礦井通風阻力測定報告雅安市斑鳩井煤業有限責任公司（馮家壩井）通風阻力測定報告公司總工辦二零一二年三月一、 礦井通風概況雅安市斑鳩井煤業有限責任公司馮家壩井設計能力90kt/a，井田面積 1.525km2，開采三連煤層和五連煤層，煤層平均厚度0.50m和0.75m，目前礦井只開采三連煤。礦井采用平硐開拓，主平硐和輔助進風井進風，一個回風斜井回風，通風方式為中央并列式，通風方法為抽出式通風，主扇型號為4-72-1120B，電機功率90 kw，總排風量為2865m3/min，礦井負壓560Pa。 據2008年礦井的瓦斯等級鑒定結果，礦井瓦斯相對涌出量為33.93m3/t； 瓦斯絕對涌出量為3.77 m3/min，為高瓦斯礦井。據2008年五月四川省煤炭產品質量監督檢驗站出具的三連煤層檢測報告，礦井三連煤層無爆炸危險性，自燃傾向性為級，不易自燃；據相鄰礦井五連煤層的檢驗報告，五連煤煤塵具爆炸性，不易自燃。礦井共有一個對拉工作面即831對拉工作面，有掘進工作面3個：即+870m運輸巷、833機巷和832采區二回風巷。各采掘面通風情況如下（參照2012年5月份測風報表）：1、831對拉工作面配風700 m3/min，均由831機巷進風，分別進入一、二號工作面后，再分別進入8311、8312回風巷-+870m回風大巷-回風上山 -總回風井。2、+870m運輸巷掘進工作面采用兩臺FBD5.52局部通風機供風，一臺工作一臺備用，實現了雙電源供電并能自動切換，掘進工作面風量120 m3/min。3、833機巷掘進工作面采用兩臺FBD7.52局部通風機供風，一臺工作一臺備用，實現了雙電源供電并能自動切換，掘進工作面風量130 m3/min。4、832采區二回風巷掘進工作面采用兩臺FBD5.52局部通風機供風，一臺工作一臺備用，實現了雙電源供電并能自動切換，掘進工作面風量130 m3/min。二、礦井通風阻力測定內容及測定方案1. 測定內容公司總工辦組織馮家壩井通風、技術科組成了礦井通風阻力測定課題組，對通風系統中的主要巷道通風阻力進行了測定。本次礦井通風阻力測定工作的主要內容是測定礦井通風總阻力以及測定并計算井下主要巷道通風摩擦阻力系數。2. 測定方案2.1 測定方法礦井巷道通風阻力的測定方法都是根據能量守恒定律（即流體力學理論的伯努利方程）建立起來的，目前，煤礦井下通風阻力測定方法通常有壓差計法和精密氣壓計法。其中壓差計法測量精度較高，但費時費工，工作量大；精密氣壓計法測量操作簡便，但測量結果精度比壓差計法低。考慮到本礦井通風路線長（4000m左右）的實際情況，以及進行礦井總的通風阻力測定的技術要求，即要在盡可能短的時間內完成全礦井主要巷道的阻力測定工作，以避免因為地面氣候條件變化（這里主要是指地面空氣壓力和溫度）而造成的比較大的測量誤差。因此，我們采用精密氣壓計法來進行某煤礦井下各通風參數的測定。本次礦井通風阻力測定采用的是氣壓計逐點測定法，將基點定在主平硐井口。把兩臺同型號的精密氣壓計放置在基點處，同時讀取絕對壓力值后，再將儀器切換到相對壓力測量狀態，一臺氣壓計留在基點，每隔5分鐘記錄一次氣壓計變化值；另一臺氣壓計用于井下沿預定測定路線逐點測壓，記錄測壓時間并讀取壓力變化值，待全部測定完畢，重新回到基點，再校對氣壓計的讀數。在測壓的同時，測量其它通風相關參數。2.2 測量參數（1）、各測點的干、濕球溫度：可以通過溫濕度傳感器、毛發濕度計以及干、濕球溫度計等儀器測量，本次測定使用干濕溫度計。測定數值除了能夠反映礦井通風巷道環境狀態外，還用于計算通風巷道的空氣密度。（2）、各測點的風速：主要通過現場常用的機械風表進行測量，其它測量風速的儀表還有礦用風速傳感器、熱球式風速計等。測定的數值除了能夠反映礦井通風巷道的風速情況外，還用以計算巷道風量。（3）、各測點的靜壓：主要是指絕對靜壓（巷道空氣的絕對壓力），可以通過空盒氣壓計、絕對壓力傳感器或者絕對壓力傳感器配合相對壓力傳感器（或壓差計）等一起進行測量。測定的數值除了反映通風巷道的能量損失之外，還用來進行巷道通風阻力的計算，本次測定使用空盒氣壓計。（4）、各測點的巷道斷面幾何參數，用皮尺、巷道斷面幾何測定儀等工具進行測量，本次測定使用皮尺和卷尺。所測的數值除了反映通風巷道的斷面狀況外，還用來進行計算巷道的風量。（5）、各測段距離，主要用皮尺、測繩或者全站儀等工具進行測量，主要用來計算礦井通風巷道的摩擦風阻和摩擦阻力系數等。2.3 測量路線 礦井通風阻力測定路線的選擇，是根據通風流程最大、通風阻力最大的原則進行確定。結合礦通風系統的實際情況，馮家壩井通風系統為中央并列式通風，現有二個進風井筒和一個回風井。依據上述原則，我們選擇了如下通風阻力測定路線：主平硐 井底車場 軌道下山 +870m運輸大巷+870m回風大巷回風斜井總回風巷風峒口 在具體實施測定過程中，由于礦井進風巷為二個進風巷（主平硐、輔助進風井）平行進風，輔助進風井進風僅配風200m/min左右，因此在測定過程中，我們選擇了主平硐作為測定巷道。2.4 測定組織 根據測定內容，參測人員分別負責指揮、測壓、測風、測斷面、記錄、協調等工作。由總工程師陳茂軍全面負責指揮，馮家壩井技術負責人張偉政負責現場協調，李清松組織測壓、龔啟平負責組織測風、為了更好的進行現場實際的測定工作，我們在進行井下測定工作之前，對測量小組人員進行了培訓，使每個工作人員明確了工作內容，熟悉了所用儀器的作用，并且讓他們掌握了有關儀器的使用方法，為下井實測做好了充分的準備工作。2.5 測量儀表所用儀器儀表主要有：JYF-1精密氣壓計 2臺風扇式干濕溫度計 1個機械式風表 1套（高、中、低速各1個）秒表 2塊皮尺、卷尺 各一把三、礦井通風阻力有關參數的計算方法1. 井下大氣物理參數用通風濕度計測量各測點空氣的干、濕溫度，用氣壓計測量各測點靜壓，計算空氣相對濕度和密度，具體計算方法如下。1.1 空氣相對濕度的計算(1) 干、濕球溫度下空氣的飽和水蒸汽壓為： (1) (2)式中 Psat在溫度td下空氣的飽和蒸汽壓，kPa； Psat1在溫度tw下空氣的飽和蒸汽壓，kPa； td干球溫度，；tw濕球溫度，。(2) 礦井空氣的實際水蒸汽壓為： (3)式中 F1 干球溫度下水蒸汽飽和蒸汽壓； P大氣壓力，kPa； (4)式中 F2濕球溫度下水蒸汽飽和蒸汽壓。(3)空氣相對濕度為： (5)1.2 空氣密度的計算 (6)式中 P大氣壓力，kPa；空氣相對濕度，%； Psat在溫度td下空氣的飽和蒸汽壓，kPa；td干球溫度，；tw濕球溫度，。2.巷道斷面參數與風量2.1 巷道斷面積(1) 面積計算公式：半圓拱形狀： (7)式中 S巷道斷面面積，m2； H巷道全高，m； a巷道寬，m。三心拱形狀： (8)梯形形狀： (9)式中 S巷道斷面面積，m2；a巷道寬，m；b為巷道頂寬，m。(2) 周長計算公式：半圓拱形狀： (10)或者： (11)三心拱形狀： (12)或者： (13)梯形形狀： (14)或者： (15)式中 U巷道周長，m；其余符號意義同上。2.2 風量采用線路法用風表測量風速，計算通過井巷的風量：v以及測點巷道的斷面面積S算出： (16)式中 Q巷道風量，m3/S ； S巷道斷面面積，m2； v測點實際平均風速，m/S。3. 通風阻力及自然風壓3.1 通風阻力計算(1) 各測段巷道通風阻力計算公式為： (17)式中 i，i+1測段通風阻力，Pa； Pi Pi+1測點空氣絕對靜壓，Pa； Pi Pi+1分別為讀取Pi 和Pi+1壓力值時，基點校正氣壓計的相應測值，Pa； K1 K2分別為井下測量用氣壓計與基點校正氣壓計的校正系數； 其余符號意義同前。(2) 總阻力計算通風系統總阻力為測定路線各測段通風阻力的累加。3.2 自然風壓測算礦井地處山區，進、回風井井口不在同一個水平，進、回風流有溫差，需考慮礦井自然風壓的影響。自然風壓是在井下最低標高的巷道以上，進風與回風兩列垂直空氣柱的重力壓強之差，用公式表示為： (18)式中 Z第i與i+1個測點的高差，m；第i與i+1個測點的平均空氣密度，。礦通風阻力測量路線上的主平硐井口標高為+920m，回風井出口標高為+1040m，井下最低點+870m運輸大巷，標高+870m。進風側高程分為50m，回風側高程為170m。結合測定數據表（表15）的有關大氣條件參數數據，由公式（18）計算得到的礦井自然風壓為1411.2Pa，計算結果表明，目前礦井自然風壓會對于通風阻力產生一定影響。這是因為進風井口在山溝、回風井口在山上，氣候條件變化作用的結果。此外，由于該礦井的煤層埋深比較淺，巷道風流溫度還是會受到地面氣象條件的影響，所以，在氣候有較大變化的情況下（如冬季），自然風壓對于礦井通風阻力的影響還會增大。4. 風阻及摩擦阻力系數4.1 風阻的計算巷道風阻計算公式為：(19)式中 Rii+1巷道兩測點之間風阻，Ns2/m8； hii+1測定得到的巷道通風阻力，Pa；風量由下式計算： (20)式中 vi,vi+1巷道兩測點位置風速值，m/s； si,si+1巷道兩測點位置斷面積，m2。巷道的標準風阻： (21)式中 為井下空氣標準狀態的密度，；為實測巷道的平均密度，。巷道的百米風阻計算式為： (22)式中 L測段巷道的長度，m； Rsii+1巷道的標準風阻，Ns2/m8。4.2 摩擦阻力系數的計算計算公式為： (23)式中 Rii+1巷道風阻，Ns2/m8；其余符號意義同前。標準巷道摩擦阻力系數計算公式： (24) 式中 s巷道標準摩擦阻力系數，Ns2/m4；其余符號意義同前。四、 礦井通風阻力測定結果1. 礦井通風阻力測定計算結果根據第三章所述的測定計算方法，我們通過精心的