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降低矿井井巷通风阻力的方法 张荣财 珲春矿业集团公司 板石煤矿,吉林 珲春133300 摘 要通过降低摩擦风阻能够有效地降低矿井通风阻力,改善矿井通风困难的状况,降低电耗,增加经济效益,保 证矿井的正常生产。 关键词通风阻力;摩擦阻力;摩擦风阻 中图分类号TD72 文献标识码A 文章编号1008 - 8725200909 - 0113 - 02 s of Reducing Ventilation Resistance in Mine Roadway ZHANG Rong - cai Banshi Coal Mine , Hunchun Mining Industry Group Comp1, Hunchun 133300 , China Abstract By reducing the air resistance of friction , the mine ventilation resistance can be effectively reduced , the difficult situations of ventilation are improved , the power consumption is reduced1The economic benefits are raised1The normal production of mine is ensured1 Key wordsventilation resistance ; friction resistance ; wind resistance of friction 0 前言 欲使风流沿着矿井井巷流动,就必须给风流输送克服通 风阻力所需要的能量。一般的矿井,通风耗电量将占矿井总 耗电量的20 ～30 ,个别大阻力的矿井可达50 ,这虽和 矿井机械化程度有关,但总的来说,一个矿井通风所耗电量 仍是较大的。因此,随着矿井开采深度的增加,通风流程的 延长,降低矿井通风阻力,特别是降低井巷的摩擦阻力对减 少风压损失、 降低通风电耗、 减少通风费用和保证矿井安全 生产,都具有特别重要的意义。 降低井巷的通风阻力,必须根据具体情况和各种阻力产 生的原因采取有效的降阻措施。 1 降低井巷摩擦阻力 矿井摩擦阻力公式为 hMαL P S3 Q2R Q2 式中hM 井巷的摩擦阻力; α 摩擦阻力系数; L 风流流过井巷的长度; P 井巷净断面的周长; S 井巷净断面积; Q 通过井巷的风量; R 摩擦风阻。 作面推移溜子前,由跟班队长检查各作业地点是否放净顶 煤,并将顶煤能否放净作为对职工的重要考核依据。 2工作面每推一排巷,都在切巷老塘侧用编织袋装煤 铺设水沟,要求煤袋压茬,防止渗漏,水归沟管理。铺设水沟 前老塘侧浮煤、 浮矸清净。同时在水沟内铺1道 150 mmPVC 管,每4 m设置1个聚口,将集中出水点水装入聚口内,切巷 内涌水通过PVC管绕过机头、 机尾,汇入上、 下副巷已铺设的 铁皮水槽中,从切巷引出的PVC管,随尾巷回收埋入由编织 袋铺设的水沟内。用此方法可最大限度地分流顶板涌水,并 取得明显效果。 3适当调斜工作面,最大限度地使涌水从机尾流出。 13151工作面同一水平,轨道巷煤层底煤标高比皮带巷高。 为分流从机头流出水量,对工作面进行调斜,使机尾超前机 头10 m左右。通过调斜,机尾标高相对机头降低,从机尾流 出水量约一半以上,减少了水沟渗漏,为切巷内水的管理创 造了条件。 4机头、 机尾附近涌水较大,或工作面过有15 m3Πh涌 水的顶板疏水钻场时,必须在上、 下尾巷内设木垛,保证有足 够空间的疏水通道,防止涌水聚积到采空区内引发溃水事 故。木垛高度不少于018 m,顶部用3～4层荆芭挡严护实, 防止碴块堵塞流水通道。过涌水量达10 m3Πh以上钻场时, 必须提前用坑木替棚后架设木垛,防止钻场受采动影响堵塞 流水通道。 5加快工作面推进度,严防顶板水从煤墙帮涌出。 6工作面必须备有足够的备用支护材料,以保证冒顶 发生后及时支护,其中荆笆不少于1 000块,椽子不少于1 000 根,钎椽不少于200根,道木不少于300块,坑木不少于4 m3, 编织袋不少于2 000个,单体柱不少于50根。 4 结论 截止目前,告成矿在13采区北部通过底板疏水巷对二1 煤层底板灰岩水的疏放和通过顶板疏水巷对二1煤层顶板砂 岩含水层的疏放,不仅保证了13151工作面安全生产,也大大 降低了顶板水对现采13191工作面的威胁,解放了13151相 邻的13141 ,13161工作面60万t储量,为13141 ,13161工作面 安全回采创造了条件,缓解了13采区接替紧张局面,避免了 13采区长期脱节的局面,对矿井可持续发展起了极其重要的 作用。 此种措施的推行使得13151工作面比预计多推进60余 m,多回收煤炭资源413万t ,多创造利润860万元。通过 13151工作面顶板水治理,为滑动构造条件下顶板水治理技 术研究积累了宝贵的经验。 责任编辑 王凤英 收稿日期2009 - 02 - 15;修订日期2009 - 06 - 19 作者简介张荣财1972 - ,男,吉林珲春人,助理工程师,1993年毕业于抚顺煤炭工业学校采矿专业,现任珲春矿业集团公司 板石煤矿副总工程师,Tel 0433 - 7546323。 第28卷第9期 2009年9月 煤 炭 技 术 Coal Technology Vol128 ,No109 Sep ,2009 111 降低风量 因摩擦阻力与风量的平方成正比,所以在具体的井巷或 通风系统中,在能保证正常气候条件和安全生产的条件下, 应尽量减少风量。实际上风量过大会引起漏风的增加和矿 内自燃发火,以及矿尘飞扬,这都对安全生产不利。 112 降低摩擦风阻 因摩擦阻力与摩擦风阻成正比,所以在风量一定的条件 下可采用降低摩擦风阻来降低摩擦阻力。按影响摩擦风阻 变化的因素可采取如下降阻措施 1因摩擦风阻与井巷面积的立方成反比,所以扩大井 巷断面会使摩擦风阻值大大降低。当扩大井巷断面受到技 术与经济条件的限制时,可采用双巷并联通风,这样既扩大 了通风有效断面又降低了风速,会使摩擦阻力大大降低。除 此之外,以生产管理中,应经常保持井巷清洁与规整,使之有 足够的通风断面积。 2因摩擦风阻与井巷净断面的周长成正比,所以在井 巷断面积相同的条件下,应采用断面周长较小的断面形状。 从几何学中得知,在面积相等时,以圆的周长为最短,拱形次 之,而梯形的周长较长。在矿井通风设计中选择井巷断面形 状时应从技术、 经济等条件上综合比较来确定。但在矿山井 巷中一般立井井筒多用圆形,而其它井巷一般多用拱形和梯 形,在服务年限不长的井巷中,一般最常用的是梯形断面。 3因摩擦风阻与风流流过的长度成正比,所以在确定 通风系统时,应尽量缩短风流流过的路程。例如在相同的条 件下,矿井采用对角式通风系统要比采用中央式通风系统风 流流过的路程短得多。 4因摩擦风阻与摩擦阻力系数成正比,所以在通风设 计中,在技术经济合理条件下,应尽量采用摩擦阻力系数较 小的支护形式,如采用混凝土、 石材砌碹、U型钢、 光爆锚喷 支护等。尤其在主要通风井巷中,更应使用摩擦阻力系数较 小的支护。在施工与生产管理中要加强对棚子的支护,要排 列整齐,刹好帮顶,条件允许的情况下,应尽可能进行喷浆。 2 降低局部阻力的方法 211 大小断面连接处要有过渡 避免将大、 小断面不同的井巷直接相连,连接时应将连 接处建成逐渐扩大或逐渐缩小的形状,如图1所示。 图1 巷道断面突然扩大或缩小 212 拐弯处建成斜面或圆弧形 避免井巷拐陡弯,拐弯处应建成斜面或圆弧形状,如图2 所示,并在条件允许时增加弯拐处的曲率半径。 213 在风流发生剧烈冲击处设置导风板 1在扇风机风峒的直角拐弯处设置导风板。安设这样 的导风板后,可使原来的局部阻力系数降低60 。 2交叉的巷道中,在交叉处可设置引风导风板,如图3 所示。导风板应制成弧形,其长度应超过巷道交叉口一定距 离约为015～11 0 m 。 图2 拐弯处建成斜面或圆弧形 图3 交叉处设挡风板 3在风流汇合处设导风板,如图4所示。安设导风板 时,应使导风板伸入汇流巷道后使巷道分成两个隔间,两个 隔间的断面积S1与S2应和其通过的风量Q1与Q2成正比, 即S1ΠS2Q1ΠQ2。 图4 风流汇合处设导风板 4选用摩擦阻力系数较小的支护材料,降低局部阻力 区段的摩擦阻力系数α值,以减低风流的剧烈冲击和附加的 摩擦阻力。 3 降低正面阻力的方法 1避免在通风井巷中堆放杂物或停放矿车等,尤其在 风速较大处不应设置正面阻力物。 2可将永久性的正面阻力物制成流线型。经证明,当 流线和方形两个正面阻力物在巷道垂直面上的投影面积相 等时,它们的正面阻力系数之比约为CLΠCF 011Π210或相 差更大。 3井巷中间有立柱顶子时,应将其排列整齐,最好是 将其顺风流排成一列。生产管理中应注意经常清除井巷内 的堆积物。 4 结语 综上所述,在矿井的实际生产工作中,要从井巷的设计 开始,综合考虑各种影响矿井通风阻力的因素,使之达到最 好经济效益,保证矿井的安全生产。 责任编辑 王凤英 114 煤 炭 技 术 第28卷