自然風(fēng)壓對礦井通風(fēng)的影響

自然風(fēng)壓對礦井通風(fēng)的影響卷,期】2023000002【總頁數(shù)】2頁66-67【關(guān)鍵詞】礦井通風(fēng);自然風(fēng)壓;影響【作者】張慶海;劉世金【單位】山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán)晉城高平有限公司,山西高平048400;山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán)晉城高平有限公司,山西高平048400【正文語種】中文礦井通風(fēng)的目的是井下各工作地點(diǎn)可以供應(yīng)足夠的新奇空氣,使其中有毒有害氣體、粉塵不超過規(guī)定值,并有相宜的工作氣候條件。

井下空氣的主要來源是地面空氣,空氣之所以能沿著礦井巷道流淌,是由于風(fēng)流的起末點(diǎn)間存在風(fēng)壓差能量差。

這種用以克服礦井的通風(fēng)阻力,保證井巷空氣連續(xù)流淌的能量或風(fēng)壓稱為礦井通風(fēng)動力。

若這種能量是由通風(fēng)機(jī)供應(yīng)的,則稱為機(jī)械通風(fēng),礦井的通風(fēng)動力就是由機(jī)械來完成的,從而使井下空氣按肯定的路線進(jìn)行流淌。

促使井下空氣流淌的動力,就是通過通風(fēng)機(jī)所產(chǎn)生的,也就是所謂的礦井通風(fēng)的靜壓。

在礦井通風(fēng)中,還有一種動力現(xiàn)象是不能忽視的——自然風(fēng)壓,也叫位壓。

機(jī)械通風(fēng)產(chǎn)生的風(fēng)壓和自然風(fēng)壓都可成為礦井通風(fēng)的動力,但自然風(fēng)壓受礦井地形、地溫以及當(dāng)?shù)貧夂驐l件等因素影響而能量大小不一,在肯定條件下,能夠?qū)ΦV井的通風(fēng)動力起到增加的作用,反之,將會阻礙礦井的通風(fēng)動力,降低機(jī)械通風(fēng)產(chǎn)生的壓力,從而削減礦井的風(fēng)量。

本文詳細(xì)分析了自然風(fēng)壓產(chǎn)生的原理以及在實(shí)際當(dāng)中應(yīng)對自然風(fēng)壓的對策和措施。

自然風(fēng)壓的產(chǎn)生及大小,主要受地面空氣溫度變化的影響,以及進(jìn)、回風(fēng)井的相對位置和標(biāo)高差形成的。

依據(jù)實(shí)測資料礦井的回風(fēng)井中一年四季氣溫變化不大,而進(jìn)風(fēng)井中的氣溫隨季節(jié)變化而不同,這樣導(dǎo)致一年中自然風(fēng)壓隨季節(jié)發(fā)生周期性的變化。

以圖1為例,1-2為垂直井筒,2-3為平巷,3-4為回風(fēng)立井。

在冬季由于地溫的作用,空氣柱0-1-2的平均溫度應(yīng)比3-4的平均溫度低,自然風(fēng)壓將使空氣不斷從井口1流入,從井口4流出。

在夏季時(shí)則系統(tǒng)產(chǎn)生與冬季相反的自然反應(yīng)方向,地面空氣將從井口4流入到井口1流出。

自然風(fēng)壓可用下式計(jì)算:=ρ1-ρ2式中:—自然風(fēng)壓,;—井口標(biāo)高差,;—重力加速度,;ρ1—進(jìn)風(fēng)井口空氣密度,3;ρ2—回風(fēng)井口空氣密度,3。

依據(jù)以上公式,可以得出結(jié)論:進(jìn)、回風(fēng)井之間的空氣密度差越大,標(biāo)高差越高,產(chǎn)生的自然風(fēng)壓越大。

空氣的密度和該點(diǎn)的海拔高度以及溫度有關(guān):海拔越高,密度越小;海拔越低,密度越大;溫度越高,空氣膨脹,密度越小;溫度越低,空氣收縮,密度越大。

自然風(fēng)壓既可產(chǎn)生正向的動力,作為礦井通風(fēng)幫助動力,使礦井的風(fēng)量增加;也可能產(chǎn)生相反的動力,使礦井的風(fēng)量削減甚至逆轉(zhuǎn),成為通風(fēng)事故的制造者。

因此討論自然風(fēng)壓的掌握、利用和測量對礦井生產(chǎn)平安具有現(xiàn)實(shí)意義。

一般狀況下,回風(fēng)井的標(biāo)高要高于進(jìn)風(fēng)井的標(biāo)高。

依據(jù)實(shí)際閱歷,回風(fēng)井的溫度一年四季保持在12~15℃左右,在北方冬季的時(shí)候,礦井產(chǎn)生的自然風(fēng)壓是很大的,所以,往往礦井在冬季的時(shí)候風(fēng)量要比夏季有所增加,因此,北方的礦井要在冬季進(jìn)行反風(fēng)演以此檢驗(yàn)礦井在反風(fēng)困難的狀況下的反風(fēng)力量。

圖例該礦為建設(shè)礦井,位于內(nèi)蒙古東北部,冬季氣溫較低,極端氣溫達(dá)到零下40℃,較寒冷。

圖2是這個(gè)礦井的平面示意圖。

該礦建在一個(gè)露天煤礦的邊緣,設(shè)計(jì)為主斜井皮帶運(yùn)輸,副井和回風(fēng)井為立井,井口標(biāo)高+974,井底標(biāo)高+754。

為了加快礦井的建設(shè)速度,在露天礦+920標(biāo)高處布置一對施工斜井,一個(gè)做為回風(fēng)井,設(shè)置275對旋式軸流通風(fēng)機(jī),兼做軌道運(yùn)輸,一個(gè)作為出渣井,兼做進(jìn)風(fēng)。

礦井總風(fēng)量26003,通風(fēng)靜壓350。

施工井已經(jīng)到位,并開頭施工幫助運(yùn)輸巷和回風(fēng)大巷,副立井進(jìn)度稍快,估計(jì)2月中旬和幫助運(yùn)輸巷貫穿。

在貫穿前討論制定貫穿后的調(diào)整通風(fēng)系統(tǒng)的措施時(shí),筆者提出:副井貫穿后,在自然風(fēng)壓的作用下,有可能造成副井回風(fēng)的現(xiàn)象。

一旦消失這種現(xiàn)象,有些風(fēng)門的設(shè)置、局部通風(fēng)機(jī)安設(shè)的位置將和原來的設(shè)計(jì)方案有重大的轉(zhuǎn)變。

其依據(jù)是:副井在施工時(shí),回風(fēng)流的溫度為+15℃,施工井井口的溫度為零下10℃,在供暖不利的狀況下還要低,就是在井底車場貫穿點(diǎn)處的溫度也就在0℃左右,有時(shí)甚至零下,所以,如此大的溫差,肯定會產(chǎn)生很大的自然風(fēng)壓,而且自然風(fēng)壓會克服礦井的靜壓,使風(fēng)流發(fā)生逆轉(zhuǎn)。

同時(shí),在入風(fēng)大巷還設(shè)有3臺230的局部通風(fēng)機(jī),這又相當(dāng)于起到幫助通風(fēng)機(jī)的作用,更增加了自然風(fēng)壓的威力。

圖3是該礦施工井和副立井的剖面圖。

**年2月17日,副立井與井底車場貫穿,貫穿后,風(fēng)流在貫穿點(diǎn)分為兩路,一路在主要通風(fēng)機(jī)的作用下流向風(fēng)井,另一路在副立井自然風(fēng)壓的作用下,通過車場、副立井流向地面。

經(jīng)實(shí)際測量,主要通風(fēng)機(jī)排風(fēng)量由原來的26003削減到24503,而副立井的風(fēng)量在井口吊盤全部關(guān)閉、只留一個(gè)風(fēng)筒口的狀況下,達(dá)到7603。

利用上面的公式,可以計(jì)算出從貫穿點(diǎn)到副立井之間產(chǎn)生的自然風(fēng)壓值,由于當(dāng)時(shí)沒有測量的儀器和儀表,沒有計(jì)算礦井產(chǎn)生的自然風(fēng)壓究竟有多大,總之,由于這次產(chǎn)生的自然風(fēng)壓,的確給貫穿后的礦井通風(fēng)系統(tǒng)造成了影響,好在事前設(shè)置風(fēng)門的時(shí)候考慮到了,將風(fēng)門設(shè)為正、反兩組,并沒有產(chǎn)生不良的后果。

結(jié)論:自然風(fēng)壓作為自然界產(chǎn)生的一種空氣動力,對礦井通風(fēng)系統(tǒng)的影響是不容忽視的,特殊是冬季在北方的煤礦,在礦井建設(shè)進(jìn)入投產(chǎn)期間,很簡單造成其中的一條井筒風(fēng)流發(fā)生逆轉(zhuǎn),假如不考慮這方面的