矿井外部漏风检测方法及应用实例.pdf

第期 堪扩安 全年月 技术经验 淮南矿业学院刘泽功 摘要本文介 绍 了应用连 续定流贡释放示踪气体技术和在主要通 风机性 能鉴 定时检矿 井外部漏风的方法 。 给出了未用连续定流 全释放示踪气休方法检浏矿井 外部漏风 的计算公 式 , 并以实例说明具 体 的测算方法和步骤 。 关键词矿 井外部漏风浓度检测 矿井外部漏风的大小是评价一个矿井通 风状况优劣的一个重要指标 。 生产矿井的通 风安全管理部 门经常需 要测定这 一参数 , 同 时要将测 定结 果 上报其主管部门 , 以便有 效 地控制矿并的外部漏 风 , 改善矿井 的通 风 状 况 。 目前 , 生产矿井在进行矿井外部漏风测定 时多数采用 风表直接测 风法 , 即在风碉 内选 取适 当的断面测得 主要通 风机工作风量 , 同 时在井下总 回风道 内测 得总回风量 , 以计算 出外部漏风量和漏风率 。 这种方法虽然比较 简单直观 , 但受到地面风碉布置方式和 风 速 的限制 , 在某些矿井难以实施 , 如果在风碉 内 的测风断面选取不 当 , 就 不可能准确测量主 要通 风机的工作风量 , 无 法准确计算出外部 漏风量和漏风率 。 下面介绍两种准确有效的 测定抽出式通 风矿井外部漏风的方法 。 矿井外部漏风的测定方法 用连 续定流释放示踪 气体方 法检浏 矿井外部漏风 基本原理 。 对于抽出式通风的矿井 , 在 井下主 风 流中连续定流量释放示踪气体 , 当风流载 着示 踪气体汇集于 回风井底并流进 回风井时 , 其风井筒内示踪气体的浓育布保 持不变 。 如果有外部漏风存在 , 即主要通 风机 装置和风井附近 地表向风碉 内漏风 , 则因外 部漏风加入风碉后 , 使主要通风机排出风 流 中的示踪气体的浓度降低了 。 检测其浓少 的 降低值即可计算出矿井的外部漏风量 。 释放装置 。 用释放示踪气体方法检测 矿并外部漏风需要稳定流量的示踪气体释放 装置 。 即释放示踪气体时保证释放示踪气体 的流量稳定或称为恒流释放 。 淮南矿 业学院 通风安全教研室研制的连续定量释放装置工 作原理简龟 , 操作方便 。 释放与取样 。 考虑到井下各巷道或漏 风通道的风 流速度不可能一样 , 即某些 巷道 或漏风通道风 流存在滞流现象 , 为了能够使 所释放的示踪气体在风 回井筒就能够掺混均 匀 , 以保证在取 样 点所采集的气 样所含示踪 气体的浓度是均匀的 , 所以释放 点以选择在 回风巷道的主风流中为宜 。 释放量的大小取决于风井的回风量和矿 井的外部漏风量及分析仪器检测浓度 。 若采 用气相 色谱仪分析气样时 , 以保证检测浓度 在 检 测线性范围 内对 于 。 为 一, 一 第期 碟扩安 全年月 一” 为原则 。 释放前 , 须在地 面远离释放地 点 的适当地方 , 对所采用的释放装置预 先用 皂膜流量计标定并调整好示踪气体的释放流 量 。 其稳定微量连续释放流量可用下式估算 ‘、 式 中 检测风井主要通 风机装置外 部漏 风时 , 预 计示踪气 体释放 流量 , , 。 第风 井的回风量 , , 仪器的适应 检测浓 度 , 、 一’。 在所选取的采样点用注射器抽取气样并 注入真空塑料袋中 , 然后 用透明胶带纸将塑 料袋上的针孔封严 。 分析仪器采用装有电子捕获检测器 的气相 色谱仪 , 其检测精度可达 一”以上 。 风井回风量 、 主 要通 风 机排风量 、 漏 风量和漏风率的计算 。 如图布置的通风机 装置 , 设 通 过井筒 一 断 面的风量为风井 回风量 , 记为 人, 包含井下回风量和 示踪气体的释放量 一 断面上的示踪气 体浓度为 人 释放点上风 侧主风流 中含有的 示踪气体浓度为 。 主要通 风机的排风量为 。 扩散器出口风 流中示 踪气体浓度为 , 地面大气风 流中所含示踪气体浓度为 。 矿 并的外部漏风量为 。 根据质量守恒定律则 有下列关系存在 一 一 。。一 。 人。一 由 、 和式可得 卜县 二孕〔琴 里火 。 。 七 一七 口 一七 。 矿井的外部漏风量可用下式计算 一 一 。一 。一 用这种方法测定矿井外部漏风 的精度主 要取决于释放装置的释放流量是否恒定以及 取样点上的浓度分布是否均匀 。 一 户片拼 一 。 由于与 人 相比是极微小 的量 , 可略 去 , 故得井下回风量为 一 一 对 于单台通 风机的漏 风率可 由漏风率的 定义得 一 急 义‘ 图示踪气体连续定量释放取样点 布置示意图 主要通 风机性 能 鉴定 时浏定矿 井的外 部漏风贡和漏风率 利用 主要通风机性能鉴定时测定矿 并的 外部漏风量和漏风率时 , 对于轴流式风机 , 将 主要通风机测风断面布置在集流器后筒体的 平直段和扩散器内为最合适对于离心式风 机 , 将主要通 风机 测风断面布置在扩散器 内 为最佳 。 在进行主要通风机性能鉴定之前或 鉴定之后 , 把主要通风机恢复到正常工作 状 态 , 利用布置在测风断面上的测 风仪表测量 主要通风机的排风量 , 同时在井下总 回风巷 的测风站利用风表测量总回风量 。 根据井下 总回风巷和主要通风机的实测风量即可求算 出矿井的外部漏风量和漏风率 。 测算实例 例大屯煤电公司某矿 测定矿井外部 漏风的测点布置如图所示 。 该风机为离心 第期 碟扩 安 全年月 式风机 , 选用 。 作为示踪气体 , 在风井底东 , 释放时 间为下午 翼总 回风道主风流中用连续微量定流量释放 , 取样时间为下午 。 气样分 装置释放示踪气 体 , 分 别在风井 梯 子间析采用北京分析仪器 厂生 产的气相色 一 断面上 、 扩散器 主风流 一 、 一 断谱仪 。分析时的操 作条件为 脉冲 ”, 基流补 面上和井下释放点的上风侧同时每间隔分偿 “ 一 ”, 输入高阻 “ 护 ”, 分析温度为室温 , 载 钟用 注射器采集气样一次 , 并注入真空 塑料气流速 , 记录仪量程 , 仪 袋中密封好 。 同时在地面 防爆盖周围和风铜器分析精度 又 一‘, 。 气样分析结果见表 。 周 围采 样 , 以监 测 地 面大气 中是 否含有 。 在整个取样过程中对井下示 踪气体释放点上 及其浓度大小 。 在释放 。 的过程中 , 同时用风侧主回风流中的 。 浓度 二 和地面 防爆 风表在 东 、 西 总回风道 中测量 矿 井的总回风盖及风碉 周围的 ‘ 浓度 。 进行了监测 , 其 量 , 以供检验测算精度时参考 。 波动范围不大 , 取其平均值则 这次外 部漏 风率测定 , 。 释放 量 为 。 又 一’、 。 一义 一, 。 表大 屯煤电公司某矿井 外郎 漏 风 测 定结果 取样时间 ︸︺﹃︺姗比球﹃姗瀚洲 ﹃ 色谱峰高 体积浓度 色谱降高 体积浓度 色谱峰高 体积浓度 矿井外部漏风率 外部漏风量 , 井简风量 主扇风量 风表测量风量 州洲姗 点点点净检测结果 碑一碑碑、,产 注 表中为 一 ’,表中空 白为气样泄漏定时 , 。 上表中的矿井外部漏风率 、外部漏 风量 、 气 样进行示踪气体的浓度分 析 , 就 可 准确 地 井筒风 量 和 主 要 通 风 机 风量 分 别是根 据式求算出矿井外部漏风率 、 外部漏风 量以及 全 、、 和计算求得 。 从表可见 , 实矿的总 回风量和主要通风机的排风量 。 应当 测的矿井外部漏风率波动范 围不大 , 平均值指出从表可见 , 由式计算得井下回风 为 , 漏风量为丫量有些波动 , 其主要原因是释放点距采样 点 。 由式计算得井下回风 量与用 风表较近 , 使得 一 断面上的示 踪气体浓度掺 实 测得井下风量最大绝对误 差值为混不均其次是 释放装置的流量没有达 到十 ,, , 相 对风表测 风的测分稳定的程度 。 定误差为 。 可见两种方法测算值十分例利用矿井主要 通 风 机性能测定 时 接近 。 这说明在示踪气体能定流量连续释放进行矿井外部漏风的测定 。 图是淮北某矿 时 , 只要在回风井筒的梯子间 内 、 扩散器内 、 东二风井主要通风机装置剖面布置图 。 其主 风碉周围和井下释放示踪气体的上风侧采取要通风机为离心式 , 外部漏风的测定是 在 主 第期 碟扩 安全年月 要 通 风机性能测 定 后进 行的 布置在扩 散器处利用风机鉴定时布置的支皮托 内的测风仪器暂不拆除 , 通 风 机恢 复正常通管测 一 断面上的风流动压 , 求算出通风机 风 。 其具体的测定步骤是在东二回风系统的总排风量 。 测定时前导器叶片开启位置在 的配风巷 一 断面 和老风 巷 一 断面孔 时的测定数据及其计算结果如表 。 测 定井下 的总回风量 。 在 扩 散器 距其 出口 表淮北矿 务局某 矿 东 二风井漏风测 定结果 测定 时间 一 断面 ,, 一 断面 一 断面 , , 、 , 注为通风机房水柱计读数 , , , 为未换算成标准状态下的漏风量 ,测定时 一 ,。 戒上一 二二一 一 二 一写 回风流中示踪气体浓度 的变化 , 即可求算矿 井的外部漏风量 、 漏风率 、 井下回风量和 主要 通风机的排风量 。 这种方法不仅测试结果准 确 、 可靠 、 精度 高 , 而且 可以避免测 风 人员直 接进入风铜测风带来 的危险 。 可见生产矿井 利用连续定流量释放示踪气体方法检测矿井 外部漏风既简单方 便 , 又准确安全 。 在主要通风机性能鉴定时检测矿井外部 漏风 , 其关键是 如何准确测定 出主要通风 机 的排风量 。 在一般情况下 , 测风人员从主 要通 风 机的入 口进 去直接测 风 不 安 全或 无法 进 入 , 而扩散器 内风流又不稳定 , 用风表测风不 准确 。 因此 , 利用主要通风机性 能鉴定时测风 断面上的测风仪表测定其外部漏风比较简单 可靠 。 本文参考了近几年来淮南矿业学院通风 安全教研室科研实践总结资料 , 文 中引用 了 许多现场实测数据 。 为此 , 对参与这些科研实 践和现场实测工作的老师表示衷心的感谢 ﹄, ﹁ 一 图淮北矿务局某矿东二风井 外部漏风测定测点布置示意图 按标 准状 态下 两一 , 平均值 计算 , 由 表可得矿井外部漏 风率为 , 外部漏风量 为 , , 井筒回 风量 为 , , 主 要 通 风 机排风量 为 ’ 。 测定结果表明 , 该风井外部漏风 较大 , 其主要原因有二点一是该风井的风碉 是更换风机后的改造风铜 , 风碉接头处多 , 漏 风通道 多 其次 是该风机 的工作压 力较高 , 参 见表中的值 。 结束语 对于抽出式通 风 矿井 , 应 用 连续定 流量 释放示踪气体方法检测 矿井外部漏风 , 其实 质是检测风流中的示踪气体浓度 , 通 过检测 刘泽功男 , 年生 、 工学硕士 、 现任淮南矿 院未矿工程来副 主任 、 副教授 。 年毕业于淮南 矿院 , 现在淮南矿院未矿工 程系从事通风 安 全技 术 及工程教学与补研 工作 , 负责并参加煤 炭部及局级 科研 项目余项 , 发表论文近篇 。 收稿日期一一 ,责任编样 邹瑞年