摘要：矿井通风是保障矿井安全的最主要技术手段之一。矿井通风阻力指的是由井筒、巷道及通风构筑物构成的通风网路所产生的通风总阻力，它是衡量矿井通风能力的重要指标，也是矿井通风技术管理的重要内容之一，了解和掌握矿井通风阻力大小和分布状况，是进行矿井通风科学管理、风量调节、通风设计及通风系统优化和改造的基本依据。
关键词：煤矿矿井；通风；阻力测定
前言
通风阻力测定是矿井通风技术的一项重要研究内容。通过监测不同类型井巷的通风阻力和风量大小，评定矿井巷道通风特性的好坏，进而确定与之对应的风阻值和摩擦阻力系数（即井下平均空气密度值），将相关数据整理编集，为矿井通风技术管理提供参考。为了明确井巷各路段通风阻力及风量情况，需连续测试某一路线各区段的通风阻力值，以便更好地掌握矿井的整体通风情况。
1、矿井概况
斜沟煤矿位于山西省兴县县城北直距20km处，行政区划隶属于兴县魏家滩镇和保德县南河沟镇管辖。矿井设计生产能力1500万t/a，实际年产量为1550万t/a，现开采8#、13#、6#煤层。矿井采用分区式通风方式，机械抽出式通风方法。共有进风井5个、回风井3个。斜沟回风井安装有2台FBCDZ-8-№22型主要通风机，配套电机2×160kW；石吉塔沟回风斜井安装有2台FBCDZ-10-№34型主要通风机，配套电机2×800kW；石吉塔沟回风立井安装有2台FBCDZ-10-№34型主要通风机，配套电机2×800kW。矿井2011年度鉴定为低瓦斯矿井。
2、矿井通风阻力测定
2.1测定方法及测定时间的选择
矿井通风阻力测定常用方法有气压计法和压差计法。由于压差计法在现场铺设、收放胶皮管费时费力、工作量大、操作较繁琐，因此目前大多采用气压计法。气压计法又分为基点法和同步法。同步法的测定精度较高，但测定速度较慢，人员互相牵制，适用于井下局部区域阻力测定，不适合复杂矿井的全矿井阻力测定。基点法测定方便，省时省力，数据处理工作简单，但是受标高影响大，误差较大，其测定结果能够满足一般性要求。由于本次测定线路长，测点多，测量范围广，所以选用基点法进行测定。基点法是将1台气压计放在地面基点处监测地面大气压力变化，另1台气压计带至测点处逐点测定。矿井通风系统总阻力等于从进风井口到回风井风硐、沿任一风流路线各测段分支阻力之和，即：hm=∑hi-j。
通风阻力测定的时间一般选在矿井通风状态变化小的时间段，最好选在晴朗白天和井下非生产班，因为此时地面大气压力相对稳定、井下人员活动相对较少、风门的开关和生产运输的影响较小，有利于提高测定的精度。测量时，还应做好井下联络工作，在遇到对通风系统状态有重大影响的事件时，应及时通知测定小组，待风流稳定后再进行测定。
2.2基础资料和仪器的准备
矿井采掘工程平面图、通风系统平面图、通风系统立体图、通风系统网络图是矿井通风阻力测定的最基础图件。测定前，要准备好能反映矿井目前系统的最新基础图件，以便清楚了解矿井的采掘生产状况和通风系统状况。此外，对主要通风机的运行工况、稳定性及附属装置也要作必要的了解。用气压计法进行通风阻力测定时，需准备的仪器主要包括风表（高、中、低速）、高精度气压计、干湿温度计、米尺、秒表和其他辅助工具。所有仪器、仪表都要经过严格检验，且做好检修校正工作。
2.3测定路线和测点的确定
测定路线一般选择并联风路中通风路线较长、通过风量较大且通过回采工作面和包含有较多井巷类型和支护形式的主风流路线。测点布置原则上按照风流的分风点和汇合点选择，但对于风量变化不大、距离相近的巷道，对阻力测定影响不大的节点，可以进行必要的合并和简化。根据斜沟矿目前采掘生产布置及现场实际，共选择了4条主测路线，3条辅测路线，共布测点68个。
3、通风阻力测定结果分析
3.1测量资料整理和数据处理
测定工作结束后，应立即对测得的原始数据进行整理，以便及时发现测定中存在的问题，必要时采取一定的补救措施。列出所有测点的名称，在地质部门的配合下查得各测点标高。及时读取各风机房水柱计示数，收集各风机运行工况和气压计、风表、干湿温度计校正系数等资料。
通风阻力测定时，受观察者、测定环境、测量仪器的影响，测定结果不可避免地存在一定误差。因此，需把带有误差的观测值进行处理，找出待求量的最佳估值，这就是测量平差所研究的内容。数据平差处理方法有条件平差和间接平差。通风阻力测量数据的平差分为风量平差和阻力平差。将测得的分支风量和阻力值输入基于条件平差处理方法编制的计算机程序中，得出平差后的风量和阻力值。
3.2阻力测定结果及误差分析
按照上述测定方案，经现场实测并通过计算得出的测定结果如下：
斜沟回风井通风系统中风机房读数为880Pa，自然风压36，50Pa，风硐处动压我31.26Pa，测定阻力为899.72Pa，计算阻力为885.24Pa，相对误差为1.64%。
石吉塔沟回风斜井通风系统中风机房读数为1840Pa，自然风压38.32Pa，风硐处动压为41.73Pa，测定阻力为1873.56Pa，计算阻力为1836.59Pa，相对误差为2.01%。
石吉塔沟回风立井通风系统中风机房读数为1060Pa，自然风压39.80Pa，风硐处动压为35.21Pa，测定阻力为1041.43Pa，计算阻力为1064.59Pa，相对误差为2.18%
通风阻力测定结果需要进行误差分析，以验证测定结果的可靠性，及测定结果是否真实反映井下通风阻力分布的实际状况。相对误差计算由
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确定，式中，hRs为全系统测定阻力累计值，Pa；hw为风机房水柱计读数，Pa；hv为风硐处动压，Pa；hn为自然风压，Pa。
由以上结果可知，矿井通风阻力测定的相对误差分别为1.64%、2.01%、2.18%。从测定结果可以看出，主测路线上通风阻力测定相对误差均小于5%，在允许的范围内，故本次测定结果是可信有效的。
3.3通风阻力分布状况
矿井通风系统按风流在网络中的位置可分为进风段、用风段和回风段，各段通风阻力分布情况如下：
（1）斜沟回风井系统中进风段、用风段、回风段的阻力分配比为28.82∶27.84∶43.34，矿井回风段阻力偏大，主要是因为回风线路较长，部分巷道有堆积物、断面较小，巷道维护状况不好所致。
（2）石吉塔沟回风斜井系统中进风段、用风段、回风段的阻力分配比为31.25∶42.22∶26.53，矿井阻力分布基本合理，然而该系统较复杂，通风线路较长，且有串联风存在，上工作面的回风部分又作为下工作面的用风，风门布置较多，通风管理较复杂。
（3）石吉塔沟回风立井系统进风段、用风段、回风段的阻力分配比为46.32∶20.26∶33.42，矿井进风段阻力偏大，主要是该系统为矿井二水平，新鲜风是由矿井一水平提供的，因此进风线路较长，造成进风段阻力偏大。
4、存在问题及相应技术措施
存在的问题主要是：
（1）对于回风井系统，回风段阻力所占比例较高，部分巷道断面偏小，有些巷道因机器和杂物堆积增加了巷道的局部阻力。
（2）对于全矿井通风系统，通风线路过长，风门、门窗设置较多，部分巷道存在无风、微风现象，且工作面有串联通风存在，系统风量偏小，局扇设置较多，通风管理复杂。针对存在的问题，可以采取以下措施解决：
（1）适当的进、用和回风段阻力比是保证矿井通风系统可靠性的重要条件。矿井进、回风段阻力不能过高，否则会造成通风不畅，增加通风能耗，尤其对灾变时的风流控制不利。因此，需在矿井通风系统优化时适当调整各段通风阻力。
（2）做好巷道维护检修工作，及时清理巷道内堆积物，尽量保持矿井原有断面积；应注意降低突然拐弯处巷道壁的粗糙度，减少局部阻力；对于断面偏小的巷道应适当扩大，从而降低巷道通风阻力。
（3）矿井漏风会使通风系统进一步复杂化，增加通风功耗，且存在较多的安全隐患，不利于通风日常管理。应加强对漏风严重巷道的封堵工作，注重风门、风窗等通风设施的检查和维修，减少漏风。
参考文献：
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[2]曲方，余深深.复杂矿井通风阻力测定方法探讨[J].中国煤炭，2009，35（10）：68-70，82.
论文作者:张瑞武
论文发表刊物:《基层建设》2019年第31期
论文发表时间:2020/4/13
标签：阻力论文; 矿井论文; 巷道论文; 回风论文; 气压计论文; 误差论文; 风量论文; 《基层建设》2019年第31期论文;