礦井通風(fēng)阻力測(cè)定報(bào)告雅安市斑鳩井煤業(yè)有限責(zé)任公司（馮家壩井）通風(fēng)阻力測(cè)定報(bào)告公司總工辦二零一二年三月一、 礦井通風(fēng)概況雅安市斑鳩井煤業(yè)有限責(zé)任公司馮家壩井設(shè)計(jì)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(jìn)風(fēng)井進(jìn)風(fēng)，一個(gè)回風(fēng)斜井回風(fēng)，通風(fēng)方式為中央并列式，通風(fēng)方法為抽出式通風(fēng)，主扇型號(hào)為4-72-1120B，電機(jī)功率90 kw，總排風(fēng)量為2865m3/min，礦井負(fù)壓560Pa。 據(jù)2008年礦井的瓦斯等級(jí)鑒定結(jié)果，礦井瓦斯相對(duì)涌出量為33.93m3/t； 瓦斯絕對(duì)涌出量為3.77 m3/min，為高瓦斯礦井。據(jù)2008年五月四川省煤炭產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站出具的三連煤層檢測(cè)報(bào)告，礦井三連煤層無爆炸危險(xiǎn)性，自燃傾向性為級(jí)，不易自燃；據(jù)相鄰礦井五連煤層的檢驗(yàn)報(bào)告，五連煤煤塵具爆炸性，不易自燃。礦井共有一個(gè)對(duì)拉工作面即831對(duì)拉工作面，有掘進(jìn)工作面3個(gè)：即+870m運(yùn)輸巷、833機(jī)巷和832采區(qū)二回風(fēng)巷。各采掘面通風(fēng)情況如下（參照2012年5月份測(cè)風(fēng)報(bào)表）：1、831對(duì)拉工作面配風(fēng)700 m3/min，均由831機(jī)巷進(jìn)風(fēng)，分別進(jìn)入一、二號(hào)工作面后，再分別進(jìn)入8311、8312回風(fēng)巷-+870m回風(fēng)大巷-回風(fēng)上山 -總回風(fēng)井。2、+870m運(yùn)輸巷掘進(jìn)工作面采用兩臺(tái)FBD5.52局部通風(fēng)機(jī)供風(fēng)，一臺(tái)工作一臺(tái)備用，實(shí)現(xiàn)了雙電源供電并能自動(dòng)切換，掘進(jìn)工作面風(fēng)量120 m3/min。3、833機(jī)巷掘進(jìn)工作面采用兩臺(tái)FBD7.52局部通風(fēng)機(jī)供風(fēng)，一臺(tái)工作一臺(tái)備用，實(shí)現(xiàn)了雙電源供電并能自動(dòng)切換，掘進(jìn)工作面風(fēng)量130 m3/min。4、832采區(qū)二回風(fēng)巷掘進(jìn)工作面采用兩臺(tái)FBD5.52局部通風(fēng)機(jī)供風(fēng)，一臺(tái)工作一臺(tái)備用，實(shí)現(xiàn)了雙電源供電并能自動(dòng)切換，掘進(jìn)工作面風(fēng)量130 m3/min。二、礦井通風(fēng)阻力測(cè)定內(nèi)容及測(cè)定方案1. 測(cè)定內(nèi)容公司總工辦組織馮家壩井通風(fēng)、技術(shù)科組成了礦井通風(fēng)阻力測(cè)定課題組，對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)中的主要巷道通風(fēng)阻力進(jìn)行了測(cè)定。本次礦井通風(fēng)阻力測(cè)定工作的主要內(nèi)容是測(cè)定礦井通風(fēng)總阻力以及測(cè)定并計(jì)算井下主要巷道通風(fēng)摩擦阻力系數(shù)。2. 測(cè)定方案2.1 測(cè)定方法礦井巷道通風(fēng)阻力的測(cè)定方法都是根據(jù)能量守恒定律（即流體力學(xué)理論的伯努利方程）建立起來的，目前，煤礦井下通風(fēng)阻力測(cè)定方法通常有壓差計(jì)法和精密氣壓計(jì)法。其中壓差計(jì)法測(cè)量精度較高，但費(fèi)時(shí)費(fèi)工，工作量大；精密氣壓計(jì)法測(cè)量操作簡便，但測(cè)量結(jié)果精度比壓差計(jì)法低。考慮到本礦井通風(fēng)路線長（4000m左右）的實(shí)際情況，以及進(jìn)行礦井總的通風(fēng)阻力測(cè)定的技術(shù)要求，即要在盡可能短的時(shí)間內(nèi)完成全礦井主要巷道的阻力測(cè)定工作，以避免因?yàn)榈孛鏆夂驐l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(cè)量誤差。因此，我們采用精密氣壓計(jì)法來進(jìn)行某煤礦井下各通風(fēng)參數(shù)的測(cè)定。本次礦井通風(fēng)阻力測(cè)定采用的是氣壓計(jì)逐點(diǎn)測(cè)定法，將基點(diǎn)定在主平硐井口。把兩臺(tái)同型號(hào)的精密氣壓計(jì)放置在基點(diǎn)處，同時(shí)讀取絕對(duì)壓力值后，再將儀器切換到相對(duì)壓力測(cè)量狀態(tài)，一臺(tái)氣壓計(jì)留在基點(diǎn)，每隔5分鐘記錄一次氣壓計(jì)變化值；另一臺(tái)氣壓計(jì)用于井下沿預(yù)定測(cè)定路線逐點(diǎn)測(cè)壓，記錄測(cè)壓時(shí)間并讀取壓力變化值，待全部測(cè)定完畢，重新回到基點(diǎn)，再校對(duì)氣壓計(jì)的讀數(shù)。在測(cè)壓的同時(shí)，測(cè)量其它通風(fēng)相關(guān)參數(shù)。2.2 測(cè)量參數(shù)（1）、各測(cè)點(diǎn)的干、濕球溫度：可以通過溫濕度傳感器、毛發(fā)濕度計(jì)以及干、濕球溫度計(jì)等儀器測(cè)量，本次測(cè)定使用干濕溫度計(jì)。測(cè)定數(shù)值除了能夠反映礦井通風(fēng)巷道環(huán)境狀態(tài)外，還用于計(jì)算通風(fēng)巷道的空氣密度。（2）、各測(cè)點(diǎn)的風(fēng)速：主要通過現(xiàn)場(chǎng)常用的機(jī)械風(fēng)表進(jìn)行測(cè)量，其它測(cè)量風(fēng)速的儀表還有礦用風(fēng)速傳感器、熱球式風(fēng)速計(jì)等。測(cè)定的數(shù)值除了能夠反映礦井通風(fēng)巷道的風(fēng)速情況外，還用以計(jì)算巷道風(fēng)量。（3）、各測(cè)點(diǎn)的靜壓：主要是指絕對(duì)靜壓（巷道空氣的絕對(duì)壓力），可以通過空盒氣壓計(jì)、絕對(duì)壓力傳感器或者絕對(duì)壓力傳感器配合相對(duì)壓力傳感器（或壓差計(jì)）等一起進(jìn)行測(cè)量。測(cè)定的數(shù)值除了反映通風(fēng)巷道的能量損失之外，還用來進(jìn)行巷道通風(fēng)阻力的計(jì)算，本次測(cè)定使用空盒氣壓計(jì)。（4）、各測(cè)點(diǎn)的巷道斷面幾何參數(shù)，用皮尺、巷道斷面幾何測(cè)定儀等工具進(jìn)行測(cè)量，本次測(cè)定使用皮尺和卷尺。所測(cè)的數(shù)值除了反映通風(fēng)巷道的斷面狀況外，還用來進(jìn)行計(jì)算巷道的風(fēng)量。（5）、各測(cè)段距離，主要用皮尺、測(cè)繩或者全站儀等工具進(jìn)行測(cè)量，主要用來計(jì)算礦井通風(fēng)巷道的摩擦風(fēng)阻和摩擦阻力系數(shù)等。2.3 測(cè)量路線 礦井通風(fēng)阻力測(cè)定路線的選擇，是根據(jù)通風(fēng)流程最大、通風(fēng)阻力最大的原則進(jìn)行確定。結(jié)合礦通風(fēng)系統(tǒng)的實(shí)際情況，馮家壩井通風(fēng)系統(tǒng)為中央并列式通風(fēng)，現(xiàn)有二個(gè)進(jìn)風(fēng)井筒和一個(gè)回風(fēng)井。依據(jù)上述原則，我們選擇了如下通風(fēng)阻力測(cè)定路線：主平硐 井底車場(chǎng) 軌道下山 +870m運(yùn)輸大巷+870m回風(fēng)大巷回風(fēng)斜井總回風(fēng)巷風(fēng)峒口 在具體實(shí)施測(cè)定過程中，由于礦井進(jìn)風(fēng)巷為二個(gè)進(jìn)風(fēng)巷（主平硐、輔助進(jìn)風(fēng)井）平行進(jìn)風(fēng)，輔助進(jìn)風(fēng)井進(jìn)風(fēng)僅配風(fēng)200m/min左右，因此在測(cè)定過程中，我們選擇了主平硐作為測(cè)定巷道。2.4 測(cè)定組織 根據(jù)測(cè)定內(nèi)容，參測(cè)人員分別負(fù)責(zé)指揮、測(cè)壓、測(cè)風(fēng)、測(cè)斷面、記錄、協(xié)調(diào)等工作。由總工程師陳茂軍全面負(fù)責(zé)指揮，馮家壩井技術(shù)負(fù)責(zé)人張偉政負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)協(xié)調(diào)，李清松組織測(cè)壓、龔啟平負(fù)責(zé)組織測(cè)風(fēng)、為了更好的進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的測(cè)定工作，我們?cè)谶M(jìn)行井下測(cè)定工作之前，對(duì)測(cè)量小組人員進(jìn)行了培訓(xùn)，使每個(gè)工作人員明確了工作內(nèi)容，熟悉了所用儀器的作用，并且讓他們掌握了有關(guān)儀器的使用方法，為下井實(shí)測(cè)做好了充分的準(zhǔn)備工作。2.5 測(cè)量儀表所用儀器儀表主要有：JYF-1精密氣壓計(jì) 2臺(tái)風(fēng)扇式干濕溫度計(jì) 1個(gè)機(jī)械式風(fēng)表 1套（高、中、低速各1個(gè)）秒表 2塊皮尺、卷尺 各一把三、礦井通風(fēng)阻力有關(guān)參數(shù)的計(jì)算方法1. 井下大氣物理參數(shù)用通風(fēng)濕度計(jì)測(cè)量各測(cè)點(diǎn)空氣的干、濕溫度，用氣壓計(jì)測(cè)量各測(cè)點(diǎn)靜壓，計(jì)算空氣相對(duì)濕度和密度，具體計(jì)算方法如下。1.1 空氣相對(duì)濕度的計(jì)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(shí)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(duì)濕度為： (5)1.2 空氣密度的計(jì)算 (6)式中 P大氣壓力，kPa；空氣相對(duì)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(shù)與風(fēng)量2.1 巷道斷面積(1) 面積計(jì)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(jì)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(hào)意義同上。2.2 風(fēng)量采用線路法用風(fēng)表測(cè)量風(fēng)速，計(jì)算通過井巷的風(fēng)量：v以及測(cè)點(diǎn)巷道的斷面面積S算出： (16)式中 Q巷道風(fēng)量，m3/S ； S巷道斷面面積，m2； v測(cè)點(diǎn)實(shí)際平均風(fēng)速，m/S。3. 通風(fēng)阻力及自然風(fēng)壓3.1 通風(fēng)阻力計(jì)算(1) 各測(cè)段巷道通風(fēng)阻力計(jì)算公式為： (17)式中 i，i+1測(cè)段通風(fēng)阻力，Pa； Pi Pi+1測(cè)點(diǎn)空氣絕對(duì)靜壓，Pa； Pi Pi+1分別為讀取Pi 和Pi+1壓力值時(shí)，基點(diǎn)校正氣壓計(jì)的相應(yīng)測(cè)值，Pa； K1 K2分別為井下測(cè)量用氣壓計(jì)與基點(diǎn)校正氣壓計(jì)的校正系數(shù)； 其余符號(hào)意義同前。(2) 總阻力計(jì)算通風(fēng)系統(tǒng)總阻力為測(cè)定路線各測(cè)段通風(fēng)阻力的累加。3.2 自然風(fēng)壓測(cè)算礦井地處山區(qū)，進(jìn)、回風(fēng)井井口不在同一個(gè)水平，進(jìn)、回風(fēng)流有溫差，需考慮礦井自然風(fēng)壓的影響。自然風(fēng)壓是在井下最低標(biāo)高的巷道以上，進(jìn)風(fēng)與回風(fēng)兩列垂直空氣柱的重力壓強(qiáng)之差，用公式表示為： (18)式中 Z第i與i+1個(gè)測(cè)點(diǎn)的高差，m；第i與i+1個(gè)測(cè)點(diǎn)的平均空氣密度，。礦通風(fēng)阻力測(cè)量路線上的主平硐井口標(biāo)高為+920m，回風(fēng)井出口標(biāo)高為+1040m，井下最低點(diǎn)+870m運(yùn)輸大巷，標(biāo)高+870m。進(jìn)風(fēng)側(cè)高程分為50m，回風(fēng)側(cè)高程為170m。結(jié)合測(cè)定數(shù)據(jù)表（表15）的有關(guān)大氣條件參數(shù)數(shù)據(jù)，由公式（18）計(jì)算得到的礦井自然風(fēng)壓為1411.2Pa，計(jì)算結(jié)果表明，目前礦井自然風(fēng)壓會(huì)對(duì)于通風(fēng)阻力產(chǎn)生一定影響。這是因?yàn)檫M(jìn)風(fēng)井口在山溝、回風(fēng)井口在山上，氣候條件變化作用的結(jié)果。此外，由于該礦井的煤層埋深比較淺，巷道風(fēng)流溫度還是會(huì)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(fēng)壓對(duì)于礦井通風(fēng)阻力的影響還會(huì)增大。4. 風(fēng)阻及摩擦阻力系數(shù)4.1 風(fēng)阻的計(jì)算巷道風(fēng)阻計(jì)算公式為：(19)式中 Rii+1巷道兩測(cè)點(diǎn)之間風(fēng)阻，Ns2/m8； hii+1測(cè)定得到的巷道通風(fēng)阻力，Pa；風(fēng)量由下式計(jì)算： (20)式中 vi,vi+1巷道兩測(cè)點(diǎn)位置風(fēng)速值，m/s； si,si+1巷道兩測(cè)點(diǎn)位置斷面積，m2。巷道的標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)阻： (21)式中 為井下空氣標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的密度，；為實(shí)測(cè)巷道的平均密度，。巷道的百米風(fēng)阻計(jì)算式為： (22)式中 L測(cè)段巷道的長度，m； Rsii+1巷道的標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)阻，Ns2/m8。4.2 摩擦阻力系數(shù)的計(jì)算計(jì)算公式為： (23)式中 Rii+1巷道風(fēng)阻，Ns2/m8；其余符號(hào)意義同前。標(biāo)準(zhǔn)巷道摩擦阻力系數(shù)計(jì)算公式： (24) 式中 s巷道標(biāo)準(zhǔn)摩擦阻力系數(shù)，Ns2/m4；其余符號(hào)意義同前。四、 礦井通風(fēng)阻力測(cè)定結(jié)果1. 礦井通風(fēng)阻力測(cè)定計(jì)算結(jié)果根據(jù)第三章所述的測(cè)定計(jì)算方法，我們通過精心的