降低煤矿矿井通风阻力技术研究.pdf

2020 年第 8 期2020 年 8 月 在煤矿生产过程中，矿井通风系统是重要的生产 辅助系统，其运行对煤矿的安全生产有着至关重要的 影响。矿井通风系统的重要参数是矿井的通风阻力， 矿井通风阻力越大，矿井通风系统的运行状况越差， 越不利于煤矿的安全生产。在矿井初期设计时，通风 阻力处于正常范围以内，而随着开采的进行，通风区 域增加，漏风量增大，通风网络变差，通风阻力会相 应地增大[1-2]。因此，在矿井开采的中后期，必须采取 有效的措施来降低通风阻力。为了能有效地降低矿井 通风阻力，需要了解通风阻力的影响因素。本文将围 绕通风阻力的影响因素展开分析，并提出了一些降低 矿井通风阻力的技术措施。 1矿井通风阻力影响因素分析 通常情况下，矿井通风阻力可以分为局部通风阻 力和总通风阻力。局部通风阻力是指组成通风网络的 每条巷道的阻力，而总通风阻力是指通风网络的阻力。 下面将对影响局部通风阻力和总通风阻力的因素进行 分析。 1.1矿井局部通风阻力 矿井通风是通过煤矿井下巷道来完成的，每条巷 道自身的通风阻力称为局部通风阻力。通常，巷道的 通风阻力指的是巷道的摩擦阻力 hf，可以表示为 hf琢 LU S3 Q2，1 式1中，琢 为巷道的摩擦阻力系数，kg/m3；L 为巷道的 长度，m；U 为巷道的周长，m；S 为巷道的断面面积， m2；Q 为巷道的风量，m3/s。 通过式1可以发现，巷道的通风阻力与多种因素 有关，主要有巷道的长度、断面面积、周长、表面光滑 程度以及通风量。当巷道的几何参数确定时，巷道的通 风阻力与风量和摩擦阻力系数有关。若在巷道中堆放大 量的材料及设备，会影响巷道的有效面积 S 和通风阻力 系数 琢，会导致通风阻力增大。 此外，在某些情况下，巷道的连接处会形成涡流或 紊流 （ 如图 1 所示 ） ，这会导致巷道通风阻力增大。图 1 中的 a，c，e，g属于突变型，b，d，f，h属于渐 变型，渐变型通风在局部地区容易形成涡流，而突变型 通风在局部地区容易形成紊流。在形成紊流或涡流后， 巷道风流的能量会损失，导致局部通风阻力增大。 图 1巷道不同连接处的风流状况 收稿日期2020-04-01 作者简介贾琼，1990年生，男，山西平定人，2013年毕业于中 国矿业大学工业工程专业，助理工程师。 降低煤矿矿井通风阻力技术研究 贾琼 （ 山西阳煤寺家庄煤业有限责任公司，山西 昔阳 045300 ） 摘要 矿井通风系统的正常运行对于煤矿的安全生产具有重要意义，而通风阻力是衡量通风系统性能的重要参数。 随着煤矿开采的进行，通风阻力会加大，严重影响到通风系统的安全运行。因此，在矿井生产的后期，必须采取有效的 措施来降低通风阻力。通过分析通风阻力的影响因素，提出了一些降低通风阻力的技术措施，以保证通风系统的安全运行。 关键词 煤矿开采；通风系统；通风阻力；技术措施 中图分类号 TD724文献标识码 A文章编号 2095-0802-202008-0139-02 Technical Study on Reducing Mine Ventilation Resistance JIA Qiong Sijiazhuang Coal Industry Co., Ltd., Yangquan Coal Industry Group of Shanxi, Xiyang 045300, Shanxi, China Abstract The normal operation of mine ventilation system is of great significance to the safety production of coal mines, and ven- tilation resistance is an important parameter to measure the perance of ventilation system. With the development of coal mining, ventilation resistance will increase, which seriously affects the safe operation of ventilation system. Therefore, in the later stage of mine production, effective measures must be taken to reduce ventilation resistance. By analyzing the influencing factors of ventila- tion resistance, this paper put forward some technical measures to reduce ventilation resistance, in order to ensure the safe operation of ventilation system. Key words coal mining; ventilation system; ventilation resistance; technical measures （总第 179 期） 技术研究 ab cd e f gh 139 2020 年第 8 期2020 年 8 月 1.2矿井总通风阻力 矿井通风时不仅要关注巷道的局部通风阻力，还 要关注巷道形成网络的通风阻力。通风网络总阻力的 确定并不能简单地对巷道的通风阻力进行叠加，还要 注意巷道之间的连接方式。通常情况下，巷道的连接 方式有串联型、并联型和角联型。角联型连接方式指 的是同时存在巷道的并联型和串联型连接方式。串联 型通风网络的阻力等于各条巷道通风阻力的和，而并 联型通风网络的阻力要小于任意一条巷道的通风阻力。 也就是说，巷道串联增大了总通风阻力，而巷道并联 减小了总通风阻力。角联型通风网络的总通风阻力很 难确定，需要根据具体的实际情况来核定。 在矿井生产初期，通风网络比较简单，但是随着 矿井的加深，通风网络变得复杂，通风阻力会增大。 为此，不得不对矿井的通风网络进行优化，从而降低 总通风阻力。 2降低矿井通风阻力的技术措施 若矿井通风阻力增大，一方面会影响到煤矿井下 风量的分配，从而影响安全生产；另一方面会改变矿 井通风机运行的工况点，导致通风机的运行状态变差， 大量的电能被浪费。因此，必须采取有效的措施来降 低矿井通风阻力，保证煤矿安全高效地生产[3]。下面将 对降低矿井通风阻力的技术措施进行具体的分析。 2.1测定矿井通风阻力 在真实情况下，很难知道矿井通风阻力的增加情 况，这是由于每条巷道的通风阻力并没有参考标准。 通常情况下，可以通过矿井通风难易程度来衡量矿井 通风阻力是否增加，而等积孔是反映通风难易程度的 一个指标。等积孔 A 可以表示为 A1.19 QN hRM姨 ，2 式2中，QN为矿井的总风量，m3/s；hRM为矿井的总通风 阻力，Pa。 一般地，当等积孔 A跃2 m2时，矿井通风处于容易 时期；当 1 m2约A约2 m2时，矿井通风处于中等时期； 当 A约1 m2时，矿井通风处于困难时期。 为了了解矿井通风的难易程度，就要进行矿井通 风阻力测定，核算矿井的总通风阻力。通过核算矿井 通风过程中的通风网络情况，找出导致总通风阻力过 大的原因，从而采取措施来降低局部通风阻力。 2.2维护和维修巷道 巷道的通风阻力与巷道表面的光滑系数及巷道的 有效通风面积有很大的关系。当巷道表面出现破损或 渗水时，巷道表面的光滑系数会大大降低，导致巷道 的通风阻力增大。针对这种情况，要对巷道的破损区 域或渗水区域采取一定的措施进行处理。当巷道中堆 积大量的材料和杂物时，会严重缩小巷道的有效通风 面积。通过式1可知，巷道的通风阻力与巷道断面面 积的三次方成反比，当巷道断面面积缩小时，会导致 通风阻力大幅度增大。针对这种情况，要及时地清理 巷道内的材料和设备，从而保证巷道的有效通风面积。 2.3优化矿井通风网络 矿井通风网络是影响矿井通风阻力的重要因素， 其主要是指巷道的连接方式。在矿井开采早期，矿井 通风网络比较简单，通风线路也比较短；而在开采后 期，矿井通风区域增加，通风网络变得极为复杂，通 风线路非常长，对矿井的通风十分不利。矿井通风网 络复杂程度的提升，会导致通风阻力增大，因此必须 对矿井通风网络进行优化[4]。常用的优化方式主要有改 变巷道的连接方式、采用一些废弃的巷道来进行通风、 关闭某些巷道以及减少巷道的漏风量，甚至重新开掘 风井。 2.4减少巷道的漏风量 在矿井的中后期开采过程中，采空区的面积会增 加，由于很难保证采空区的密封性，巷道漏风的情况 严重。当巷道大量漏风时，会导致矿井的风量分配难 以保持原有的平衡，这种情况下会出现某些巷道的通 风阻力增大，而某些巷道的通风阻力减小，非常不利 于矿井通风的正常进行。因此，非常有必要减少巷道 的漏风量。针对采空区的漏风情况，要及时地采取措 施来密封一些与采空区接触的边界，例如砌密闭墙、 向采空区中注黄泥浆等。而对于一些无关紧要的巷道， 一旦出现漏风情况，则要及时地进行封闭。 3结语 在矿井通风系统运行过程中，由于通风网络的改 变，矿井通风由容易逐渐变得困难。为此，必须采取 有效的技术措施来降低矿井的通风阻力，维持通风系 统良好的运行状态。通常情况下，矿井通风阻力可以 分为局部通风阻力和总通风阻力。局部通风阻力是指 组成通风网络的每条巷道的阻力，而总通风阻力是指 通风网络的阻力。矿井通风阻力增大后，一方面会影 响到煤矿井下风量的分配，从而影响安全生产；另一 方面会改变矿井通风机运行的工况点，导致通风机的 运行状态变差，大量的电能被浪费。降低矿井通风阻 力应该从测定矿井通风阻力、维护和维修巷道、优化 矿井通风网络以及减少巷道漏风量等方面出发。 参考文献 ［1］ 霍莹栋.降低煤矿矿井通风阻力技术研究 ［J］ .石化技术， 2019， 268 270-271. ［2］ 彭云.矿井通风系统降阻优化研究 ［D］ .湘潭 湖南科技大学， 2013. ［3］ 孙承武， 张万军.优化通风系统降低通风阻力 ［J］ .煤炭技术， 2011， 306 138-140. ［4］ 李福林， 庞贵智.降低矿井通风阻力的技术措施 ［J］ .煤炭技 术， 20034 80-82. （ 责任编辑刘晓芳 ） 140