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矿井复杂通风系统阻力测定与优化研究

发布日期:2020-09-07  作者:温晓波  浏览次数:131
        1 多采区通风线路阻力测定

1.1 测定内容

由于矿在生产过程中会引起巷道位置的改变,因此会出现通风系统变化的现象,为保证通风系统的稳定,对矿井通风系统阻力进行测定十分重要。本次矿井通风阻力测定主要包括风阻参数与巷道摩擦阻力参数,其中风阻摩擦参数主要是回风井的风量、风压、风阻以及等积孔等参数,巷道阻力参数主要在回风井、上下山以及大巷等不同区段的位置测量。这些参数可为后续的通风网络解算提供基础数据,从而对通风系统的稳定性做出评价,有针对性地优化通风系统。

1.2 测量方法

本次对通风系统阻力的测量采用基于伯努利能量方程阻力测定气压计的方法,这种方法主要通过两台气压计在巷道的首尾端同时测量,因此可以有效减小测量的误差,并且计算过程较为简便[6]在测量时,通风阻力测量路线的选择需要依据现场条件。当巷道的断面较小时,通常采用四线测量法,如图 1(a)所示,该方法可以保证测量过程中巷道中心与帮壁位置的风速基本相同;当巷道的断面较大时,通常采用六线测量法,如图 1(b)所示,该方法充分考虑到巷道中心与帮壁位置风速相差较大的问题,测量结果较为准确。在巷道各位置进行测量的过程中,在同一位置,需要采用相同方法测量两次,每次测量时保证结果的误差小于 5%,测量结束后选出符合要求的数据对其求平均值,再根据不同测量路线的测量系数求出巷道该位置的

真实风速。除上述要求外,通风线路还需满足以下要求:

(1)进行测量的主要路线应该是整个矿井风量最大、线路最长的通风路线;

(2)测量位置应选择在巷道内风流稳定,并且无大型阻挡设施的位置;

(3)测点在布置过程中应能够反映出风速在交汇地带的变化情况。

1.3 测量结果及分析

通过上述对通风方法与通风路线的分析,依据矿井现场条件,确定此次通风系统阻力测定的两条路线分别为:

(1)测量线路 1 起点为西进风立井,依次经过南部进风大巷、南部进风上山、S1105 工作面运输顺槽、S1105 工作面、S1105 工作面轨道顺槽、南部回风上山、南部回风大巷,终点在西风井。

(2)测量线路 2 起点为北进风立井,依次经过北部进风大巷、北部进风上山、N2205 工作面运输顺槽、N2205 工作面、N2205 工作面轨道顺槽、北部回风上山、北部回风大巷,终点在北风井。两条通风线路测定的数据表明,通风系统整体处于较稳定的状态,但存在一定缺陷,表现在以下方面:

(1)两条通风线路在回风段通风阻力均比较大,其中线路 1 中回风段通风阻力所占百分比明显超过 50%,线路 2 回风段通风阻力所占百分比接近50%,这种情况说明回风巷道内的通风压力较大;

(2)两条通风线路在风量、通风线路长度以及风压的配置上存在着较大的差异,这主要由通风系统的复杂性所导致,因此会造成通风系统管理难度加大;

(3)两条线路中的风量均处于较高水平,若后续回采工作面数量增加,将导致通风系统供风量不足,不利于矿井的安全生产。

2 通风系统优化方案

针对上述矿井通风系统中存在的问题,提出了矿井通风系统优化方案。

(1)由于通风线路在回风段通风阻力较大,

首先需降低通风系统阻力。多采区开采方式必然会导致巷道长度的增加,随着巷道长度的增大会导致回风巷道内的风速阻力增大,为降低回风段中通风阻力,提出将巷道进行扩修的方法,采用锚网喷方式加固巷道围岩,防止巷道围岩变形导致断面减小。在巷道转弯等位置将其设计为流线型,这样可以有效减小回风段的通风阻力。

(2)巷道通风阻力往往会受到巷道内的堆积物影响,因此需要定期对巷道内无用的堆积物进行清理。此外,缩减回采工作面与掘进工作面的距离,集中进行回采与掘进,减少巷道因交叉出现的漏风情况。

(3)在通风系统中加入南风井进行通风,可有效减小通风系统的供风压力。当南部一采区工作面进行回采时,采用南风井进行供风,南风井通风机可为采区提供的最大风量达到 350 m3 /s,具有着较大的利用价值。

3 结 论

本文以山西某矿多采区通风条件为基础,采用基于伯努利能量方程阻力测定气压计的方法,选取了两条通风路线对矿井通风系统阻力进行了测定,并根据测量数据对通风系统中存在的问题进行了分析,该矿井通风系统问题主要在于回风段通风阻力大、通风线路复杂、管理难度大以及系统负荷大等方面,基于此情况,本文提出了针对性的通风系统优化方案,从而达到改善矿井通风效果的目的。

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