陶二礦通風(fēng)阻力測定方案

1、通通風(fēng)風(fēng)阻阻力力測測定定方方案案通風(fēng)阻力測定內(nèi)容通風(fēng)阻力測定內(nèi)容按 MT/T440-2008礦井通風(fēng)阻力測定方法進行測定。測定內(nèi)容：主要測定以下五項數(shù)據(jù)。礦井總進風(fēng)： m/min礦井總回風(fēng)： m/min礦井通風(fēng)總阻力： Pa礦井自然風(fēng)壓： Pa礦井等積孔： 目目 錄錄1 概述概述.11.1 測定的意義及目的.11.2 測定的技術(shù)依據(jù).11.3 測試內(nèi)容.11.4 測定方法.12 通風(fēng)阻力測定的方案通風(fēng)阻力測定的方案 .32.1 礦井概況.32.2 測定原理.32.3 測定時間.43 通風(fēng)阻力測定的準(zhǔn)備工作通風(fēng)阻力測定的準(zhǔn)備工作.43.1 資料的準(zhǔn)備.43.2 確定測點和選擇路線.53.3 記錄

2、表格.103.4 儀器及儀表.103.5 人員安排.103.6 測量方法.113.7 測量操作程序.114 數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理.134.1 巷道幾何參數(shù)的測定.134.2 井巷內(nèi)風(fēng)量的計算.134.3 巷道內(nèi)空氣密度的計算.154.4 巷道斷面速壓的測定.154.5 巷道通風(fēng)阻力的計算.154.6 測量路線阻力計算.164.7 兩點間風(fēng)阻計算.164.8 計算井巷摩擦阻力系數(shù).164.9 計算巷道百米風(fēng)阻.165 原始數(shù)據(jù)及測算結(jié)果原始數(shù)據(jù)及測算結(jié)果 .175.1 測定原始數(shù)據(jù).175.2 測算結(jié)果匯總.175.3 自然風(fēng)壓的測算結(jié)果.221 概述1.1 測定的意義及目的礦井通風(fēng)阻力測定是礦山通

3、風(fēng)與安全技術(shù)管理工作的重要內(nèi)容之一，是獲取實際井巷風(fēng)阻和礦井阻力分布的唯一手段，是進行礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化和改造的基礎(chǔ)工作。煤礦安全規(guī)程（2012版）第119條規(guī)定：新井投產(chǎn)前應(yīng)進行1次礦井通風(fēng)阻力測定，以后每3年至少進行1次；在礦井轉(zhuǎn)入新水平或改變一翼通風(fēng)系統(tǒng)后，都必須重新進行礦井通風(fēng)阻力測定。通過阻力測定不僅可以了解礦井通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)狀（阻力分布狀況、通風(fēng)功耗情況和風(fēng)機運行工況等），實現(xiàn)礦井通風(fēng)的科學(xué)管理，而且為礦井通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整、優(yōu)化以及各項安全技術(shù)措施的制定與實施提供了可靠的技術(shù)基礎(chǔ)資料。為了滿足陶二煤礦通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化和改造的需要，掌握通風(fēng)系統(tǒng)的阻力分布和井巷通風(fēng)參數(shù)，科學(xué)、安全、經(jīng)濟地進行礦井通

4、風(fēng)管理，以保證礦井安全，陶二煤礦預(yù)計2015年07月初對井下通風(fēng)路線用氣壓計法進行阻力測定。以便從中獲取了大量可靠、較詳實的原始測量數(shù)據(jù)，為礦井通風(fēng)系統(tǒng)分析與管理、優(yōu)化和改造奠定良好的技術(shù)基礎(chǔ)。1.2 測定的技術(shù)依據(jù)MT/T440-2008礦井通風(fēng)阻力測定方法煤礦安全規(guī)程 （2012 版）第 119 條規(guī)定：新井投產(chǎn)前必須進行 1 次通風(fēng)阻力測定，以后每 3 年至少測定一次，礦井轉(zhuǎn)入新水平生產(chǎn)或改變一翼通風(fēng)系統(tǒng)后，必須重新進行礦井通風(fēng)阻力測定。1.3 測試內(nèi)容1）測試地面基點的大氣壓力變化（每隔五分鐘記錄一次） ，井下沿測定線路上測點的絕對靜壓、點風(fēng)速、干濕球溫度、與測點相連的各分支巷道斷面的

5、風(fēng)速、幾何尺寸。2）計算礦井通風(fēng)系統(tǒng)各條巷道分支的風(fēng)量大小和阻力大小。3）分析礦井通風(fēng)系統(tǒng)阻力分布狀況及其所存在的問題。4）評價所測礦井的通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)狀和通風(fēng)難易程度。1.4 測定方法本次測定采用氣壓計基點測定法。基點法是將一臺氣壓計放在井上或井下某基點處，每隔一定時間測取氣壓讀數(shù)并記錄測定時間以監(jiān)測地面大氣壓力的變化，進而對井下測定的氣壓數(shù)據(jù)進行校正；另一臺氣壓計沿事先選好的路線逐點測定氣壓值并記錄測定時間。采用基點法測定時兩測點間的通風(fēng)阻力計算公式為： )()(21)22(212122221121221112ZZgVVPPKPPKhccRR式中：K1，K2分別為兩臺測定氣壓計的校正系數(shù)；Pc

6、1，Pc2分別為基點校正氣壓計在測定氣壓計讀數(shù) PR1、PR2測值時的讀數(shù)，Pa；PR1，PR2分別為測量氣壓計在上風(fēng)測點和下風(fēng)測點的讀數(shù)，mmH2O；1，2分別為測段前、后測點的空氣密度，kg/m3；V1，V2分別為測段前、后測點的風(fēng)速，m/s；g重力加速度，m/s2；Z1，Z2分別為測段前、后測點的標(biāo)高，m。 基點法測定時，兩臺氣壓計獨立作業(yè)互不干擾，測定速度快。2 通風(fēng)阻力測定方案2.1 礦井概況陶二煤礦井田位于河北省邯鄲市西北部，距邯鄲市 15 公里，行政區(qū)劃屬河北省邯鄲縣康莊鄉(xiāng)管轄。地理坐標(biāo)為東經(jīng) 1141922，北緯 36 3942，占地面積約 39.5265km2，東邊為未開采區(qū)

7、，西邊與陶一礦相鄰，南邊與陶一礦和亨健礦相鄰，北邊與永年縣焦窯礦相鄰。陶二礦于 1975 年建井，1982 年開始投產(chǎn)，礦井設(shè)計能力為 90 萬 t/a。通過對主要生產(chǎn)系統(tǒng)的技術(shù)改造和采掘機械化水平的提高，2014 年核定礦井生產(chǎn)能力為 120 萬 t/a。根據(jù)石家莊煤炭設(shè)計院編寫的陶二煤礦擴大區(qū)補勘資料，在礦井-711m 井底車場水平1#煤層瓦斯含量為 10.195m3/t，2#煤層瓦斯含量為 13.102m3/t；1#煤層原始瓦斯壓力為1.86MPa，2#煤層原始瓦斯壓力為 1.51MPa，屬于煤與瓦斯突出礦井。經(jīng)河北煤田地質(zhì)研究所鑒定，礦井 1#、2#煤層的自燃傾向等級均為類不易自燃，煤

8、塵均不具爆炸性，投產(chǎn)以來未發(fā)生過煤塵爆炸和煤層自燃事故。本井田煤系地層賦存可采和局部可采煤層共 6 層，其中可采和大部可采煤層為1#、2#、9#煤層，4#、6#、8#煤層為局部可采煤層，其余煤層為不可采煤層?，F(xiàn)開采 1#、2#兩個煤層，礦井開拓方式副立井與暗斜井混合開拓。該礦具有 30 多年開采歷史，礦井通風(fēng)方式為中央邊界混合式，通風(fēng)方法為機械抽出式。目前礦井共有 5 個立井井筒，分別為主井、新副井、東副井、中央風(fēng)井和北風(fēng)井，其中主井、新副井、東副井為進風(fēng)井，主井擔(dān)負(fù)煤炭提升，新副井和東副井負(fù)責(zé)提矸、運料和進人，中央風(fēng)井、北風(fēng)井為回風(fēng)井。2.2 測定原理礦井通風(fēng)阻力測定的常用方法有壓差計法壓差

9、計法和氣壓計法氣壓計法兩種。本方案采用壓差計法壓差計法測量礦井通風(fēng)阻力，壓差計測量方法在鋪設(shè)膠皮管的工作量大，費時較多，但在測定過程中無需測點標(biāo)高，測量精度高，數(shù)據(jù)整理也較簡單。根據(jù)礦井巷道的類型，支護形式，斷面大小，選取阻力測定段巷道，將測定段的阻力轉(zhuǎn)化為類型、支護形式、斷面大小相同的巷道的百米風(fēng)阻，并以此對標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)阻及阻力系數(shù)進行標(biāo)定。氣壓計法則不需要鋪設(shè)膠管和靜壓管，省時省力，操作簡便，但這種測量需要測點的準(zhǔn)確標(biāo)高。故在無法收放膠皮管的巷道、井筒、阻力比較大的巷道、構(gòu)筑物等測段中采用氣壓計法作為補充，以更好的獲得全礦井通風(fēng)參數(shù)。壓差計法測定法基本原理為：用傾斜壓差計測出測段前后兩測點間的靜

10、壓差和位壓差，用精密氣壓計測量出測段前后兩測點的絕對靜壓，同時測量測段內(nèi)巷道風(fēng)速、斷面、干濕溫度等參數(shù)，從而計算出兩測點間的通風(fēng)阻力。用下式計算兩測點間的壓差：hijhkLgij式中：兩測點間壓力差，Pa；hi j傾斜壓差計系數(shù)；k傾斜壓差計讀數(shù)，mm；L重力加速度，m/s2。g兩測點間摩擦阻力和局部阻力均按下式計算： hhhhriji jvivj兩測點間的通風(fēng)阻力，Pa；hrij測點 的動壓值，Pa；hvii測點 的動壓值，Pa。hvjj2.3 測定時間預(yù)計從方案制定、系統(tǒng)普查、參數(shù)測試等工作，最后分析處理了大量數(shù)據(jù)得出礦井通風(fēng)阻力報告，大概需要 5 天。3 通風(fēng)阻力測定準(zhǔn)備工作礦井通風(fēng)阻力

11、測定是一項細(xì)致的技術(shù)工作，首先，通風(fēng)區(qū)必須認(rèn)真組織參測人員的培訓(xùn)，其次，做好所用儀器儀表的檢修校正和有關(guān)圖表資料的準(zhǔn)備，詳細(xì)了解井下巷道的狀況、通風(fēng)設(shè)施和通風(fēng)情況等。3.1 資料的準(zhǔn)備為做好礦井通風(fēng)資料測定工作，測前要收集礦井開拓開采工程平面圖、通風(fēng)系統(tǒng)圖、采區(qū)布置圖以及地質(zhì)測量標(biāo)高圖，收集井下通風(fēng)設(shè)備、設(shè)施的安裝布置情況，生產(chǎn)作業(yè)輪班情況，礦井瓦斯涌出情況，以及通風(fēng)報表、主要通風(fēng)機運轉(zhuǎn)、井下漏風(fēng)、井巷規(guī)格尺寸、礦井自然通風(fēng)等資料。根據(jù)有關(guān)圖紙和巷道布置繪出礦井風(fēng)網(wǎng)圖，風(fēng)網(wǎng)圖既要反映礦井的實際情況同時又允許進行適當(dāng)?shù)暮喕?。因此要詳?xì)了解井下巷道的實際分合情況、風(fēng)量大小、通風(fēng)設(shè)備和通風(fēng)構(gòu)筑物的位

12、置以及其它生產(chǎn)設(shè)備的安裝使用情況。風(fēng)網(wǎng)圖既是通風(fēng)阻力測定的藍圖，也是上機解算的依據(jù)，需要認(rèn)真做好節(jié)點的合并和取舍，節(jié)點編號應(yīng)與原圖一致，要求風(fēng)網(wǎng)圖中的節(jié)點既能在通風(fēng)系統(tǒng)圖中找到，也能在井下準(zhǔn)確定位。對較復(fù)雜的風(fēng)網(wǎng)應(yīng)考慮繪制風(fēng)網(wǎng)圖和選擇阻力測定路線與測定點同步進行。3.2 確定測點和選擇路線1.測點的命名規(guī)則在阻力測定過程中，為了方便對測定數(shù)據(jù)的查詢、辨別和數(shù)據(jù)處理，對眾多測點采用統(tǒng)一的命名規(guī)則，測點標(biāo)識以阿拉伯?dāng)?shù)字加“”的形式表示，具體如下表示：單獨出現(xiàn)的數(shù)字表示用精密氣壓計測量絕對靜壓的測點，如 15、16、112、113 等；15-1，112-2表示風(fēng)速斷面測點，其中 15、16、112

13、表示巷道兩端的氣壓計測點， “-1”表示風(fēng)流從 15 流向 16 測風(fēng)速斷面的點靠近 15， “-2” 表示風(fēng)流從 112 流向 113 測風(fēng)速斷面的點靠近 113。2.測點布置選擇測點的條件是由這些測點構(gòu)成的風(fēng)網(wǎng)應(yīng)能反映礦井巷道系統(tǒng)的實際狀況，兩測點之間不易太近，否則難以準(zhǔn)確測定兩測點之間的阻力。井下測點要做出明顯的編號標(biāo)記。為了取得可靠的測定數(shù)據(jù)，在測定路線的風(fēng)流分岔點之前或后及局部阻力大的地點前后均布置了測點，測點的位置選擇在巷道支護完好、斷面規(guī)整、前后無雜物、風(fēng)流穩(wěn)定的斷面內(nèi)。3.測定路線根據(jù)陶二煤礦的具體情況，經(jīng)過分析確定出如下三條主要路線：通風(fēng)路線說明：通風(fēng)路線說明：始節(jié)點末節(jié)點巷

14、道名稱（1）經(jīng)）經(jīng) 12430 工作面主要路線：工作面主要路線：123456東副井井筒東副井底（北巷）北大巷12430 泄水巷坡底12430 泄水巷7891012430 下巷12430 工作面12430 上巷12430 上巷回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷111213四采回風(fēng)巷首采輔助回風(fēng)平巷新南總回風(fēng)巷14中央風(fēng)井井筒（2）經(jīng)）經(jīng)四采煤柱四采煤柱工作面主要路線：工作面主要路線：12345東副井井筒東副井底（南巷）首采軌道2214 車場6789首采輔助皮帶平巷四采大煤皮帶巷煤柱皮帶巷煤柱工作面煤柱軌道巷1011121311421 下回風(fēng)聯(lián)巷四采回風(fēng)巷首采輔助回風(fēng)平巷1415新南總回風(fēng)巷中央風(fēng)井井筒（3）經(jīng)）經(jīng) 22

15、202 外工作面主要路線：外工作面主要路線：123456主井井筒井底車場井底車場（南巷）井底車場（北巷）井底車場（北巷）7891011北翼運輸大巷北翼運輸大巷北翼運輸大巷北翼運輸大巷北二強皮帶聯(lián)巷121314北二強皮帶聯(lián)巷北二采軌道中部車場上口北二采軌道中部車場下口15161718-450 車場北二采軌道下山北二采軌道下山202 下車場1920212222202 下巷22202 外工作面22202 上巷北二采回風(fēng)暗斜井232425北二采回風(fēng)暗斜井北風(fēng)井底北風(fēng)井筒3.3 記錄表格通風(fēng)阻力測定的數(shù)據(jù)量大，井下巷道情況復(fù)雜，為完整、準(zhǔn)確地記錄各類測定數(shù)據(jù)合有關(guān)情況，應(yīng)準(zhǔn)備以下記錄表格：（1）氣壓計法

16、測試記錄整理表；（2）巷道斷面與風(fēng)量測試記錄表；（3）大氣物理參數(shù)記錄表。3.4 儀器及儀表根據(jù)確定的方案，本次測定井下分為 3 組。為此，需要準(zhǔn)備的主要儀器儀表列表如下：表表3-2 測試儀器儀表名稱、型號測試儀器儀表名稱、型號序號名稱單位數(shù)量型號量程范圍用途1精密氣壓計臺3JFY-2絕對壓力：8001200hPa相對壓差：400mmH2O測絕對壓力2通風(fēng)干濕表臺3DHM2溫度：-35+50，濕度：10%100%RH測干濕溫度微速風(fēng)表臺3DFA-III0.35.0m/s，起動風(fēng)速0.2m/s測風(fēng)中速風(fēng)表臺3DFA-II0.510.0m/s，起動風(fēng)速0.4m/s測風(fēng)3高速風(fēng)表臺3DFA-IV葉輪

17、：0.825.0m/s，起動風(fēng)速0.6m/s；杯式：1.025.0m/s，起動風(fēng)速0.8m/s；測風(fēng)4秒表塊3503/054延續(xù)走時：6h；最小刻度：0.1s測風(fēng)5鋼卷尺個315m0.010.0m，最小刻度 1.0mm測量幾何尺寸3.5 人員安排為搞好測阻工作，測前通風(fēng)區(qū)應(yīng)對參測人員進行培訓(xùn)，使參測人員了解通風(fēng)阻力測定的目的、意義，測定方法與儀器的操作使用以及測定注意事項，充分發(fā)揮參測人員的主動性，同時要對參測人員提出明確要求、下達任務(wù)，以便有組織、有計劃、有秩序地，高質(zhì)、高效完成測定工作。通常，參測人員可劃分3個小組，各組之間要明確分工、密切合作。具體如下：（1）基點組基點儀器能夠顯示氣壓數(shù)

18、據(jù)，工作人員要每隔一定時間記錄基點氣壓值；（2）井下測壓組負(fù)責(zé)測定氣壓、溫濕度、測點風(fēng)速并量取測點頂、底及垂高，氣壓計需指定專人讀數(shù)及攜帶；（3）測風(fēng)組主要負(fù)責(zé)測點附近相關(guān)巷道的風(fēng)速和斷面測量并做臨時記錄。每組需要委派一名指揮、調(diào)度全測組人員活動的負(fù)責(zé)人，并負(fù)責(zé)領(lǐng)路和找測點，專職記錄全部測量數(shù)據(jù)、繪制測點附近相關(guān)巷道的布置，各巷道的風(fēng)向，測風(fēng)點的位置與編號以及其他需要記錄和注明的內(nèi)容。3.6 測量方法在礦井通風(fēng)阻力測定過程中，因多種干擾因素的影響，使測定值存在一定誤差，如果測定方法選擇得當(dāng)，可以在滿足精度的情況下提高測定速度，并能給測定工作帶來方便。常用的幾種測定方法如下：（1）壓差計法在巷道

19、的前后兩測點各設(shè)置一個皮托管，用膠管把前后兩測點連接起來，用壓差計測量前后兩測點的壓差，用風(fēng)速表測量各測點的風(fēng)速，通過計算可得出該段巷道的阻力。該方法的測定精度高，但在現(xiàn)場鋪設(shè)、收放膠管費時費力，工作量大適用于井下局部區(qū)域阻力測定。（2）基點法將通風(fēng)多參數(shù)檢測儀置于地面井口附近作為基點氣壓計，用來監(jiān)視地表氣壓的變化情況，基點檢測儀每隔 5 分鐘進行大氣相對壓力變化情況的測定和記錄；另將便攜式多參數(shù)測定器攜至井下，沿預(yù)先選定的測定路線按測點依次進行測定。井下測定器在各測點進行礦井各項相關(guān)數(shù)據(jù)的采集，通過修正地面氣壓變化對井下測點測定器讀數(shù)的影響，保證測定結(jié)果的可靠性。在各測點測定風(fēng)流壓力的同時，

20、測量同一測點的風(fēng)速、斷面尺寸、氣象參數(shù)等數(shù)據(jù)，并做好記錄。如此依次測完全部的測點，待井下測定器回到井口時再重新校對儀器讀數(shù)，以檢查儀器的誤差。這種方法的優(yōu)點是測定方便，省時省力，數(shù)據(jù)處理工作簡單，適合于全礦性的大規(guī)模測量，缺點是誤差較大。其測定結(jié)果能夠滿足一般性要求。要掌握全礦井的通風(fēng)阻力分布情況，須對全礦井各個采區(qū)的通風(fēng)阻力進行測定，同時，由于測定路線長，測量范圍大，所以本次通風(fēng)阻力測定選用了基點法進行測定。3.7 測量操作程序測定順序可以從進風(fēng)到回風(fēng)，也可以從回風(fēng)到進風(fēng)逐段進行。在平巷和傾斜巷道測量時，測量的具體操作程序是：（1）壓差測量用氣壓計測量出巷道風(fēng)流前后兩測點的靜壓差，填入表中；

21、（2）風(fēng)速測量用風(fēng)表測量風(fēng)速，需測量三次，計算其平均值作為該測點的風(fēng)速值，填入表中；（3）大氣物理參數(shù)測量用精密氣壓計測量大氣壓力，用通風(fēng)干濕球溫度計測量空氣的干球溫度和濕球溫度，并填入表中；（4）巷道斷面測量按測風(fēng)點的巷道斷面形狀，用皮尺進行測量，并填入表中；（5）測點間距測量用皮尺量取兩測點間的距離，并填入表中。4 數(shù)據(jù)處理在獲取所有測點的原始測量數(shù)據(jù)后，首先應(yīng)對氣壓計、礦井通風(fēng)參數(shù)檢測儀、風(fēng)表、干濕溫度計的讀值進行校正，然后才能利用計算機進行數(shù)據(jù)處理與結(jié)果匯總，各主要參數(shù)的計算方法和公式分述如下：4.1 巷道幾何參數(shù)的測定阻力測定中風(fēng)量的誤差除因附近巷道風(fēng)門開啟等偶然因素影響外，斷面測量

22、不準(zhǔn)是其主要原因。對巷道斷面和周界采用下面公式計算： 三心拱巷道斷面積： 周長：)0867. 0(BHBSSU85. 3 半圓拱巷道斷面積： 周長：)1073. 0(BHBSSU90. 3 梯形巷道斷面積： 周長：HBSSU16. 4 矩形巷道斷面積： 周長：HBS)(2BHU 圓形巷道斷面積： 周長：2RSRU2式中：S巷道斷面面積，m2；巷道寬度或腰線間寬度，m；B巷道高，m。H以上有關(guān)參數(shù)均通過實測獲取，而巷道各分支長度由地測部門提供。對于錨噴支護巷道的斷面其測量的準(zhǔn)確度與施工質(zhì)量有極大的關(guān)系，尤其是裸巷斷面更難測準(zhǔn)。4.2 井巷內(nèi)風(fēng)量的計算（1）兩測點之間巷道通過的風(fēng)量按如下原則確定：

23、 兩測點之間沒有分支巷道如圖（a）所示，則巷道通過的風(fēng)量可取兩測點風(fēng)量的平均值，即：Q = (Qi+Qi+1)/2式中：i測點號。 i i +1 (a) 若測點之間有一條分支巷道，測段巷道的風(fēng)量取代表該段巷道風(fēng)量的測點風(fēng)量。如在巷道風(fēng)流的分、匯點之前設(shè)置測點，如圖（b）所示，則該巷道的風(fēng)量可取后一測點的風(fēng)量，即：Q = Qi+1 i i+1 (b) 若在巷道風(fēng)流的分、匯點之后設(shè)置測點，如圖（c）所示，則測段巷道的風(fēng)量可取前一測點的風(fēng)量，即：Q = Qi i i+1 (c)（2）井巷內(nèi)風(fēng)量、風(fēng)速按以下公式計算：QL = SLVL =(aX +b) （4-1）LVSS4 . 0式中：QL井巷內(nèi)通過的風(fēng)量，m3/min；SL(S)井巷斷面面積，m2；VL井巷內(nèi)平均風(fēng)速，m/min；X表風(fēng)速，m/min；a、b風(fēng)表校正系數(shù)。4.3 巷道內(nèi)空氣密度的計算濕空氣密度用下列公式計算： i = （4-2）dbiit15.273)P379. 0P(00348. 0式中：i測點 i 處濕空氣密度(0)， kg/m3；iPi 測點 i 處空氣的絕對靜壓(大氣壓力)，Pa；td 測點 i 處空氣的干溫度，；i測點 i 處空氣的相對濕度，；Pb測點 i 處 td空氣溫度下的飽和水蒸氣壓力，Pa。4.4 巷道斷面速壓的