煤矿井下通风系统阻力测定及优化研究

煤矿井下通风系统阻力测定及优化研究

 孙超1  ,赵杰2   ,颜世尧3

1山东省济宁市兖州区兴隆庄煤矿通防工区  山东济宁  272102

2山东省济宁市兖州区兴隆庄煤矿运搬工区山东济宁272102

3山东省济宁市兖州区兴隆庄煤矿防冲科 山东济宁272102

摘要：通风系统是矿山生产不可或缺的一部分，矿井通风系统不仅有利于井下生产，而且影响生产的有效发展。通风系统的质量直接影响井下生产的安全和矿井的经济效益。特别是近年来，随着我国煤炭开采进入深度开采时代，对煤矿井下通风的需求急剧增加，同时地下通风线路不断扩大，矿井通风阻力大幅增加，矿井空气的实际供应进一步减少，严重限制了所有矿山生产的高效发展。因此，必须测量矿井通风系统的阻力，并在此基础上优化通风计划，以确保生产安全，为不断提高矿井的经济效益做出贡献。本文主要分析煤矿井下通风系统阻力测定及优化研究。

关键词：矿井通风；风阻测定；降阻措施；等积孔

引言

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。

1、风阻测定线路

选择风阻测量线时，应遵守以下原则:(1)它能反映煤矿井下的主要风点和道路的实际风阻。(2)测点设置在风的切换和汇合位置。(3)测量点设置在典型道路的出入口。(4)测量点应放置在支持条件好、品种多样、气流稳定、直接的道路上。(5)在实际测量过程中，测量点可根据实际情况合理增减。根据上述原则，放置在井下的测量点是:主、副风井—轨道、运输大巷—采区轨道巷—采面运输联巷—运输顺槽—采面—回风顺槽—采区回风巷—回风大巷—风井。

2、回风段风阻占比

回风部分的风阻很大。皮带条、回风空气轴和一般反向空气条的风阻较高，回风空气某些部分的摩擦系数也是通风系统风阻较高的原因之一。东+西翼的+750米水平环形通道在十字路口相遇，风通过十字路口条和皮带条的暗斜轴流入回风巷。交叉带的周围岩石严重变形，部分车道的部分从15平方米减少到8.2平方米，同时回风空气部分的部分区域条带直角旋转，造成过度的局部阻力。通风系统中的一些道路有严重的空气泄漏。煤矿井下的部分区域道路未及时密闭，大量的风通过氯气流动，不仅降低了井下通风效率，还存在氯剩余煤炭自燃的危险。西环线有废弃的煤滑道，大量的风滑道流过煤滑道，对通风系统的稳定性产生不利影响。位于井底的通风设施不仅增加了通风阻力，而且降低了通风效率。有部分井下巷道空气供应不平衡。受以前生产计划的影响，煤矿井下工作集中在第六矿区。为了保证热量的机械消散和人员的呼吸，减少气体的浓度，必须为生产区域提供大量的新鲜空气。基于道路部分和支撑方法不变的事实，风速的增加必然会增加风阻。如果井下东西翼之间的风量存在较大差异，则需要增加空气轴的静风扇压力，以满足地牢各空气点的风量要求，因此需要更高的风扇性能。

3、系统改造方案

矿井通风系统改造前，采用分离通风法和排风法。风机的主要型号是纸机-6-no 20，它的发动机功率为2×185千瓦，有一个运行里程和一个大气。由于当前水平停车逐渐减少，当务之急是提高下一步的准备速度，实现水平置换的平稳推进。根据水平岩巷的置换布置，回风上山后，将承载3-5个掘进面的反射空气，总风量将达到1800 m3/min至3000 m3/min。当进入空气轴系统时，空气轴系统的风量电压进一步恶化，目前的生产和长期更换无法考虑。因此，必须改革通风系统。为了改善风机的通风能力，由于结构体积大，施工周期长，对安全的影响大，因此必须移动基础。因此，认为在矿区使用逆向空中过渡。为此，提出了两套转换方案。a .反应图1:回风上山后，上部绞车备用。考虑到回风侵入矿区后，一段时间内通过水平矿场是不可能的。此时，履带提升通道应在后期保持在第一和第二水平，绞车应位于回风的山区。在此基础上，新建矿区新进气道，使矿区回风与水平中部回风分开，并通过带式输送机轨道、巷和架空回风石闸门进入空中竖井。道路工程数量约为170米，路段尺寸为5米×4米，支撑形式用铁丝网螺栓和短临界线固定。采区回风轴切换后，风井通风声压一定会大幅升高，转换隧道风速会超过极限，因此应采取相应的降阻措施。b .计划2:回风上山后，上部绞车将不予支撑。矿区回山后，如果上段绞车不支撑，40米长的回风巷应直接配置成回风山上段相应位置的带式输送带，以保持巷道不变。系统协调措施修改如下:在回风山上游口设置气门嘴组，并将矿区回风直接引入带式输送机带，其余与第一平面图相同。最好采用比较分析的第二个计划。第二条石路具有技术少、成本低、新设施多、系统简单的优点。

4、通风优化措施

通过对202矿区2026矿区工作面、211矿区2116矿区工作面、503矿区5038山区三条路径沿线的矿井通风阻力进行测量，发现虽然所有矿区都处于轻度通风阶段，但仍存在一些常见问题，如入口和返回空气段的通风阻力高、通风阻力大等。综上所述，主要原因是道路上堆积垃圾，道路部分收敛。入口和返回空气锁的材料、机械设备等应整齐堆放，适当增加入口和排气空气锁的预支撑距离，以减少矿山压力的影响，保持车道的剖面。针对矿区返回空气道路中局部地面高度的严重问题，证明了由于道路上积累的水，底部岩体的承载能力和强度较低。因此，采取及时排水和楼板加固等措施，确保道路部分的通风。喷射道路的全部返回空气，减少道路的风摩擦阻力。

4.1优化措施

现阶段矿井可以选择的通风系统优化方式有：增大通风巷道断面，降低通风系统风阻，开拓新的通风巷道缩短通风距离，增加并联通风，更换通风机、调整通风工况，调整采掘生产等。针对井下通风实际情况，提出的通风系统优化措施主要为：a)对由采动动压影响造成的巷道断面变形严重的区域进行修整，保持足够断面，降低风阻；b)优化巷道围岩支护方式，在确保巷道围岩稳定的前提下尽量选用井巷摩擦阻力小的支护方式，避免出现急弯，降低局部阻力；c)强化井下通风利用率，减少漏风量，对井下暂时不用风地点施工风墙，对长期不用风点实施密闭，从而提高井下通风效率；d)实现均衡通风，对采掘作业计划进行优化，合理安排采掘接替工作，减少闲置巷道数量及不必要的用风点数量。

4.2通风系统降阻策略

根据矿井通风系统抗风能力的测量结果，优化了矿井通风系统的减阻效果，具体措施如下:(1)在道路施工中不断堵塞废弃的挡风墙，防止道路漏风。(2)放置在通风系统内的避震器、避震器等结构，须放置在道路的直线段及水平段，且结构须可靠。如果通风结构受到矿井压力的影响，应及时修整，以避免漏风，并及时修补漏风。(3)长度超过30m的煤柱应留在巷两侧，以避免巷内漏风较多。(4)喷洒回风巷、通路和运输车道等主通风道表面，以减小关于路面的摩擦系数。及时维修路段的剧变，以改善道路的干净路段。不要让通风管路上的道路发生剧烈变化或弯曲。(5)避开地下通风系统中的风桥等通风设施。

结束语

矿井通风系统的效率对整个矿井的生产活动有重要影响。随着资源运行的发展，矿井通风线路和通风阻力发生了很大变化，对整个通风系统的效率有很大影响。目前，大多数矿井通风系统都存在问题。他们中的一些人正在增加呼吸机的容量，以确保正常生产，但需要更多的投资。非常重要的是通风系统优化的合理设计方案的选择，以保证煤矿的生产安全和经济效益。在全面分析瓦金湾矿井通风系统现状和存在问题的基础上，制定了综合优化设计方案。实践证明，优化方案是可行、高效的，满足生产需要，降低通风成本，为今后矿山长期发展奠定了坚实的基础。

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