提高矿井通风安全性的分区域通风系统设计

提高矿井通风安全性的分区域通风系统设计

王昆震

   河南豫联煤业集团有限公司  河南登封   452470

摘要：矿井通风系统对煤矿的安全开采具有重要的影响作用，采用分区域的通风系统设计具有气流独立、互不影响、风路短、阻力小的优点，且具有较高的经济性。针对某煤矿的分布特征，进行矿井分区域通风系统的设计，实现通风系统的分区运行，两者之间存在一定的角联区域。

关键词：矿井通风；安全性；分区域；通风系统；设计

1矿井分区域通风系统的设计

矿井开采过程中通风系统是必备的安全系统，主要通过主要通风机及通风网路组成，气流通过矿井的入风井口进入矿井后，在主要通风机的作用下，通过各用风场所后进入回风井，从而排出矿井内部，气流所流经的整个路线称为通风系统。经过通风系统的作用，向井下的各用风场所输入新鲜的空气，并将井下的有毒有害气体带出矿井，改善井下的工作环境，且在发生矿井灾害时，提高通风系统的调节控制风量及方向，减小灾害的作用。在进行矿井的通风系统设计时，分区域式的通风系统具有气流独立、互不影响、风路短、阻力小的优点，且具有较强的经济性，成为矿井通风系统的主要设计方式。针对某煤矿的分布特征进行分区域通风系统的设计，矿井采用三立井两斜井多水平开拓方式，全矿井设5个井筒，主井、副井、西翼回风斜井、东风井和东翼回风斜井。主井、副井进风，回风斜井为西翼回风斜井、东风井、东翼回风斜井。

采用分区域的设计方式对矿井的通风系统进行设计，依据矿井的分布，采区进行独立设计。依据矿井的分布及工作面长度，设计11采区的总回风量为2380m3/min，负压为620Pa，12采区的总回风量为2650m3/min，负压为650Pa，通风系统的分布如图1所示。

图1矿井分区域通风系统的设计布置示意图

2矿井通风系统的性能分析

2.1通风阻力测试

采用阻力测定的方式对矿井的分区域通风系统进行性能分析，采用气压计对矿井的通风系统进行压力测定。在分区域的通风系统中，各选择1条气流路线长、风量最大且能够反映通风系统特性的线路作为主测路线，测点的布置同样标注在图1中。其中，11采区的主测路线主要为副井底西巷→副井底与环形车场交叉口东→→主石门口→+88 东大巷测风站→消防材料库与+88东大巷交叉口东→+88东大巷与25采区变电所交叉口东→+88 东大巷与东翼轨道交叉口西→东翼轨道上山平台绕巷→东翼轨道上山平台→东翼轨道上山与25011乳化泵站交叉口上→25011乳化泵站口→2501进风测风站→25011工作面→25011回风工作面→25011工作面回风测风站→东翼总回上山交叉口处→东翼总回风巷→东翼回风风硐；12采区的主测路线主要为-156m 西大巷与上仓皮带巷交叉口西→主井东测风站→25 回风与25轨道中段→-156m 东大巷与东翼回风轨道交叉口东→-156m东大巷东段测风站→→-70m东段与七条巷交叉口东→25采区回风巷与25采区变电所交叉口下→25采区回风巷与25采区变电所交叉口上→东风井与11轨道上山交叉口处→东风井测风站→风硐。测试过程中进行测点布置时，要保证测点位置的支护完整，没有影响通风的杂物存在，且所在位置通风稳定，尽量靠近标高的控制点。

2.2通风阻力测定结果分析

通过对矿井分区域通风系统的阻力测定，得到11采区、12采区两条主测路线的阻力坡度及百米风阻的分布如图2、图3所示。在图2中，测点1-4为进风段，4-7为用风段，7-10为回风段。从图2中可以看出，11采区主测路线上进风段及用风段的阻力上升较为均匀，用风段的阻力值由320Pa上升至390Pa，在回风段的通风阻力上升较快，快速上升至620Pa，这是由于11采区的回风段长度过长，使得随着风流路线的增加，有效的通风面积逐渐较小，气流的密度增加，造成巷道气流得到粗糙度增加，从而引起摩擦阻力的快速增加。对主测路线上的总阻力值进行统计，得到回风段的阻力值占比为56.5%。11采区主测路线的百米风阻变化较大，呈先上升再下降的变化趋势，以测点6的百米风阻最大，达到0.5kg/m7，然后逐渐减小。

图2  11采区主测路线的阻力及百米风阻变化

图3  12采区主测路线的阻力及百米风阻变化

在图3中，测点1-3为进风段，3-5为用风段，5-7为回风段。从图3中可以看出，12采区主测路线上进风段及用风段的阻力上升较为变化较小，在回风段5-6上的通风阻力上升平缓，而6-7段的阻力值急剧上升，用风段的阻力值由180Pa上升至650Pa，这是由于12采区的回风段通风面积较小，从而引起摩擦阻力的快速增加。对主测路线上的总阻力值进行统计，得到回风段的阻力值占比为74.5%。12采区主测路线的百米风阻变化较小，基本呈稳定分布的状态，以测点4的百米风阻最大，达到0.2kg/m7。

3结语

煤炭是我国重要的能源结构形式，为我国的经济发展提供支撑动力。我国大量的煤矿采用井下作业的方式开采，开采过程中产生大量的有毒有害气体，需要通风系统的安全可靠运行，矿井通风系统的安全性对煤矿的安全生产具有重要的影响作用。随着采煤技术的不断发展，煤矿的开采深度及推进长度不断增加，对矿井的通风系统提出了更高的要求。针对某煤矿开采过程中的通风系统进行设计分析，采用分区域布置的方式进行矿井通风系统的设计，并针对通风系统的性能进行实验分析，并进一步优化通风系统，提高通风系统的安全稳定性，保证煤矿的安全生产。

参考文献

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