茶元煤矿矿井通风阻力测试报告.doc

娄底市娄星区茶元煤矿 矿井通风阻力及通风机性能 测 定 报 告 测 定 报 告 产品名称 矿井通风阻力 测定地点 矿井地面和井下 测定日期 2015年5月4日 测定类别 测定人员 谢国亮 张光柏 张光立 系统现状 停产整改过程中 测定单位 娄底市娄星区茶元煤矿通风科 测定单位 名称 娄底市娄星区茶元煤矿 地址 娄星区茶元镇沙罐铺村 邮编 417700 联系人 电话 测定依据 MT／T 4401995矿井通风阻力测定方法、煤矿安全规程 测定项目 矿井通风阻力 测定环境 温度 湿度 大气压 测定结果 1、矿井总进风1387m3/min 2、矿井总回风1562m3/min 3、全系统计算阻力值1338.38Pa 4、矿井等积孔1.09m2 备 注 批 准 年 月 日 审 核 年 月 日 编 制 年 月 日 第一节 矿井概况 娄底市娄星区茶元煤矿位于娄底市娄星区茶园镇境内，开采洪山殿矿区鲤鱼塘井田边部龙潭组煤系。矿井距娄底市城区直距20km。地理坐标为东经11146′12″-11146′53″北纬2739′7″-2739′46″，矿井对外以公路运输为主，区内有娄底至双峰S209公路通过，往南5 km到达洪山殿火车站，往北4km支达潭邵高速公路，交通方便。原煤运输采用汽车外运。矿井面积0.5295km2，核定生产能力6万吨/年。采用主斜井与暗斜井开拓，设计开采二层煤层，Ⅰ煤层平均厚度1.6m，采用走向长壁柔性掩护支架炮采方法开采。Ⅳ煤层平均厚度1.2米，采采用走向长壁单体支柱支护炮采方法开采2014年度鉴定矿井为煤与瓦斯突出矿井，取样分析Ⅰ煤层属自燃煤层，煤尘有爆炸危险性。目前矿井布置有1个Ⅳ煤层采煤工作面、2个掘进工作面生产。煤层赋存条件良好，构造及水文地质简单。 矿井采用中央并列式通风。通风方法为机械抽出式。矿井主斜井进风、副斜井回风。 第二节 通风阻力测定方案 一、测定目的 矿井通风阻力测定是矿井通风安全技术管理的重要工作之一。其 目的主要有 1、了解通风系统中通风阻力分布情况，以便降阻增风； 2、提供实际的井巷摩擦风阻值，为通风设计、通风网络解算、通风系统改造提供可靠的基础资料； 3、为拟定发生矿井火灾、瓦斯煤尘爆炸事故时的风流控制方案提供必要的通风参数。 煤矿安全规程第119条规定新井投产前必须进行1次矿井通风阻力测定，以后每3年至少进行1次，在矿井转入新水平或改变一翼通风系统后，都必须重新进行矿井通风阻力测定。 娄底市娄星区茶元煤矿始目前处于停产整顿阶段，核定年产煤炭能力6万吨，2014年实际生产9个月，生产煤炭2.1万吨。目前矿井因安全生产许可证正在办理过程中，矿井处于停产整改阶段。在此种情况下，测定该矿的矿井通风阻力和进行主要通风机性能鉴定，以核定矿井通风能力，显得尤为重要。 我矿在2015年4月15日经湖南省煤监局在办理安全生产许可证现场核查过程，查出矿井未进行通风阻力测定及主要通风机性能测定此除患，于2015年5月4日对矿井进行了全矿井的通风阻力测定。现提交本此测定总结报告。 二、测定依据 依据1996年8月1日开始实施的行业标准，即MT／T 4401995 矿井通风阻力测定方法进行测定。 三、测试内容 全矿井通风网络中主要风路的空气状态参数、巷道断面参数、风速等参数，以计算通风阻力。 四、测定方法 矿井通风阻力测定有两种方法气压计法和压差计法，各有优 缺点。压差计法携带和铺设传压胶管笨重费时，但数据处理量小；压差计读数较精确，但传压管位置摆放不正对风流会影响测定的正确性。此法适合于对局部地段进行详细精确测定。而气压计法正好与压差计法相反，测定比较简单迅速，但要测算出位能并进行大气压力变化的校正，计算较麻烦；如测点未选在已知标高处，将带来位能计算误差。随着能精确测定井下空气压力的通风测定仪表的研制成功，选用气压计法对全矿井进行较精确的通风阻力测定已成为可能。 为此，本次通风阻力测定采用气压计逐点测定法。其原理是将井下各测段空气看作是不可压缩理想气体，，采用流体力学中的伯努利方程计算测段通风阻力。 五、测定人员组成与分工 分2个测定小组进行。地面组1人监测并记录大气压力的变化；井下组4人分别进行巷道断面测量、空气干、湿温度读取、测点静压差读取、风速测定，并对上述基础参数进行记录。 六、使用仪器设备一览表 检验仪器/设备一览表 序号 名 称 规格型号 准确度/ 不确定度 仪器编号 有效期 截止日 1 矿井多功能通风参数测定仪 JFY-1 1hpa 1mmH2O 2 矿井多功能通风参数测定仪 JFY-1 1hpa 1mmH2O 3 空气干、湿温度计 DHM2 0.8℃ 3RH 4 秒表 PC2008 0.1级 5 中速风表 DFA-2 1.0级 F06141 6 5米卷尺 2.0级 7 8 七、选择测定线路及布置测点 测点的设置原则是 （1）测点的压差应不小于12毫米水柱，不大于测定仪器的量程。 （2）测点应尽可能避免靠近井筒和主要风门，以减少井筒提升和风门开启时的影响。 （3）井巷通风阻力系数测定时，在风流分支、汇合、转弯、扩大或缩小等局部阻力物前布置的测点，与局部阻力物的距离不得小于巷宽的3倍；在局部阻力物后，不得小于巷宽的812倍。 为了计算井巷风阻，应在风流分支、汇合处和较大的集中漏风点前 后布置测点。 （4）测点前后3米长的地段内，应该使支架保持完好，没有堆积物。 （5）用气压计法测定时，测点应尽可能选在测量标高点附近。 （6）测点沿风流方向应依次编号。 测定路线的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。其它通风路线则列为辅测路线。 根据目前该矿的生产布局，选择1条开放的（阻力路线上无风量调节设施）最长通风阻力路线（见图1、图2中1→2→3→4→5→6→7→14→15→16→17→18）进行全面测定；与此同时，选择了1条主要并联支路（见图1、图2中的7→9→10→11→12→13→14）进行测定。 八、测定步骤 1.测定前的准备 1）确保仪器性能完好 2）测定人员预先熟悉测定路线 2.现场测定 1）定基准点 将2台气压计同时在基准点（一般在进风井口或井底）读数，并记下读数时间。 2）测定 将一台气压计留在基准点，每隔5min记录1次气压（或压差）值，作为大气压力校正用；另一台按事先拟定的测点逐点测定气压（或压差）、同时测定测段巷道断面、风速、空气温度等参数，直至测定完毕，回到基准点，如两台气压计读数仍相等或读数差与定基准点时相等，表明仪器性能良好，测定的气压数据可靠。 3.数据处理 按照公式计算各项参数及指标，如经计算发现有些数据有明显错误或误差较大时，应重新测定。 4.报告编制 根据计算结果，分析矿井通风系统现状，提出需要改进的意见或建议，编制客观、完整的矿井通风阻力测定报告。 第三节 通风阻力测定计算理论依据 一、空气密度计算依据 1.干、湿球温度下空气的饱和水蒸汽压 由干、湿温度读数查表。 2.矿井空气的实际水蒸汽压 PvφPs φ相对湿度， Ps湿空气的饱和水蒸汽分压，pa 3.空气相对湿度 由干、湿温度读数查表。 4.空气密度 ρ空气密度,kg/m3 P绝对静压,pa td空气干温度 ℃ φ相对湿度， Ps温度为td时饱和水蒸气的分压力，pa 。 二、巷道断面积和周长计算依据 测点巷道断面积和周长计算公式如下 矩形 SHB U2HB H巷高 m; B巷宽 m; S巷道面积，m2； U巷道周长，m； 三心拱 H巷高 m; B底宽 m; 三、风量计算依据 1.断面修正系数 2.风量Q QVS Q风量 m3/s V风速 m/s S巷道断面积 m2 四、压力参数计算依据 定好基准点后直接用多功能通风参数仪读数取。 1.测点动压 hviρi vi2/2 hvii点空气动压，pa ρii点空气密度 kg/m3 Vii点前（后）巷道中风流速度，m/s 2.测段位压差 Hzi Hzii，j两点间测段位压差，pa ρii点空气密度 kg/m3 ρjj点空气密度 kg/m3 Zii点标高 m Zjj点标高 m g重力加速度，取 9.81m/s2 3.通风阻力 hiji，j两点间通风阻力 pa ∆Pii点静压差 pa ∆Pjj点静压差 pa ∆Poi在i点测压时，基准点静压差 pa ∆Poj在j点测压时，基准点静压差 pa 五、通风阻力计算依据 1.两测点间风阻 hij /Qij2， Riji，j两点间巷道风阻 Ns2/m8 hij意义同前述。 Qiji，j两点间巷道风量 m3/s 2.两测点间标准风阻 R0ij 1.2 Rij /ρij R0iji，j两点间巷道风阻， Ns2/m8 ρiji，j两点间巷道空气平均密度，kg/m3 ρij （ρi ρj）/2 3.巷道百米标准风阻 R100ij 100 R0ij /Lij R100iji，j两点间巷道百米标准风阻，Ns2/m8 Liji，j两点间巷道长度，m 4.巷道摩擦阻力系数 αij Rij S3/ Lij U αiji，j两点间巷道摩擦阻力系数，Ns2/m4 5.矿井总阻力 矿井总阻力为各测段通风阻力之和，即H∑hij 6.等积孔 A等积孔 m2 H矿井通风总阻力 pa Q矿井主要通风机总排风量 m3/s 第四节 通风阻力测定数据及计算 一、通风系统测定线路测定数据及计算 1.通风阻力测定原始记录表 见附表。 2.测定数据计算表 见附表。 3.阻力测定参数汇总表 见附表。 二、矿井等积孔的计算 矿井等积孔1.191.09（m2 三、测定误差检验 在测定过程中，由于各种人为因素和仪器精密度的影响，难免存在一定的测量误差，产生误差的原因基本有以下几种 （1）任何仪器都有一定的测定精度，从而导致一定的测定误差。 （2）测定过程中的读数误差。 （3）测点标高、测段长度等有一定误差。尤其是测点标高对测定结果影响较大。 （4）测点测定时间与基点测定时间的不同时性，导致气压校正误差。 （5）测定过程中井下采掘通风（特别是风门的开关）的变化等也会产生一定的影响。 1.矿井自然风压 HnΣρijzijg Hn矿井自然风压，Pa，帮助通风时为正，反之为负; ziji，j两点间巷道标高差，m； ρij意义同前述。 2.矿井系统的阻力 矿井通风系统总阻力为各测段通风阻力之和，即H∑hij 3.矿井通风系统的测定误差计算 δ100 δ阻力测定误差； H测定的矿井通风总阻力Pa； Hs通风机风硐测压点静压，也即风机房水柱计读数，Pa； Hv通风机风硐测压点动压，Pa； 矿井通风系统的测定误差表 序号 项 目 单位 测定线路 备注 1 累计测定阻力 Pa 1338.38 2 自然风压 Pa 21.14 3 风硐内动压 Pa 23.19 4 风机房水柱计读数 Pa 1393.02 142mmH2O 5 阻力测算值 Pa 1390.97 6 系统测定误差 3.93 此外，由附表得主测通风路线中的1条并联支路（2010掘进工作面路线，即7→9→10→11→12→13→14）的通风总阻力为72.36 Pa，而主测通风路线中7→8→14路线的通风阻力为69.2Pa，所以上述两条并联测定路线通风阻力的相对误差为（72.36-69.2）/72.364.36，误差很小；此外，备用工作面阻力路线（10→12）与掘进工作面阻力路线（10→11→12）两条并联的通风路线的通风阻力分别35.08 Pa和35.72Pa，所以上述两条并联测定路线通风阻力的相对误差为（35.72-35.08）/35.721.79，误差很小。为由此可见，本次通风阻力测定结果满足要求。 4.通风系统阻力分布状况 区段 测点 通风阻力Pa 占全矿总阻力的 百分比 进风段 1～7 606.41 45.31 用风段 7～14 69.2 5.17 回风段 14～18 662.77 49.52 测定线路总阻力 1～18 1338.38 100 第五节 通风系统现状评价 通过本次矿井通风阻力测定，对该矿通风系统现状分析如下 1、由附表可见，该矿通风阻力分布比较合理，除总回风巷个别地段外，没有出现明显的高阻力段；阻力测定路线上所有测点附近的巷道风速均符合煤矿安全规程的要求；低瓦斯矿井矿井布置2条集中上山，通风系统较合理。 2、矿井外部漏风分析 由附表可得，该矿外部漏风率为（33.54-31.93）/33.544.80，可见该矿地面防爆门和行人风门密封性能良好，风硐施工质量较好，所以外部漏风较小。该矿回风斜井不作为辅助运输井，满足煤矿安全规程规定的外部漏风率不大于5的要求。 3、该矿通风系统较简单，井下目前没有串联通风，采掘工作面风量充足，掘进工作面没有循环通风现象。因此，总体看该矿通风系统稳定可靠。 4、目前该矿高通风阻力主要出现在总回风巷（测段14-15），其原因主要是巷道断面小、通风路线长、巷道拐弯多。 5、由附表知,娄底市娄星区茶元煤矿矿井通风等积孔为1.09 m2, 矿井通风容易程度属于中等。YBK56-NO-12型轴流式风机和配套电机还有剩余能力可用，因此，目前通风系统能满足井下生产的通风需要。 6、目前茶元煤矿正进行有关巷道的扩巷工作，建议抓紧此项工作，使回风系统通风阻力有明显降低，增加矿井通风等积孔，提高矿井通风系统的可靠性。 7、该矿主要通风机房对矿井通风阻力的监测监控工作基本到位。测定时发现，目前该矿主要通风机房监控通风系统的负压传感器读数为144 mmH2O，而“U”型水柱计读数为142 mmH2O，两者读数误差很小。但负压传感器和“U”型水柱计读数都挂在露天，在冬季不利于观测井下风压的变化，传压胶管也容易老化。建议要定期对通风机在线监测系统的负压传感器进行检修和校正；同时，将“U”型水柱计安放在风机房内，并经常更换老化的传压胶管，以确保连续、正确地监测矿井通风系统的变化 19 通风阻力测定原始记录表 测点 序号 测点名称 断面 形状 支护 方式 标高 测风断面 测点 气压差 基点 气压差 风表平均表速 干温度 湿温度 备注 净高 宽度 m m m mmH2O mmH2O m/min ℃ ℃ 1 主斜井地面 141.2 -4.1 -5.3 0 8 -1.4 2 主斜井底 半圆拱 砌碹 -21.8 2.18 2.60 62.4 4.7 298 7.8 1.8 中速表 3B 主斜井底联络巷口 三心拱 砌碹 -21.8 2.16 3.35 61.8 4.6 50 6.6 1.8 中速表 3A 半圆拱 砌碹 2.7 3.4 134 中速表 4 暗斜井-187车场分岔口 半圆拱 裸巷 -184.5 2.4 2.6 40.2 4 97 3.6 3.3 中速表 5 -187西翼运输巷 半圆拱 锚杆 -184.5 2.4 2.4 70.8 0.4 82 5.8 5.2 中速表 6 3341工作面回风石门口 三心拱 锚杆 -122.4 2.1 2.2 71.5 -2.8 86 6 5.2 中速表 7 -248运输大巷进风口 半圆拱 锚杆 -246.5 2.4 2.4 76 -4.4 56 5.8 5.2 中速表 8 -248回风石门入口 半圆拱 锚杆 -245.3 1.9 2.2 60.5 -1.2 88 7.6 7.2 中速表 9 -187回风石门与-248回风上山交岔口处 三心拱 裸巷 -178.6 2.1 2.2 85.8 -4.6 117 5.8 5.2 中速表 10 -123总回风联络入口 三心拱 裸巷 -123.8 2 2.4 97.1 -4.9 137 6 5.4 中速表 11 掘进面回风口 矩形 金属支 -182.6 1.95 2.03 82.7 -4.7 52 9.2 8.8 中速表 12 -90回风入口 半圆拱 裸巷 -90.5 1.9 2.2 69.7 -5.4 160 9.2 8.6 中速表 13 -20绞车房回风口 矩形 锚杆 -20 1.94 2.73 62.5 -5.2 184 9.4 8.6 中速表 14 50总回风巷口 半圆拱 裸巷 50.3 1.9 2.4 58.6 -6.7 370 9.2 8.4 中速表 15 主要通风机进风口 矩形 砌碹 140 1.95 2.0 -146.8 -5.9 402 7.4 7 高速表 阻力测定数据计算表 测点 序号 相对湿度 空气密度 断面积 周长 断面校正系数 风速 风量 动压 kg/m3 m2 m / m/s m3/s Pa 1 48 1.0772 0 0 0 2 28 1.0861 4.958 9.129 1 5.874 29.12 18.737 3A 37 1.0907 5.85 9.9169 1 3.269 19.82 10.189 3B 6.064 10.244 1 1.036 6.06 5.8271 4 92 1.0998 8.9 12.41 1 2.897 25.78 4.6142 5 93 1.0949 6.34 10.475 1 3.946 25.01 8.5222 6 86 1.0942 6.541 10.639 1 3.743 24.48 7.6629 7 93 1.0955 6.658 11.42 1 0.934 6.221 0.4782 8 93 1.0866 2.392 6.7 1 2.66 6.363 3.8438 9 93 1.0967 6.652 11.32 1 1.466 9.749 1.1779 10 93 1.0973 7.43 11.7 1 1.067 7.927 0.6245 11 98 1.0832 3.559 7.96 1 1.705 6.067 1.5742 12 98 1.0816 5.3 9.8 1 1.29 6.838 0.9002 13 98 1.0799 4.896 9.34 1 1.888 9.245 1.9254 14 94 1.0802 4.73 9.2 1 3.861 18.26 8.0514 15 88 1.0763 5.955 10.152 1 4.622 27.53 11.498 注表中中速风表真风速平均表风速1.015/600.19，单位m/s。 高速风表真风速平均表风速0.959/600.19，单位m/s。 阻力测定参数汇总表（主测路线） 区段 序号 巷道名称 测点间 静压差 位压差 动压差 测点间 阻力 测点 距离 风阻 标准百米风阻 累计 长度 累计 阻力 摩擦阻力系数 Pa Pa Pa Pa m Ns2/m8 Ns2/m8 m Pa Ns2/m4 1～2 主斜井 -554.265 807.5 -18.7 234.50 207.79 0.2765 0.147 207.79 234.501 0.0178 2～3A 主斜井底联络巷 4.905 23.596 12.91 41.411 49.05 0.1054 0.2364 256.84 275.912 0.0468 3A～4 进风大巷一段 206.01 32.018 1.213 239.241 743.01 0.36 0.0529 999.85 515.153 0.0275 4～5 进风大巷二段 -335.502 389.81 -3.91 50.396 437.50 0.0805 0.0202 1437.35 565.549 0.0045 5～6 3341采煤工作面 -38.259 56.694 0.859 19.295 39.36 0.0322 0.0897 1476.71 584.844 0.0215 6～7 进风大巷四段 -59.841 74.218 7.185 21.562 29.41 0.5572 2.0752 1506.12 606.406 0.4896 7～8 -248回风入口 183.447 -126.62 -3.37 53.458 251.19 1.3202 0.5804 1757.31 659.864 0.0107 8～13 回风大巷三段 533.664 -445.76 -3.45 84.461 458.76 0.1115 0.0271 2284.15 760.07 0.0051 13～14 回风斜井 994.734 -756.65 -2.41 235.672 160.25 0.2311 0.163 3423.41 1285.91 0.0121 14～15 风硐 150.093 -106.45 8.834 52.475 24 0.0466 0.2201 3447.41 1338.38 0.0278 图 1 娄底市娄星区茶元煤矿通风系统及测点布置示意图 图2 娄底市娄星区茶元煤矿通风网络示意图