煤矿通风巷道断面风速测定与变化规律简析

煤矿通风巷道断面风速测定与变化规律简析

肖,飞

山东隆源矿业工程有限公司，山东 泰安 271600

摘要：我国日常生活使用和储备的一个重要资源就是煤，煤炭燃烧不仅能够进行能量转换，实现火力发电，而且还能为居民的供暖提供保障。由于社会经济的快速发展，科学技术不断进步，为了使各个领域的生产安全有所保障，都在争先恐后的应用新设施，煤矿产业也是如此。对煤矿通风巷道断面风速进行测定，可以对巷道内风速分布的具体状况有一个良好的掌握，同时还能确保地下爆破作业和施工人员的通风安全。

关键词：煤矿；通风巷道断面；风速测定；变化规律

在进行煤矿生产的过程当中，会产生许多的粉尘和有害气体，这些粉尘和气体会存在密闭的地下空间，若是没有采取相应的措施使其有效排出，将会对地下作业人员的人身安全造成威胁。为了能够确保生产作业的稳步进行，一定要保障地下作业的良好通风。对于通风巷道数据进行监测，能够对风力、风速的变化规律等数据信息有一个良好的掌握，同时也能为相关安全技术人员对地下场所的安全进行分析提供有效的理论依据。

1通风巷道内断面风速的特点

1.1 通风巷道越光滑低风速区域越小

通过对工字钢、锚喷等巷道断面分析可以知道，如果通风巷道墙壁的表面越光滑、越平整，那么它的低风速区域就越小。把分析线作为标准，气流边界最大风速为中心点进行计算，距离只有16%。而通风巷道墙壁表面越粗糙，他的低风速区域就越大。还是以分析线为准，气流边界最大风速的中心点进行计算，瞬间上升到了60%。

1.2 气流边层流速较低

对通风巷道内的气流进行监测可以知道，巷道中的气流是处于流动状态的，即便是在同一个断面当中，它们的风速分布也是不匀称的。究其主要原因是由于，如果巷道当中有气流流动，那么它会受到气体流速和压力的影响形成一层较薄的低流速层附着在巷道的边缘[1]。然而，除了附着在巷道内的边层气流之外，还有其他气流存在，若是其他气流的风速超过了边层气流的速度，那么就会跟随气流的流动慢慢的扩散到轴心的方向。

2风速流动场分布规律

在对风流速度场进行实际监测时，它会受到巷道摩擦、空气粘性等不同因素的影响，导致巷道断面风速分布不均匀，特别是巷道粘性底层的区域会呈现出湍流的状态，而且大多数的巷道风流流动也是呈现二维平衡剪切流，基于这种情况之下就可以应用普朗特力学理论来得出巷道湍流核心区的风速速度场的变化的公式，进而为后期工作的顺利开展奠定良好的基础[2]。另外，巷道粘性底层区域会受到许多其他因素的影响，所以它的风速分布状况呈现出直线的状态，那么湍流核心区域的风速也会把自身的数据分布特征显现出来。如果风速持续上升，那么巷道粘性底层区域就会慢慢变薄，甚至还会扩大湍流的核心区域，从而保证巷道工作整体风速的平均分布。依据相关数据表明，巷道整体分布的规律能够与湍流速度的变化情况相适应。

3通风巷道断面风速测定的方法

3.1 近似法

由于科学技术的快速发展和进步，普遍的开始应用机械设施，但是一些规模较小的煤矿并不能支付起这些设施购买的费用，只能够保证基本的生产机械，由此，通过人力来对风速进行测定的方法被衍生出来。在应用近似法对风速进行测量的过程当中，一个人是无法完成的，需要两名测量人员相互配合。其中的一名测量人员要站在通风巷道的上方位置，把一些成形的烟雾或是具有气味的气体释放出去，然后气体则会沿着通风巷道流动直到第二名测量人员的位置（也就是从1到2），只要第二名人员看到烟雾或是闻到气味就要马上发出信号，停止计时，这时相关的测量人员就能对时间和距离有一个良好的掌握，并通过相应的公式对风速数据进行计算[3]。如图1所示。

图1 近似法测风速图

3.2 精确法

为了可以使得风速数据的准确度得到提升，在对风速进行测量的过程当中，测量人员要应用风表，按照结构来分，风表可以分为叶式和杯式。在应用这种方法时，相关的测量人员要进入到巷道内部，背向着巷道的方向，同时在进行测量时，要确保风流与风表的方向是垂直的，然后再依据巷道断面的具体情况，手握风表，匀速运动。现场的测量人员可以依据巷道的实际情况来对运动路线进行具体选择，可以把运动路线分成三种，分别用a、b、c代替，通过图像可知，测量结果最为准确的就是a路线。在一些断面较大或是较小的巷道当中可以应用b或c两种路线。一旦测量结束就要把风表进行立即关闭。与此同时，相关的测量人员要把风表上的时间和读数进行有机结合，对风表速度进行计算，然后再与矫正曲线进行对比，进而使得风速数据更加的准确。如图2所示。

图2 风表在巷道断面上的移动路线图

4研究煤矿通风巷道断面风速测定与变化规律的作用

4.1 确保井下施工人员的通风良好

随着时代的不断发展和进步，科学技术的推陈出新，目前，为了保障矿井的通风良好，不能再用传统的、简单的计算对其进行确定。为了能够使得井下施工人员通风需求得以满足，一定要确保数据信息的高度准确。在井下，对施工人员造成最大危害的就是有害气体和粉尘，其中，瓦斯是有害气体的典型代表。早在远古时代煤炭就已经存在，它主要是由当时植物的遗体埋在地下深处，经过长时间的高温高压变化而形成的

[4]。在这个反应的过程当中，植物遗体会释放出大量的可燃气体，其中最主要的成分就是甲烷，但由于埋在了地下深层，不能把气体进行有效排出，就附着在了煤层当中。由于人们采煤工作的不断深入，瓦斯的释放渐渐的与施工人员越来越近，一旦瓦斯所积聚的浓度达到一定程度就会致使施工人员中毒，甚至发生爆炸，确保井下安全生产的一个关键因素就是通风保障。通过对风速数据和风速变化规律的掌握，可以在很大程度上为通风管理工作的顺利开展提供有效的理论依据，使其更加的科学化、规范化和安全化。

4.2 为施工人员提供舒适的工作环境

在矿井下施工的过程当中，通常情况下，施工人员是处在一个密闭的空间当中进行作业，有的甚至是千百米的地下。正常空气是难以进入到这个空间当中的，一定要应用相关的通风设施才能把外部空气灌入到内部，所以在对施工人员的工作环境进行改善时，主要可以从以下两个方面入手：

（1）确保施工人员的氧气充足

人类生存的基本需求就是氧气。矿井的施工人员处在地下较深的位置，若是正常情况下氧气是不能达到这个位置的，一定要应用相关的通风设施，使得矿井下的空气与地面上的空气进行相互流通，进而为相关施工人员提供良好的工作条件。

（2）对施工现场的潮湿情况进行改善

由于矿井都处在地下深处，常年见不到阳光，温度也较低，与此同时，地的底层还会有流水，这就致使矿井有着较为严重的潮湿问题。利用相关设施加强通风，使得外部的干爽空气进入到矿井当中来对潮湿空气进行替换，从而使得矿井下的潮湿问题得到有效缓解，促使施工人员的工作环境质量得到提高。

结束语

综上所述，煤矿生产运作的一个基本保障就是通风，依据相关数据表明，若想确保矿井下工作有一个良好的通风环境，在实际建设时就要确保通风巷道壁面光滑，不能有障碍物，进而推动煤矿的生产和发展。

参考文献

[1]徐凡翔.煤矿通风巷道断面风速测定与变化规律研究[J].矿业装备,2022(01):198-199.

[2]高瑞江.煤矿通风巷道断面风速测定与变化规律研究[J].中国石油和化工标准与质量,2021,41(24):82-83.

[3]武翰杰.煤矿通风巷道断面风速测定与变化规律研究[J].当代化工研究,2021(16):59-60.

[4]张士岭.煤矿通风巷道断面风速测定与变化规律研究[J].矿业安全与环保,2019,46(04):17-20.