或并联路线阻力分析误差(自闭合检验)应在5%以内。否则,应通过分析,找出原因并重新制订方案,并再次进行全面重测或局部补测。崔庙煤矿井巷通风阻力分布见表1—3。
现结合表1—3中的数据,以综合风压实测值H(H=hs-hv+hn)为检验标准,对此次通风系统阻力测定误差检验与分析如下。
按照表1—3中列出的南风井通风系统测定路线的最终数据处理结果,选择2条风路累计计算的矿井通风总阻力,分别为最小阻力hmin和最大阻力hmax。按照精度检验公式,分别求出各自的相对误差值为:
ε1=|H-hmin|/H×100%=0.96%
ε2=|H-hmax|/H×100%=0.09%
因为南风井通风系统的max(ε1,ε2)≤ε=5%,所以由非最小且非最大阻力路线计算所得的其他相对误差值ε′一定在ε1、ε2之间,即:ε1<ε′<ε2或ε2<ε′<ε1。
可见,测定误差符合不大于5%的要求。
经过精度评价、检验,可知此次通风阻力测定误差在允许范围内,故测定结果是可信有效的。
hn=65.2 Pa;h=447.8 Pa。
hn=-14.8 Pa;h=443.1 Pa。
hn=-14.6 Pa;h=444.1 Pa。
3.2 矿井通风阻力及自然风压测定结果
按11011首采面通风系统测定路线:1→2→3→13→14→15→18→9→10→11→12计算的南风井通风系统,其通风总阻力h为443.1 Pa,矿井自然风压hn为-14.8 Pa。
目前,崔庙煤矿全井有1个11011首采面、2个掘进面和钻爆面Ⅲ的中巷,东、西辅助巷以及硐室等主要用风地点。矿井总进风量约2 827 m3/min、矿井总回风量约2 890 m3/min,矿井通风系统总阻力为443.1 Pa(按11采区11011首采面通风系统测定路线:1→2→3→13→14→15→18→9→10→11→12计算),矿井井巷总风阻为0.190 963 N·s2/m8,相应的矿井自然风压为-14.8 Pa等。
3.3 矿井等积孔
按照崔庙煤矿南风井通风系统的矿井总回风量Q总回=2 890.2 m3/min计算的等积孔A为:
undefined
由矿井通风等积孔与矿井风量的相关函数式:
Amin=0.05Q0.834;Amax=0.07Q0.791
计算得到:Amin=1.266 m2,Amax=1.500 m2,比较当前矿井等积孔A(2.723 m2)可见,崔庙煤矿目前属于通风容易矿井,供风量能够满足井下需风要求。
4 结论
(1)适当的进、用和回风段阻力比是保证矿井通风系统可靠性的重要条件,应始终做到进、回风段阻力不能过高。否则,会造成矿井通风不畅、无谓地增加通风功耗,同时,尤其对于灾变时期的风流控制(例如因“阻塞”效应而导致的风流逆转)也极为不利等。
(2)必须指出,在矿井通风系统运行状态的实际工作中(包括通风系统方式与环境、安全技术与管理、井巷空气成分与风速、通风设备与设施(主要、局部通风机,通风构筑物)安全性等),应以《煤矿安全规程》有关条款为依据,并且严格执行、遵守。尤其对于属于煤与瓦斯突出矿井的崔庙煤矿来讲,应深刻牢记“一通”是“三防”的基础,通风是矿井安全生产的命脉,也是防灾减灾的重要手段。
刘家塔煤矿通风阻力测定与分析 篇2
1 通风阻力测定方法及路线
1.1 测定方法
矿井阻力测定方法一般有气压计法和压差计法两种;考虑到刘家塔矿通风系统较复杂, 范围大, 路线长, 为保证测定效果及减少工作量, 实验中选择了精密气压计逐点测定法, 对部分复杂用风地点用压差计法检验修正。
1.2 实验仪器
通风测定的参数主要有:测点标高;测点间巷道长度;大气压力;绝对静压;干、湿温度;巷道断面、风速等。本次测定所使用的仪器、仪表见表1。
2 通风阻力参数测定和计算
2.1 空气密度
空气密度应按下式计算:
式中:ρ为空气密度, kg/m3;P为测点大气压力, k Pa;Φ为测点相对湿度, %;t为空气温度, ℃;Psat为水蒸气饱和蒸汽压, k Pa;
为考虑自然风压影响, 局部巷道断面空气密度用便携式密度计测量。
2.2 阻力的计算
两测点间的通风阻力计算按下式:
式中:hs (i, i+1) 为静压差, Pa;hz (i, i+1) 为位压差, Pa;hv (i, i+1) 为动压差。
通风系统阻力的计算应按下面公式:
式中:j为巷道号, j=1, 2…n。
2.3 自然风压的计算
按下式计算:
3 实验数据处理及分析
3.1 实验数据处理
将各测点的实验原始数据和风速表校正曲线输入计算机, 进行分析与处理。各测定线路通风系统阻力测定结果如表2。
刘家塔煤矿两进风井标高-400m和-650m, 东、西两个回风井标高-350m、-385m, 进风井高于回风井, 其自然风压测定结果如表3。表中自然风压值是现场同一地点、同一时间段多次测量的平均值经计算后得出。
表中自然风压负值表示阻碍主要通风机通风。
3.2 数据分析
阻力测定误差是依据通风机房水柱计读数计算出的系统理论通风阻力与实际测量系统通风阻力相比较而得出的相对误差, 误差可按下式计算:
式中, h为实测通风阻力, Pa;h'是理论通风阻力, Pa。
各通风路线的阻力测定误差如表4。分析可知各风流路线的测定误差基本小于6%。该结果表明, 本次测定误差精度在允许范围内, 符合了实际生产要求, 可认定本次的实验数据结果有效。
3.3 结果分析
3.3.1 通风系统的阻力分析
将矿井通风系统的风路, 分进风段、用风段和回风段。本次所选8条通风系统阻力分布如表5。从表5计算结果看出, 井下各系统阻力分布基本合理。
对于各线路风路阻力分布如图1, 可以看出各回风段阻力分布所占比例基本超过40%, 矿井通风阻力主要集中在回风段。
3.3.2 自然风压分析
通过分析刘家塔煤矿2013年3月至12月自然风压 (如图2) , 可以推断出4至12月是“通风容易”时期, 自然风压辅助主要通风机通风, 其他月份是通风困难时期。
4 结论
通过对刘家塔煤矿8条通风线路阻力测定和实验数据分析, 得出以下结论:
(1) 总体上看, 刘家塔煤矿通风系统布局合理、可靠, 生产水平与采区分区供风, 采掘工作面及主要硐室独立通风;矿井总进风量比总需风量大, 能够满足目前矿井实际生产需要;矿井通风总阻力为1787.65Pa, 等积孔为3.5m2, 属于通风容易矿井;矿井通风设施较齐全, 井下风量分配基本合理, 通风管理水平较高。
(2) 从阻力分布上看, 矿井通风阻力主要集中在回风段, 该段通风路线长。因此, 必须采取措施降低该段的通风阻力, 加强巷道维护, 保证风流畅通, 以降低通风系统阻力。
(3) 每年4-11月是通风“容易”时期, 自然风压帮助主要通风机通风, 其他月份与之相反。应充分考虑不同季节自然风压对矿井通风系统造成的影响。
(4) 该矿通风设施较多, 有永久风门58处, 调节风门达82处, 调节风墙41处, 这些通风设施增大了矿井内部漏风, 加大了管理难度, 因此, 在现场管理中, 应加强对通风设施的管理, 提高矿井的有效风量[11], 同时也应该提高风门密封质量及采空区的密封质量。
摘要：为掌握刘家塔煤矿通风系统阻力分布情况, 选择8条测定线路, 使用精密气压计逐点测定风压, 同时测试了自然风压在不同月份对通风系统造成的影响。分析结果表明该矿通风阻力分布基本合理, 通风阻力主要集中在回风段, 自然风压存在周期性变化, 风量能够满足矿井实际生产需要, 据此提出该矿降低通风阻力的管理措施。
关键词：通风系统,通风阻力,自然风压
参考文献
[1]程根银, 等.姚桥煤矿通风阻力测定及分析[J].辽宁工程技术大学学报 (自然科学版) , 2012, 10.
霍洛湾煤矿通风阻力测定与分析 篇3
关键词：通风阻力测定,动基点,阻力分布,降阻
0 引言
井工煤矿通风系统是生产系统的重要组成部分, 既服务于生产系统, 又制约着该系统。该系统的优劣直接关乎着矿井的安全生产、灾害防治与经济效益。随着矿井开采规模的加大, 生产布局的变化, 自然条件、地热、瓦斯涌出等因素的变化, 矿井通风需要随之改变而及时进行调节与降低通风阻力[1]。
矿井通风阻力是衡量通风能力的主要指标.也是进行矿井通风设计和通风管理的主要依据。为此《煤矿安全规程》第119条规定:“新矿井投产前必须进行1次矿井通风阻力测定, 以后每3 a至少进行1次。矿井改变一翼通风系统后, 必须重新进行矿井通风阻力测定”[2]。适时地进行风量与阻力测定, 了解和掌握全矿井的通风阻力与风量分布情况, 检查其是否合理, 发现阻力较大区段与地点, 进行通风能量损失的原因分析, 从而提出降低通风阻力的措施, 对全矿井通风工作与安全生产与通风费减少都有重要意义[3]。
1 概况
霍洛湾矿位于东胜煤田补连区的东北部, 北接寸一矿, 南接补连塔矿, 东接石圪台矿, 西接双庙井田。矿井生产能力3 Mt/a, 目前开采2-2煤, 煤层距地表165 m, 瓦斯相对涌出量为1.19 m3/t, 属低瓦斯矿井, 煤层自燃倾向为二类, 即属自燃煤层。采用中央分列抽出式通风, 主运斜井、行人斜井进风, 总回风斜井与辅回风井回风, 安装一对BD-Ⅱ-8-№24型轴流式风机, 电机功率185 k W, 额定风量7 800 m3/min[4]。
目前一盘区回采接近尾声, 二盘区处于掘进、回采准备, 矿井处于新旧盘区接替状态, 通风系统变得复杂、通风网络扩大, 风量需求增大。因此, 要适时进行通风阻力与风量测定, 提供实际摩擦阻力系数与风阻值, 检查各处风阻风量分布是否合理, 并通过计算分析找出解决当前通风工作困难的办法并为之提供可靠的数据资料参考。
2 通风阻力测定方案
矿井通风系统示意图如图1所示。
2.1 测定方法
动基点测量法是指在矿井通风系统的进风段、采区段和回风段设置3~4个基点而不是单纯井口1个, 然后按定基点的方法逐点测定通风阻力, 基点的选择尽量在测点2 000 m以内。
动基点法通过基点的移动, 缩小了两测点的距离, 增强了测点间无扰动的可操作性, 有效地消除了地表气压变化与井下风压的瞬变对测量的影响, 弥补定基点测量法的不足, 使测定精度得到提高[5]。同时, 使用井下小灵通实现测量同步。
2.2 测点布置要求
(1) 测点选在分风点前, 测点距分风点处应大于3倍巷道宽度, 选取20 m;
(2) 测点前后3 m内巷道必须支护良好、无堆积物, 若条件不符, 则增大要求 (1) 的距离再选点;
(3) 针对近水平煤层高差小, 适当增大距离, 以达到两测点间压差要求;
(4) 两测点之间不应有分风点或汇风点, 同时在风量或风速变化明显处加设测点[6]。
根据测点布置要求, 结合井下通风的实际情况, 共布置了42个测点, 动基点5个, 其中线路1布置22个测点、线路2布置16个测点、线路3布置14个测点。
2.3 测定路线
线路1:行人斜井→平硐大巷→二盘区主辅运→回采、备采工作面, 两掘进面→二盘区回风巷→集中回风巷→总回风斜井→风硐;
线路2:平硐大巷→南翼辅运巷→连采工作面→回风大巷→总回风斜井;
线路3:主运斜井→胶运大巷→连采工作面→回风大巷→总回风斜井。
3 测定结果与分析
3.1 计算结果
经整理得矿井通风阻力汇总如表1所示。
总阻力按以下公式计算:
式中, hr为通风总阻力, Pa;hrij为测点i、j之间的通风阻力, Pa。
代入计算得总阻力1 139.4 Pa;总风量110 m3/s;计算总风阻为0.094 N·s2/m8;等积孔3.88 m2。
从通风阻力而言是接近满负荷运行的, 而等积孔判定的通风难易程度为容易, 为此需要进一步分析。
3.2 阻力测定检验
测量结果因受多方面的影响, 难免有误差或者失准, 需要进行检验[7], 公式如下:
式中, ε为阻力测定误差, %;hs为主要通风机风硐处的静压, Pa;hv为主要通风机风硐处的速压, Pa;hn为自然风压, Pa。
根据测量结果:hs=1 148.7 Pa, hv=15.6 Pa, hn=7.3 Pa, hr=119.4 Pa, 经计算误差值为1.3%, 测量结果有效。
3.3 阻力分布
矿井通风系统按风流在网络中的位置可分为进风、用风和回风三段。三段划分的依据是:从进风井口到进风大巷为进风段;从进风石门到回风石门为用风段。根据测量结果所得线路1阻力分布如图2所示。
从图2可知, 回风段线路长、阻力大, 阻力的比例严重偏大。阻力比例接近2∶1∶7, 与合理比例3∶2∶5相差太大, 比例严重失调, 必须找到回风段比例过大原因, 及时采取针对性的措施加以改善。
3.4 结果分析
集中回风巷服务时间较长, 自建矿起使用至今, 当时支护技术落后, 加之现为回风巷道, 少有人或车辆通过, 管理自然跟不上, 虽曾进行现代支护工艺改造, 但巷道局部地段断面不规整, 浮煤附着巷道两帮及顶板, 致使这些地段风流受阻、通风不畅、通风压力损失较多[8]。
在总回风斜井中, 由原先的行人斜井改造而成的辅回风斜井与总回风斜井之间调节风窗多, 而且在最后连接处几乎为直角拐弯, 都大量消耗风压。再者在两回风井中都有巷道断面大幅度变小的情况, 面积分别由15.5 m2变小为9.87 m2、16 m2变小为6.02 m2, 虽考虑了断面局部突变, 进行了渐变处理, 但还是产生不少风阻[9]。
在其他地段也存在着局部风阻偏大情况, 例如不少巷道连接处未进行倒圆角处理, 运人与材料车辆未按规定放置在调车硐室, 巷道内堆积物清理不及时, 这些都会造成局部风阻过大甚至通风状况恶化[10]。
4 结论
(1) 霍洛湾矿井通风系统暂时表现不合理, 但从矿井整个服务进程来看是合理的。目前进风量110 m3/s, 满足安全生产需求, 风机选型合理。
(2) 阻力测定选择动基点测量法, 配合井下小灵通通信, 具有测量精度高, 测点间无扰动的可操作性好, 测量速度快等优点, 为今后矿井通风阻力测定方法的选定提供了参考。
(3) 从实测数据来看, 集中回风巷、回风斜井摩擦阻力系数较大, 回风斜井上段断面偏小, 辅回与总回连接几乎为直角拐弯, 是回风段阻力严重超标的主因, 造成通风“卡脖子”现象。建议对集中回风巷进行维修清扫、主辅回风巷的连接进行圆滑改造和扩大回风上段井筒断面积。
参考文献
[1]谢如谦.福建省省属煤矿通风系统阻力测定及降阻分析[J].能源与环境, 2010 (1) :36-38.
[2]黄寿元, 赵伏军, 李艳波, 等.周源山煤矿通风阻力测定与分析[J].矿业工程研究, 2009, 24 (4) :34-38.
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[4]杜福荣, 温贺兴, 徐晓宏, 等.近浅埋煤层大采高综采面上隅角CO治理[J].采矿技术, 2013, 13 (1) :49-51.
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渝阳煤矿通风阻力测定及分析 篇4
渝阳煤矿地处重庆綦江县安稳镇杨地湾, 属重庆能源投资集团下属的松藻煤电有限责任公司, 产量90万t/a。该矿现有杨地湾、金鸡岩2个回风井, 其中杨地湾回风井安装2台2K58NO24轴流式主要通风机, 金鸡岩回风井装有2台BD-Ⅱ-8-NO24轴流式主要通风机。
2 问题提出
随着渝阳煤矿开采水平的逐步延伸, 回采工作面在北二东区和北二西区移动, 以及北三东区开拓区逐步延伸, 通风路线逐渐增长, 矿井拟定改造杨地湾回风井主要通风机, 为了给杨地湾回风井风机的改造和矿井通风系统优化提供理论支持, 需要对矿井通风系统阻力进行测定, 掌握矿井阻力分布情况。
3 测定方法及步骤
通风阻力测定有两种方法, 即倾斜压差计法和气压计法, 而倾斜压差计法受大气压变化及瞬时影响小, 本次通风阻力测定采用倾斜压差计法[1]。
(1) 测定路线选择。在通风系统图上选择测定的主要路线, 同时, 考虑在一个工作班内将该路线测完, 当测定路线较长时, 可分段、分组测定。选定两条线路:N2705采面线路和N21106采面线路, 如图1所示。
(2) 测点选择。首先在通风系统图上按选定测定路线布置测点, 并按顺序编号, 然后再按实际情况确定测点位置, 实际测定时可做适当调整, 但必须做好记录。
4 测定结果及分析
根据金鸡岩、杨地湾回风井通风系统实测数据整理结果, 可列出通风阻力的分布情况和不同支护类型的摩擦阻力系数情况, 如表1、2所示。
严格意义上说, 矿井通风系统是一个不稳定的动态系统, 当采取人工测量时, 应尽可能速战速决, 保证测量过程中系统的相对稳定性, 以保证测量的精度[2]。其检验式:
式中, h真实为通风阻力真值, 可取测定时风机房水柱读数, Pa;htr为测量得到的通风阻力, Pa;ф为精确度指标, 取5%。
若htr满足上式, 说明测量达到精度要求。
从测定结果来看, N21106采面与N2705采面累计通风阻力分别为1 398.34 Pa和1 966.28 Pa, 达到精度要求。
(1) 由各系统的总风量和总阻力可知:杨地湾回风系统的等积孔达4.17 m2 (Q=130.94 m3/s, h=1 398.34 Pa) ;金鸡岩回风系统的等积达2.48 m2 (Q=92.40 m3/s, h=1 966.28 Pa) , 金、杨通风系统均属通风容易。
(2) 由表1及图2可知:系统的通风阻力主要产生于回风段。N21106采面系统回风段的阻力占杨地湾通风系统总阻力的45.08%;N2705采面系统回风段阻力占金鸡岩通风系统总阻力的74.47%。N2705采面已结束, 准备回撤, 所以用风段阻力小。
(3) 回风段阻力偏高的原因是:有些测段拐弯多, 且弯度大, 或堆积杂物较多, 造成局部阻力过大。对于N2705来说, 回风是靠回风眼回风, 也导致了回风段阻力大。
(4) 根据实际测量结果系统中大多数测段实际风速均低于《煤矿安全规程》规定的最高允许风速, 说明改造主要通风机或新建回风井对增加回风风量会有明显效果。
(5) 鉴于进入北三、四联合开采区后, 工作面倾向长度达2 000 m, 通风长度将达到近万米, 该矿的产量将达到90万t/a, 所以新建北二区风井作为回风井是必要的, 以达到缩短通风长度, 减小通风阻力, 提高通风能力的目的。
5 结论
渝阳煤矿从目前生产实际情况看, 困扰矿井通风的主要问题在于通风系统复杂, 通风路线过长, 阻力大, 巷道地压较大, 井巷支护质量差, 巷道变形严重, 而且由于该矿属煤与瓦斯突出矿井, 井下需风量较大, 目前金鸡岩回风井采用的风机, 运转角度由-5°调至-2.5°;杨地湾回风井采用的风机运转角度为40°, 若增至42.5°, 已达最大通风能力, 可能会出现超额定负荷运行现象, 说明主要通风机性能已不能适应井下通风网络, 这不仅影响到矿井通风能力, 更影响通风系统的稳定性。为缓解井下通风紧张局面, 必须对通风系统进行优化, 降低通风阻力或改造主要通风机。从全矿井来看, 虽属通风容易矿井, 但是由于通风系统过于复杂, 井巷通风线路长。根据矿井采掘工作面接续安排, 矿井通风等积孔较大, 改造主要通风机或新建回风井可从根本上解决通风系统紧张问题。
参考文献
[1]程根银.晋普山煤矿通风阻力测定[J].煤炭工程, 2002 (2) :15-17
煤矿矿井通风阻力测定及分析研究 篇5
通风阻力测定是矿井通风技术的一项重要研究内容。通过监测不同类型井巷的通风阻力和风量大小, 评定矿井巷道通风特性的好坏, 进而确定与之对应的风阻值和摩擦阻力系数 (即井下平均空气密度值) , 将相关数据整理编集, 为矿井通风技术管理提供参考。为了明确井巷各路段通风阻力及风量情况, 需连续测试某一路线各区段的通风阻力值, 以便更好地掌握矿井的整体通风情况。本文通过对南阳坡煤矿矿井通风阻力进行测定, 综合评价矿井通风系统和主通风机之间的匹配情况。
矿井通风系统
南阳坡煤矿矿井通风系统采用中央分列式, 进风井为主斜井、副斜井、进风排水井, 回风井为回风立井。局部通风采用局部通风机, 风机工作方法为压入式。
南阳坡煤矿全井有3个进风井, 分别为:主斜井、副斜井和进风排水井。一个回风井, 即回风立井。主要通风机的型号为:FBCDZNO6.7-2×400KW。
矿井通风阻力测定方法及测定路线的选择
测定方法的选择
通风阻力测试的主要方法包括气压计法和倾斜压差计法。前者测试精度较低;后者测试精度较高, 缺点是工作量大, 用时较多。
本次测试采用气压计法和倾斜压差计法相结合的方法。气压计法应用于压差较大的通风构筑物两侧或巷道行走不便的地方;倾斜压差计法应用于常用的通风巷道。巷道中布置 (1) 和 (2) 两测点, 分别在这两个测点安设一根静压管, 管轴与风向平行, 见图1所示。
1-胶皮管;2-静压管;3-倾斜压差计
测定路线
根据南阳坡煤矿的实际情况, 综合分析得出3煤系统与4煤系统矿井通风阻力测定路线。
(1) 3煤系统
无轨胶轮车副井→3煤主运大巷→3煤集中辅运大巷→30205运输顺槽→30205工作面→30205回风顺槽→3煤采区回风大巷→3煤回风巷→矿井总回风巷→东回风立井。
(2) 4煤系统
无轨胶轮车副井→4煤主运大巷→4煤集中辅运大巷→4103运输顺槽→4103工作面→4103回风巷→4煤采区回风巷→总回风巷→回风立井。
通风阻力测定结果及分析
测定结果
根据矿井通风阻力测量数据, 分别得出3煤系统与4煤系统通风阻力分布比例、最大阻力路线阻力分布及最大阻力路线功耗分布, 见图2~图7所示。
通风系统阻力分布情况及分析
由图2~图7可知, 3煤系统“三区” (进风区、用风区、回风区) 的通风阻力之比为4:11:85 (见图2) , 4煤系统“三区” (进风区、用风区、回风区) 的通风阻力之比为5:17:78 (见图3) 。
从图2至图7中可以看出:3煤系统、4煤系统的“三区”通风阻力、功耗分布的共同特点是:进风区段的阻力偏小、回风区段的阻力较大, 造成这种状况的主要原因由矿井“3进1回”的网络结构造成的;回风区段的阻力偏高主要是因为回风巷道单一, 且回风量大、通风断面较小。
从矿井整个通风通路上来看:矿井的总阻力主要集中回风区段, 3煤系统、4煤系统的回风区段的阻力分别所占矿井总阻力的85%、78%。
通过计算得出矿井通风系统自然风压nh, 3煤系统与4煤系统通风系统自然风压分别为3.48、4.87;由自然风压计算结果可知, 春季期间空气温度较低, 通风系统的自然风压值为正, 有利于通风机的正常运行。
结语
(1) 根据矿井通风阻力测定结果, 本次测定结果能够反映现场实际, 指导现场通风安全工作。
(2) 通过测定矿井通风阻力测定, 得出矿井通风系统的自然风压为正。
煤矿通风系统阻力测定与分析研究 篇6
一、煤矿通风系统阻力产生的原因和煤矿通风系统测定原理
煤矿通风系统阻力是因空气沿煤矿的井巷运动时, 由于空气运动自身所产生的摩擦力和惯性, 以及井巷壁面等对空气运动的阻扰作用而形成。
煤矿通风系统阻力计量中, 通常采取伯努利方程
H1-2=K1 (P1-P2) -K2 (p1-p2) + (ρ1v12-ρ2 v22) /2+ρ1-2g (z1-z2)
公式中:H———通风阻力;
K1、K2———分别是井下和基点气压计的校
正系数;
P1、P2———井下前后两点空气绝对压力;
p1、p2———基点空气压力;
ρ1、ρ2———空气密度;
v1、v2———测点处的风速;
z1、z2———测点标高。
但是上述伯努利方程是基于流体的单位质量不可压缩;流体的内能不变化;没有与外界的热能交换。但煤矿实际空气运动情况与上述公式所基于的条件存在很大的差异。气流与煤壁、岩壁、机械设备等产生的热交换;井下空气为可压缩的密度会发生变化的流体;温度的变化也会造成空气内能的变化, 等因素并没进行考虑。因此使用以上方程来测量阻力不甚准确。所以, 可用热力学开口系统稳态稳流方程计算单位体积风流的通风阻力, 如公式
H1-2=ρ1-2[11005 (T2-T1) + (v22-v12) /2+g (z1-z2) -01718 (T2-T1) (n-114) / (n-1) ]
公式中:T2-T1为空气由1点到2点测试过程中温度的变化。
上述公式囊括了伯努利方程中未被包含的所有动态因素, 与煤矿中真实情况较为相符, 因此更能较为准确测量出通风系统的阻力。
二、现阶段我国煤矿通风阻力测定方法
(1) 相同时间取数法。选取两台相同型号的气压计分别在巷道空气运动的起点和末点上相同时间数, 此时不需对地表大气压变化的监测。在不能确认两台气压计有相同准确度和相同辩护的前提下, 这种测定方法存在较大的绝对误差;这种方法的缺点就是工时耗费长, 人员难以组织。此方法用于情况较为简单的煤矿较为合适。
(2) 同步法。选取两台等测量单位和型号一致的气压计在空气运行的通道起点和终点上设定相同时间取数, 使一台台的所取的数目作为另一台的参照。用这种该方法所得到的测定记过具有较高精确度, 适合于煤矿局部通风阻力测量。
(3) 定点法。选取两台气压计, 一台位于地表, 一台井下。位于地表的气压计固定在空气运动入口的定点上, 测量地表大气压的变化, 井下的一台沿所设立的路线往返测定。这种方法的优势在于是方便, 节约人力成本, 能较为容易地处理数据, 不足之处在于存在较大的误差。最终结果只具有一般性。
(4) 逐点测量法。用三台气压计, 一台固定在煤矿井口的定点上, 监测大气压力变化, 将另外两台气压计固定于井下定点处, 沿着设立路线逐序测定。这种方法的优点是最终测量结果精确度高, 适用于长时间测定, 能适用于较大的煤矿。
三、相关结果分析和相关建议建议
(1) 相关结果分析
在得出合理的分析结果前, 必须要清楚“等积孔”的概念。“等积孔”是类似于一个与煤矿通风阻力相同的理想孔的面积来度量煤矿通风的难易程度, 可以作为反映煤矿通风难易程度的一个重要标志。如果一个矿井等积孔过小, 说明矿井通风阻力较大, 煤矿通风较困难。同时鉴于煤矿回风段阻力较大, 更应采取方法减少回风段阻力。井道部分地点的断面、形状、曲折程度、煤矿井巷中的杂物都是左右煤矿通风阻力的重要因素, 必须加以重视。
(2) 降低通风阻力采取措施
(1) 选用周长较小的井道。在井道断面相同的条件下, 圆形断面的周长最小, 拱形断面次之, 矩形、梯形断面的周长较大。保证有足够大的井道断面。应保证最大限度去避免主要回风井道断面的突然扩大或缩小。同时最大限度减少局部摩擦力地点的数量。应尽量避免井巷断面的突然扩大或者缩小, 断面大小差异较明显的井巷, 井道拐弯时, 其连接处断面应逐渐变化, 要尽力避免拐弯处出现直角, 连接的边缘的形状最佳选择为斜线或圆弧形, 可以使井道尽可能避免发生分叉或汇合。
(2) 避免井道内风量过于集中, 井风量要适当, 在通风设计和技术管理过程中, 不能随意增大风量, 各用风地点的风量在保证安全生产要求的条件下, 应最大幅度减少。进、用和回风段阻力的适当比例比是保证矿井通风系统可靠性的重要条件。否则会造成矿井通风不畅、增加不必要的通风能耗, 不利于对风流的控制。
(3) 主要井道内不得随意停放车辆、堆积木料等, 有些井道部分地段断面不规整、支护复杂, 甚至冒落、片邦, 致使这些地段风流受阻、通风不畅、通风压力损失较多。要加强矿井总回风道的维护和管理, 对冒顶、片帮和积水处要及时处理。井道管理要做到无杂物、无淤泥、无片帮, 保证有效通风。在可能的条件下尽量不要使成串的矿车长时间地停留在主要通风井道内, 以免阻挡风流, 使通风状况恶化。
(4) 尽量缩短井道长度, 对不用的废弃巷道进行封闭处理。在风筒或通风机的空气入口处安装集风器, 在空气出口处安装扩散器。
通过煤矿通风阻力的准确测定, 可以获得煤矿井巷通风情况基础数据, 便于摸清现有情况下通风系统阻力分布情况, 积极对煤矿现有的通风情况进行改革, 有利于节省因通风阻力而产生的不必要的成本, 减少因通风阻力而造成的能耗, 为煤矿带来更大的效益
摘要：本文通过分析煤矿通风系统阻力产生的原因和煤矿通风系统阻力测定原理的基础上, 对现阶段我国采取煤矿通风系统阻力测定的方法, 原理和差错处理等方面进行相关介绍, 分析现阶段我国在煤矿通风系统阻力测定的标准和方法上存在的不足, 最终提出相关建议, 来提高煤矿通风系统阻力测定的准确程度。
关键词：煤矿通风系统,阻力测定,准确度,等积孔
参考文献
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[2]鲜林, 高朋杰.矿井通风阻力测定结果分析与对策措施[J].中国安全生产科学技术.2010 (1)
[3]马万江.矿井通风阻力测定合理性分析[J].煤炭科技.2009 (2)
[4]段国泰.矿井通风测定问题浅析[J].甘肃科技.2008 (23)
阻力测定 篇7
宝雨山井田位于登封煤田最西端, 井田面积20. 86 km2。 宝雨山煤矿年核定生产能力90万t/年。矿井开拓方式为立井多水平上下山综合开拓, 通风方式为中央主、副井、新副井加边界斜井进风、中央风井回风的通风方式。主扇工作风量7 682 m3/ min, 负压2 250 Pa。矿井瓦斯等级为煤与瓦斯突出矿井。
2技术方法
本次通风阻力测定采用气压计基点测定法[1]。由能量方程可知, 对于A、B两断面, 用同一台精密气压计分别测出其绝对静压PA、PB;用风表测出平均风速VA、VB;用干湿温度计测气温tA、tB和相对湿度ΦA、ΦB。然后根据P、t、Φ值求出各断面空气密度ρ。若两断面高差不大, 式中A、B两断面间空气柱的平均密度ρm可近似取为;若两断面高差很大, 则应分段测算空气密度, 精确求出两断面的位能差。能量方程右面各基础数据测得后即可求出测段的通风阻力[2], 从而计算出全矿井的通风阻力。
3测定路线和测点选择
3. 1路线选择原则
1) 并联风路中选择风量较大, 且通过回采工作面的主风流风路作为测定路线。
2) 选择路线较长, 且包含有较多井巷类型和支护形式的路线作为测定路线。
3) 选择沿主风流方向, 且便于测定工作顺利进行的路线作为测定路线。
3. 2测定布置原则
1) 在测定路线风流分叉点之前, 或之后或局部阻力大的地点前后, 均布置测点, 测点的位置选择在巷道支护完好、断面规整、前后无杂物、风流稳定的巷道内。
2) 为计算所有分支的风阻值, 在井下所有风流分叉、汇合点均布置测点。
3) 测点布置在已知标高点附近或便于推算标高的位置。
4) 在与测压点相连的所有巷道内布置测风点, 以便校验风量和计算各巷道的风阻值。
本次测定共选择矿井东西两翼两条线路作为阻力测定路线。测点具体布置详见图1。
4数据处理
4. 1风量计算
式中:Q—通过测风断面的风量, m3/s;
k—测风方法校正系数, , 其中C为常数, 一般取0.4;
V表—风表读数, m/s
a, b—风表曲线常数
4. 2空气密度计算
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—测点温度为t℃ 时, 空气的绝对饱和水蒸气压力, Pa
T—空气绝对温度, T = 237 + t
4. 3通风阻力计算
式中: hAB—两测点A - B间的通风阻力, Pa
PA, PB—A、B两测点的仪器读数值, Pa
△P—地面仪器在井下测A、B两点读数时, 地面仪器在对应时间的读数差, 其值为△P = P地B- P地A;
ρA, ρB—两测点的空气密度, kg/m3
ZA, ZB—两测点的标高, m
g—重力加速度, m / s2
VA, VB—A, B两测点断面上的平均风速, m/s
4. 4巷道风阻值计算
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
QAB—通过巷道的平均风量, m3/ s
4. 5巷道摩擦阻力系数计算
式中: α—实测巷道的摩擦系数, NS2/ m4
R—巷道实测风阻值, NS2/ m8
S—实测巷道的断面积, m2
U—巷道周长, m
L—实测巷道长度, m
将实测的 α 值换算为标准状态下的值:
式中: α标—标准状态下 ( ρ = 1. 2 kg/m3) 巷道的摩擦阻力系数, NS2/ m4
α—实测巷道的摩擦系数, NS2/ m4
ρ—实测巷道空气密度, kg / m3
5结果评价
5. 1测定精度评价
通风阻力测定精度相对误差可按下式计算:
式中: Hs—风机房U型水柱计读数, Pa
hv—风硐中传压管处断面上的速压, Pa
ρ—风硐内风流的空气密度, kg / m3
V—风硐内安装水柱计感压孔断面的平均风速, m / s
HN—矿井自然风压, Pa
东翼测定路线实测通风阻力为2213. 19 Pa, 由风机房水柱计读数推算的通风阻力h阻j2252. 81 Pa, 其相对误差为1. 79% ; 西翼测定路线实测通风阻力2275. 13 Pa, 由风机房水柱计读数推算的通风阻力h阻j2365. 17 Pa, 其相对误差为3. 81% 。东西两翼测定误差均在5% 以内, 符合矿井通风阻力测定和通风系统分析的精度要求。
5. 2通风现状评价
矿井进风段、用风段、回风段通风阻力的百分比情况是衡量通风设计、通风管理优劣的主要标志。通过对进风段、用风段、回风段通风阻力的统计和所占百分比计算, 矿井西翼测定路线进风段、用风段、回风段阻力分别占总阻力的31. 04% 、 20. 49% 、48. 47% ; 矿井东翼测定路线进风段、用风段、回风段阻力分别占总阻力的38. 7% 、19. 71% 、41. 59% 。矿井两翼回风段阻力所占比例均较高。
6建议
1) 矿井进风段与回风段通风路线较长是导致进风段与回风段阻力大的主要原因, 矿井深部开采过程中, 暂无法避免。 但在新的巷道设计方面应充分考虑通风因素, 杜绝绕圈通风、 锐角通风等不合理通风现象, 以期降低巷道摩擦阻力和局部阻力, 从而降低总阻力。
2) 矿井远期开拓时, 可考虑新建边界风井, 形成两翼对角式通风系统, 以降低通风阻力, 利于通风管理。
摘要：矿井通风阻力测定是矿井通风技术管理工作的重要内容, 阻力测定结果是衡量矿井通风难易程度的重要指标。通过阻力测定, 以及对矿井阻力大小及分布情况进行系统分析, 为通风系统优化、调整等通风工程提供技术依据。
关键词：矿井通风,阻力测定,系统分析
参考文献
[1]国家安全生产监督管理总局.MT/T440-2008矿井通风系统阻力测定办法[S].北京:煤炭工业出版社, 2010.