通风阻力测定524.docx
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通风阻力测定524
东山煤矿矿井通风阻力测定报告
一、矿井通风概况
东山煤矿矿井设计能力210万吨/年，通风能力213万吨/年，可采储量1.36亿吨，服务年限50年
煤田平均走向长4.5公里，倾斜长6公里，面积27平方公里，现开采1#、3#上、3#下、6A、7#煤层，煤层平均厚度2.2m。
我矿立井是以分水平主石门和采区石门相结合的方式开拓采区，两条斜井、一条立井进风，南、北、西风井立井回风，通风方法为抽出式通风，南风井主、备扇型号为FBCDZ-10-NO35，电机功率为2×800kw，叶片安装角度为一级9°、二级7°，总排风量为7823m3/min；北风井主、备扇为2K-60-4NO24电机功率为570kw，叶片安装角度为42.5°，总排风量为2424m3/min。
矿井瓦斯相对涌出量为12.51m3/t，二氧化碳涌出量为2.58m3/t；瓦斯绝对涌出量为42.424m3/min，二氧化碳绝对涌出量为9.824m3/min，为高瓦斯矿井。
煤层自燃倾向性等级为Ⅱ级，自燃发火期为6～8个月，煤尘爆炸指数为30—35%。
我矿目前矿井共有2个综采工作面、2个准备面、1个停工面。
现有掘进队11个为：
661队、662队、663队、665队、666队、667队、668队、668乙队、669队、建井15队、建井25队。
二、矿井通风阻力测定内容及测定方案
1.测定内容
按照《煤矿安全规程》的要求，对该矿通风系统中的主要巷道通风阻力进行了测定。
本次矿井通风阻力测定工作的主要内容是测定矿井通风总阻力以及测定并计算井下主要巷道通风摩擦阻力系数。
2.测定方案
2.1测定方法
矿井巷道通风阻力的测定方法都是根据能量守恒定律（即流体力学理论的伯努利方程）建立起来的，目前，煤矿井下通风阻力测定方法通常有压差计法和精密气压计法。
其中压差计法测量精度较高，但费时费工，工作量大；精密气压计法测量操作简便，但测量结果精度比压差计法低。
考虑到我矿矿井通风路线长（10000m以上）的实际情况，以及进行矿井总的通风阻力测定的技术要求，即要在尽可能短的时间内完成全矿井主要巷道的阻力测定工作，以避免因为地面气候条件变化（主要是指地面空气压力和温度）而造成的比较大的测量误差。
因此，我们采用精密气压计法来进行煤矿井下各通风参数的测定。
本次矿井通风阻力测定采用的是气压计逐点测定法，将基点定在三水平大巷。
把两台同型号的精密气压计放置在基点处，同时读取绝对压力值后，再将仪器切换到相对压力测量状态，一台气压计留在基点，每隔5分钟记录一次气压计变化值；另一台气压计用于井下沿预定测定路线逐点测压，记录测压时间并读取压力变化值，待全部测定完毕，重新回到基点，再校对气压计的读数。
在测压的同时，测量其它通风相关参数。
2.2测量参数
（1）、各测点的干、湿球温度：
JFY型通风多参数检测仪测定。
测定数值除了能够反映矿井通风巷道环境状态外，还用于计算通风巷道的空气密度。
（2）、各测点的风速：
JFY型通风多参数检测仪测定。
测定的数值除了能够反映矿井通风巷道的风速情况外，还用以计算巷道风量。
（3）、各测点的静压：
主要是指绝对静压（巷道空气的绝对压力），JFY型通风多参数检测仪测定。
测定的数值除了反映通风巷道的能量损失之外，还用来进行巷道通风阻力的计算。
（4）、各测点的巷道断面几何参数，用皮尺测量。
所测的数值除了反映通风巷道的断面状况外，还用来进行计算巷道的风量。
（5）、各测段距离，主要用皮尺测量，主要用来计算矿井通风巷道的摩擦风阻和摩擦阻力系数等。
2.3测量路线
矿井通风阻力测定路线的选择，是根据通风流程最大、通风阻力最大的原则进行确定。
结合本煤矿通风系统的实际情况，该矿通风系统为中央混合式通风，现有三个进风井和三个回风立井。
依据上述原则，我们选择了如下通风阻力测定路线：
1、排矸井地面—排矸井井底—三水平大巷—下五采主运道—3#上材料道—3#上左五面下巷—3#上左五工作面—3#上左五面上巷—3#上分区回风道—总回风道—南风井井底—南风井地面。
测定路线见图1：
东山煤矿通风阻力测定路线图。
2.4测定组织
根据测定内容，参测人员负责指挥、测压、测风、测断面、记录、协调等工作。
人员机构：
组长：
高长富、崔海威
副组长：
江崇胜、张成东
成员：
米红伟、张松、刘代国、崔进彬、张卫星、袁恒德、孙开良
2.5测量仪表
所用仪器仪表主要有：
JFY型通风多参数检测仪3台
秒表4块
皮尺2个
三、矿井通风阻力有关参数的计算方法
1.井下大气物理参数
用JFY型通风多参数检测仪测量各测点空气的干、湿温度，用JFY型通风多参数检测仪测量各测点静压，计算空气相对湿度和密度，具体计算方法如下。
1.1空气相对湿度的计算
（1）干、湿球温度下空气的饱和水蒸汽压为：
（1）
（2）
式中Psat——在温度td下空气的饱和蒸汽压，kPa；
Psat1——在温度tw下空气的饱和蒸汽压，kPa；
td——干球温度，℃；
tw——湿球温度，℃。
（2）矿井空气的实际水蒸汽压为：
（3）
式中F1——干球温度下水蒸汽饱和蒸汽压；
P——大气压力，kPa；
（4）
式中F2——湿球温度下水蒸汽饱和蒸汽压。
（3）空气相对湿度为：
（5）
1.2空气密度的计算
（6）
式中P——大气压力，kPa；
φ——空气相对湿度，%；
Psat——在温度td下空气的饱和蒸汽压，kPa；
td——干球温度，℃；
tw——湿球温度，℃。
2.巷道断面参数与风量
2.1巷道断面积
（1）面积计算公式：
半圆拱形状：
（7）
式中S——巷道断面面积，m2；
H——巷道全高，m；
a——巷道宽，m。
三心拱形状：
（8）
梯形形状：
（9）
式中S——巷道断面面积，m2；
a——巷道宽，m；
b——为巷道顶宽，m。
（2）周长计算公式：
半圆拱形状：
（10）
或者：
（11）
三心拱形状：
（12）
或者：
（13）
梯形形状：
（14）
或者：
（15）
式中U——巷道周长，m；
其余符号意义同上。
2.2风量
采用线路法用风表测量风速，计算通过井巷的风量：
v以及测点巷道的断面面积S算出：
（16）
式中Q——巷道风量，m3/S；
S——巷道断面面积，m2；
v——测点实际平均风速，m/S。
3.通风阻力及自然风压
3.1通风阻力计算
（1）各测段巷道通风阻力计算公式为：
（17）
式中
——i，i+1测段通风阻力，Pa；
PiPi+1——测点空气绝对静压，Pa；
P’iP’i+1——分别为读取Pi和Pi+1压力值时，基点校正气压计的相应测值，Pa；
K1K2——分别为井下测量用气压计与基点校正气压计的校正系数；
其余符号意义同前。
（2）总阻力计算
通风系统总阻力为测定路线各测段通风阻力的累加。
3.2自然风压测算
东山煤矿地处山区，进、回风井井口不在同一个水平，进、回风流有温差，应考虑矿井自然风压的影响。
自然风压是在井下最低标高的巷道以上，进风与回风两列垂直空气柱的重力压强之差，用公式表示为：
（18）
式中Z——第i与i+1个测点的高差，m；
ρ——第i与i+1个测点的平均空气密度，
。
东山煤矿通风阻力测量路线上的排矸井口标高为+430.3m，回风井出口标高为+253.3m，井下最低点在五采区3#下左五面，标高-494m。
进风侧高程分别为924.3m，回风侧高程分别为747.3m。
结合测定数据表（表1~5）的有关大气条件参数数据，由公式（18）计算得到的矿井自然风压分别为90.52Pa，计算结果表明，目前矿井自然风压会对于通风阻力产生一定影响。
这是因为进风井口在山上、回风井口在山沟，气候条件变化作用的结果。
此外，由于该矿井的煤层埋深比较深，巷道风流温度还是会受到地面气象条件的影响，所以，在气候有较大变化的情况下（如夏季），自然风压对于矿井通风阻力的影响还会增大。
4.风阻及摩擦阻力系数
4.1风阻的计算
巷道风阻计算公式为：
（19）
式中Ri~i+1——巷道两测点之间风阻，Ns2/m8；
hi~i+1——测定得到的巷道通风阻力，Pa；
风量由下式计算：
（20）
式中vi,vi+1——巷道两测点位置风速值，m/s；
si,si+1——巷道两测点位置断面积，m2。
巷道的标准风阻：
（21）
式中
——为井下空气标准状态的密度，
；
——为实测巷道的平均密度，
。
巷道的百米风阻计算式为：
（22）
式中L——测段巷道的长度，m；
Rsi~i+1——巷道的标准风阻，Ns2/m8。
4.2摩擦阻力系数的计算
计算公式为：
（23）
式中Ri~i+1——巷道风阻，Ns2/m8；
其余符号意义同前。
标准巷道摩擦阻力系数计算公式：
（24）
式中αs——巷道标准摩擦阻力系数，Ns2/m4；
其余符号意义同前。
四、矿井通风阻力测定结果及其检验
1.矿井通风阻力测定计算结果
根据第三章所述的测定计算方法，我们通过精心的计算，完成了东山煤矿通风系统中各类参数的计算，其测定记录及计算结果详见如下各表：
表1风机静压记录表；
表2基点气压计测压记录表；
表3测点绝对静压及测点标高表；
表4测点风速、湿度、密度记录表；
表5井巷通风阻力计算汇总表；
表6矿井主要巷道摩擦风阻和摩擦阻力系数计算汇总表。
表1南风井风机静压记录表
时间
静压
时间
静压
时间
静压
时间
静压
10月11日
（KPa）
10月11日
（KPa）
10月11日
（KPa）
10月11日
（KPa）
8:
00
221
11:
10
233
14:
10
235
17:
20
220
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20
233
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00
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239
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10
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20
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30
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50
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50
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00
235
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00
222
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00
232
14:
10
235
17:
10
221
2312Pa
表2基点气压计测压记录表
时间（hh:
mm）
相对压力（mmH2O）
时间（hh:
mm）
相对压力（mmH2O）
时间（hh:
mm）
相对压力（mmH2O）
时间（hh:
mm）
相对压力（mmH2O）
时间（hh:
mm）
相对压力（mmH2O）
时间（hh:
mm）
相对压力（mmH2O）
9:
00
-10.2
10:
45
0
12:
30
30.6
14:
15
40.8
16:
00
30.6
17:
45
-10.2
9:
05
-10.2
10:
50
10.1
12:
35
61.2
14:
20
40.8
16:
05
30.6
17:
50
-10.2
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10
-10.2
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55
10.1
12:
40
61.2
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25
40.8
16:
10
30.6
17:
55
-10.2
9:
15
-10.2
11:
00
10.1
12:
45
61.2
14:
30
40.8
16:
15
30.6
18:
00
-15.8
9:
20
-10.2
11:
05
10.1
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50
61.2
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35
40.8
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20
30.6
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05
-15.8
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25
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10
10.1
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61.2
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40
40.8
16:
25
20.4
18:
10
-15.8
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30
-10.2
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15
10.1
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00
61.2
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45
40.8
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30
20.4
18:
15
-17.6
9:
35
-10.2
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20
10.1
13:
05
51
14:
50
40.8
16:
35
20.4
18:
20
-17.6
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40
-10.2
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25
10.1
13:
10
51
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55
40.8
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40
20.4
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25
-17.6
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45
-10.2
11:
30
10.1
13:
15
51
15:
00
40.8
16:
45
20.3
18:
30
-17.6
9:
50
-10.2
11:
35
20.4
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20
51
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05
40.8
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50
20.2
18:
35
-19.1
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55
-10.2
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40
20.4
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25
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55
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00
-10.2
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45
20.4
13:
30
51
15:
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40.8
17:
00
20.1
18:
45
-19.1
10:
05
-10.2
11:
50
20.4
13:
35
40.8
15:
20
30.6
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05
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-19.1
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10
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55
20.4
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40
40.8
15:
25
30.6
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10
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15
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00
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45
40.8
15:
30
30.6
17:
15
10.2
19:
00
-20.4
10:
20
0
12:
05
30.6
13:
50
40.8
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35
30.6
17:
20
10.2
19:
05
-20.4
10:
25
0
12:
10
30.6
13:
55
40.8
15:
40
30.6
17:
25
0
19:
10
-20.4
10:
30
0
12:
15
30.6
14:
00
40.8
15:
45
30.6
17:
30
0
19:
15
-20.4
10:
35
0
12:
20
30.6
14:
05
40.8
15:
50
30.6
17:
35
0
19:
20
-20.4
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40
0
12:
25
30.6
14:
10
40.8
15:
55
30.6
17:
40
0
19:
25
-20.4
表3南风井测点绝对静压及测点标高表
测点序号
时间
相对差压（kPa）
基点读数（kPa）
校正后读数（kPa）
大气
压力（kPa）
测点
标高（m）
第一次
第二次
第三次
平均
1
9:
10
-10
-7.8
-7.7
-8.9
105.4
105.1
96.1
430
2
9:
30
0
0
0
0
105.4
105.1
96.1
-349
3
9:
33
-0.1
-0.1
-0.1
-0.1
105.4
105.1
96.1
-349
4
9:
58
-0.1
-0.1
-0.1
-0.1
105.4
105.1
96.1
-349
5
10：
15
-0.1
-0.1
-0.1
-0.1
105.4
105.1
96.1
-349
6
10:
20
-1.8
-1.9
-2.0
-1.9
105.5
105.2
96.2
-349
7
10:
30
-1.9
-1.9
-1.9
-1.9
105.5
105.2
96.2
-349
8
10:
45
-1.9
-1.9
-1.9
-1.9
105.5
105.2
96.2
-349
9
11:
00
-2.4
-2.1
-1.8
-2.1
105.6
105.3
96.3
-349
10
11:
05
-1.5
-2.6
-2.0
-2.1
105.6
105.3
96.3
-349
11
11:
25
-2.7
-2.1
-1.8
-2.2
105.6
105.3
96.3
-349
12
11:
30
-2.0
-2.5
-2.4
-2.3
105.6
105.3
96.3
-349
13
11:
38
0.1
0.1
0.1
0.1
105.7
105.4
96.4
-349
14
11:
45
0.1
0.1
0.1
0.1
105.7
105.4
96.4
-338
15
11:
55
2.5
2.1
2.0
2.2
105.7
105.4
96.4
-520
16
12:
00
2.0
2.4
2.5
2.3
105.8
105.5
96.5
-530
17
12:
15
2.2
2.0
1.8
2.0
105.8
105.5
96.5
-510
18
12:
30
2.0
1.6
1.5
1.7
105.8
105.5
96.5
-490
19
12:
35
1.5
1.8
1.3
1.6
106.1
105.8
96.6
-485
20
12:
55
1.0
1.0
1.0
1.0
106.1
105.8
96.6
-438
21
13:
00
1.3
0.8
0.6
0.9
106.1
105.8
96.7
-440
22
13:
30
1.3
0.8
0.6
0.9
106.0
105.7
96.6
-452
23
13:
35
1.3
0.8
0.6
0.9
105.9
105.6
96.6
-452
24
14:
10
1.0
1.2
1.1
1.1
105.9
105.6
96.6
-452
25
14:
30
1.5
1.1
1.0
1.2
105.9
105.6
96.6
-470
26
14:
50
-0.5
-0.3
-0.4
-0.4
105.9
105.6
96.5
-475
27
15:
10
-0.7
-0.9
-0.5
-0.7
105.9
105.6
96.5
-377
28
15:
15
-1.1
-1.4
-1.4
-1.3
105.8
105.5
96.5
-358
29
15:
20
-2.1
-1.4
-1.5
-1.7
105.8
105.5
96.5
-332
30
15:
25
-2.0
-1.6
-1.8
-1.8
105.8
105.5
96.5
-330
31
15:
45
-2.6
-2.0
-2.0
-2.2
105.8
105.5
96.5
-320
32
15:
55
-5.0
-4.4
-4.4
-4.6
105.8
105.5
96.5
-290
33
16:
20
-5.0
-4.6
-4.2
-4.6
105.8
105.5
96.5
-274
34
16:
35
-5.2
-4.8
-4.4
-4.8
105.7
150.4
96.5
-254
注：
基点气压计压力值105.5KPa，校正值：
-0.3KPa；
表4南风井测点风速、湿度、密度记录表
点序号
实际风速（m/s）
干、湿温度（℃）
相对湿度（%）
密度（kg/m3）
干球
湿球
1
2.50
22.8
21
56
1.1300
2
4.34
22.3
22.1
90.8
1.2330
3
3.03
23.7
18
77.7
1.2255
4
3.13
23.2
19.6
77.4
1.2282
5
3.30
22
18.4
87.3
1.2112
6
3.10
22.1
15.7
83.3
1.2098
7
1.50
22.4
19.6
83.3
1.2076
8
1.95
22.9
18.4
82.1
1.3256
9
1.90
23.0
17.9
81.3
1.3258
10
1.30
22.9
19.7
81.1
1.3791
11
1.40
23.4
16.2
80.9
1.3320
12
1.35
23.9
15.4
79.9
1.2329
13
3.90
22.6
16.2
84.3
1.2220
14
4.58
22.8
16.9
85.6
1.2142
15
4.37
25.2
20.4
75.3
1.2049
16
5.40
28.7
20.5
73.5
1.1806
17
5.40
29.6
22.8
75.9
1.1712
18
5.30
30.4
25.6
76.4
1.444
19
3.60
30.1
26.5
80.3
1.1436
20
3.30
31.4
24.6
82.1
1.1431
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