某礦礦井通風阻力鑒定報告
1.概述
1.1礦井通風系統現狀
礦井通風系統為中央邊界抽出式通風方式,東西兩翼并聯通風，+528平硐、+660平硐、+790平硐為進風平硐，+999平硐為回風平硐。主扇配70B2-21№:24型軸流式風機2臺（1臺備用），1#風機配450KW電機，2#風機配630KW電機。2臺風機均于于1996年進行了風機節能技術改造。根據性能測定，供風能力最大可達9954 m³/分，最高靜壓可達2887Pa?，F運轉1#風機，電壓660V，電流34A，負壓2100Pa。礦井總進風量6468m3/min，總回風量6648 m3/min。
生產布置及風量分配情況：綠水洞煤礦原設計能力60萬噸/年，于1981年12月投產，1987年達設計能力。其后產量逐年有所增加，近年來，因銷售形勢好轉，產量有所增加。為了滿足市場需求，礦井將進一步擴大生產規模，現已開工延深+350m生產水平。計劃在+350m水平投入生產后，礦井生產能力達到120萬噸/年。目前生產區域主要布置在+660m和+528m水平。東翼布置一個綜采面、一個炮采面、4個掘井頭,西翼布置一個綜采隊、5個掘進頭生產。東翼總配風為3312m³/min,西翼總配風量3583m³/min，礦井總風量為7187m³/min,。
1.2項目實施背景
作為礦井+528m生產水平的接替水平+350m水平即將形成生產系統。下一步+350m水平的主要大巷+350m主平硐與將作為礦井的主要進風井。到時，礦井主要進風平硐+325m進風平硐和礦井主要回風平硐+999m回風平硐的落差將達到674m，在礦井每年8—10月的反風季節時，受自然風壓影響大。且隨著礦井的主采水平由+528m水平轉向+350m水平，按照瓦斯剃度的原理進行推測，+350m水平的煤層瓦斯含量將遠遠大于+528m水平的瓦斯含量；由于礦井機械化程度的進一步提高及煤炭市場的需要，礦井生產系統經過進一步改造，礦井的單產單進將上一個新臺階，礦井原煤產量將提高到120萬噸/年。預計+350m水平投入生產后，礦井的絕對瓦斯涌出量將大大提高。對礦井通風系統的改造勢在必行。因此在現在必須作好前期準備工作，進行礦井通風阻力測定。
2、綠水洞煤礦通風阻力實際測定、計算及分析
2.1、通風阻力測定的目的
礦井通風阻力測定是礦井通風技術管理的一項重要內容，其主要目的在于：
（1）了解礦井通風系統的阻力分布情況；
（2）為生產礦井通風系統優化和合理配風提供基礎資料和參數；
（3）為礦井井下災害防治和風流調節提供必要的基礎資料；
（4）為保證礦井的正常生產和增產提效提供依據；
（5）為礦井通風能力核定提供基礎參數。
2.2、通風阻力測定的技術依據及方法
2.2.1、測定的技術依據
《煤礦安全質量標準化標準及考核評級辦法》2004年
《礦井通風阻力測定方法》MT/T 440-1995MT/T440-1995
《煤礦安全規程》(2004版)第119條規定：“新井投產前必須進行一次通風阻力測定，以后每三年至少測定一次，礦井轉入新水平生產或改變一翼通風系統后，必須重新進行礦井通風阻力測定。
2.2.2、測定方法
本次測定采用氣壓計基點測定法?；c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并記錄測定時間以監測地面大氣壓力的變化，進而對井下測定的氣壓數據進行校正；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阻力計算公式為：
Pa （1）
式中：K1，K2——分別為兩臺測定氣壓計的校正系數；
Pc1，Pc2——分別為基點校正氣壓計在測定氣壓計讀數PR1、PR2測值時
的讀數，Pa；
PR1，PR2——分別為測量氣壓計在上風測點和下風測點的讀數，mmH2O；
ρ1，ρ2——分別為測段前、后測點的空氣密度，Kg/m3；
V1，V2——分別為測段前、后測點的風速，m/s；
g——重力加速度，m/s2；
Z1，Z2——分別為測段前、后測點的標高，m。
2.2.3、測定時間：二○○七年二月二十八日和三月一日
2.3、通風阻力測定的準備工作
礦井通風阻力測定是一項細致的技術工作，首先，組織參測人員的培訓，其次，做好所用儀器儀表的檢修校正和有關圖表資料的準備，詳細了解井下巷道的狀況、通風設施和通風情況等。
2.3.1、圖紙資料
為做好礦井通風資料測定工作，測前要收集礦井開拓開采工程平面圖、通風系統圖、采區布置圖以及地質測量標高圖，收集井下通風設備、設施的安裝布置情況，生產作業輪班情況，礦井瓦斯涌出情況，以及通風報表、主扇運轉、井下漏風、井巷規格尺寸、礦井自然通風等資料。根據有關圖紙和巷道布置繪出礦井風網圖，風網圖既要反映礦井的實際情況同時又允許進行適當的簡化。因此要詳細了解井下巷道的實際分合情況、風量大小、通風設備和通風構筑物的位置以及其它生產設備的安裝使用情況。風網圖既是通風阻力測定的藍圖，也是上機解算的依據，要認真做好節點的合并和取舍，節點編號應與原圖一致，要求風網圖中的節點既能在通風系統圖中找到，也能在井下準確定位。對較復雜的風網應考慮繪制風網圖和選擇阻力測定路線與測定點同步進行。
2.3.2、確定測點和選擇測定路線
1）測點布置
選擇測點的條件是由這些測點構成的風網應能反映礦井巷道系統的實際狀況，測點應有準確的標高，兩測點之間不易太近，否則難以準確測定兩測點之間的阻力。井下測點要做出明顯的編號標記。
為了取得可靠的測定數據，在上述測定路線的風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、斷面規整、前后無雜物、風流穩定的斷面內。
2）測定路線
一般一個測組每班測20個測點為宜。要合理選擇測量路線，一是測定的行程要盡量短，二是要使標高差較大的測段兩端測點的測定時間盡量接近，以免地面氣壓隨時間變化產生較大的誤差。根據上述原則和本礦的具體情況，經過分析確定如下主要測定路線：
回風井——風硐——回風大巷——采區進風大巷——工作面——井底車場——進風平硐口
測定路線及測點位置見圖2-1所示。
2.3.3、記錄表格
通風阻力測定的數據量大，井下巷道情況復雜，為完整、準確地記錄各類測定數據合有關情況，應準備以下記錄表格：
（1） 基點氣壓變化記錄表
（2） 井下測定記錄卡
（3） 測點數據匯總表
（4）井巷規格表
2.3.4、儀表與用具
一個測組的儀表與用具應有：
表2-1 測試儀器儀表名稱、型號及生產廠家
2.3.5、參測人員組織分工
為搞好阻測工作，測前應對參測人員進行培訓，使參測人員了解通風阻力測定的目的、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，以便有組織、有計劃、有秩序地，高質、高效完成測定工作。通常，參測人員可劃分4個小組，各組之間要明確分工、密切合作。
（1） 基點組1～2人
每隔5分鐘測一次氣壓，認真記錄；
（2） 井下測壓組2～3人
負責測定氣壓、溫濕度、測點風速并量取測點頂、底頂垂高，氣壓計要指定專人讀數與攜帶；
（3） 測風組3人
包括測風員1～2人，負責測點附近相關巷道的風速和斷面測量并做臨時記錄；
（4） 指揮組2人
包括組長1人負責指揮、調度全測組人員的活動；向導1人負責領路與找測點；專職記錄1人負責記錄全部測量數據、繪制測點附近相關巷道的布置，各巷道的風向，測風點的位置與編號以及其他需要記錄和注明的內容。
2.4、通風阻力測定的具體要求
2.4.1、氣壓計的位置及讀數
在通風阻力測定過程中，將氣壓計放在實際測點位置處，即巷道交叉點處。
2.4.2、斷面和風量測量
在通風阻力測定中，對測點周圍的所有巷道均應選擇斷面規整處測定巷道風速以求風量，同時要認真量取巷道斷面。按上述要求，風網中所有巷道都將進行二次測風，根據二次測風結果確定巷道平均風量。測定巷道風速時每個斷面至少測三次，誤差不超過5％時取平均值。
阻力測定中風量的誤差除因附近巷道風門開啟等偶然因素影響外，斷面測量不準是其主要原因。對巷道斷面和周界采用下面公式計算：
2.4.3、監測地面氣壓變化
地面大氣壓力變化會傳到井下，影響測定結果。一般按線性關系考慮地面氣壓變化引起井下測點變化值的傳遞。
為減少阻力測定過程中的干擾，通常選擇非生產班和晴天氣壓較為穩定。同時要掌握測點附近風門的開關，運輸設備的移動，自然風壓的變化等對測定結果的影響。
圖2-2 測通風阻力時礦井通風系統圖 點擊小圖看大圖
圖2-3 測通風阻力時礦井通風網絡圖
地面大氣壓監測數據表見最后一頁附表
如圖2-2所示為綠水洞煤礦通風系統平面圖，根據測點確定的原則，在綠水洞煤礦通風系統平面圖上確定了63個測點。通過以上充分準備，綠水洞煤礦于2006年2月28日至3月1日進行了為期兩天的阻力測定，地面基點監測大氣壓變化的實測數據見表2所示。
2.6、通風阻力測定數據處理的數學原理
對以上阻力測定的測點實測數據和地面基點監測大氣壓變化的實測數據進行計算機處理，數學處理的計算機數學模型如下：
2.6.1、風流大氣熱力參數計算的數學模型
1) 對應于溫度t的飽和蒸汽壓力p
2.6.2、兩測點間的通風阻力計算公式見式（1）
2.6.3、測點附近各分支的通風風量計算公式
在通風阻力測量過程中，對測點周圍的所有分支巷道均應選擇斷面規整處測定巷道風速以求風量，如圖2-1所示，同時要認真量取巷道斷面。所有巷道風速均應進行二次測風，根據二次測風結果確定巷道平均風量。
巷道平均風量計算公式為： Q=SV m3/s (10)
式中：S——巷道斷面積，m2；
V——巷道平均風速，m/s。
阻力測定中風量的誤差除因附近巷道風門開啟等偶然因素影響外，斷面測量不準是其主要原因。對巷道斷面和周界采用式（2）、式（3）、式（4）計算。
礦內風量通常采用體積流量，其值隨空氣密度發生變化，故礦井排風量大于礦井進風量。為便于風網內的風量平衡，各風量測值均換算為標準狀況下的風量，即大氣壓為101.293kpa，溫度為20℃，空氣密度為1.2kg/m3時的風量Q：
式中： P——巷道兩端測點的絕對壓力平均值，kpa如采用mmHg單位，則上式中的數值應為0.3855；
td——巷道中空氣的平均溫度，℃。
2.6.4、各巷道分支的風阻計算公式
為了了解各巷道分支的支護狀況，同時為通風系統分析提供基礎參數，在通風阻力測量的基礎上，應將各巷道分支的風阻參數和摩擦阻力系數計算出來，其計算公式如下：
各巷道分支的風阻：
(12)
式中：h12、Q12——分別為分支巷道1、2之間的通風阻力和風量，計算公式見上，Pa、m3/s；
2.6.5、通風系統自然風壓計算公式
整個通風系統的進風巷道和回風巷道存在標高差，同時存在著密度差，則必然存在著由于標高差和密度差所帶來的自然風壓。
對于煤礦通風系統來說，由于回風系統溫度高、濕度大，并且常年不變，因此，大多數煤礦通風系統的自然風壓均是幫助通風機工作，在冬季自然風壓較大，夏季自然風壓較小。自然風壓hn計算公式如下：
——第i條進風巷道的高差，m；
——第i條回風巷道的平均密度值，kg/m3；
——第i條回風巷道的高差，m。
2.6.6、全礦井阻力測定的精度檢驗
由于儀表精度、測定技巧和各種因素的影響，測定時總會發生各種誤差。如果這些誤差是在允許范圍以內，那么測定結果是可用的。為此，在測定資料匯總計算以后，應對全系統測定結果進行檢查效驗。
1）風量檢驗
根據流體連續特性，在空氣密度不變的條件下，流進匯點的風量，應等于流出匯點的風量。則在重要的風流匯合點檢驗流入和流出該匯點的風量，其誤差不應超過風表的允許誤差值。
2）阻力檢驗
利用主扇風壓、速壓、自然風壓和從礦井進風口至通風機入風口之間的主干測定路線通風阻力的相互關系，進行檢驗，其精度檢驗公式如下：
式中：ε——檢驗精度，%；
hs——主扇風峒處測點的靜壓，Pa；
hv——主扇風峒處測點的速壓，Pa；
hn——礦井自然風壓，Pa；
Σhr——主干測定路線各支路通風阻力之和，Pa。
2.7、綠水洞煤礦通風阻力測定計算機處理結果
根據以上數據處理的數學模型，編成計算機程序，實測數據處理結果見表4。
通風系統自然風壓hn1計算結果：
1）528平硐通風系統自然風壓hn1
從計算結果可見，790平硐通風系統自然風壓為56.8 Pa，幫助通風機工作。
從綠水洞煤礦通風系統的自然風壓計算來看，冬季地面空氣溫度較低，礦井通風系統的自然風壓為正，是幫助通風機工作，我們盡可能的利用自然風壓。
各測點空氣基本參數測定及計算結果見最后附件
2.8、綠水洞煤礦通風阻力測定的計算機處理結果分析
根據綠水洞煤礦通風阻力測量數據以及計算機處理結果，本次綠水洞煤礦通風阻力測量及其結果具有以下特點和結論：
2.8.1 通風阻力測定結果的風量測定檢驗和阻力測定檢驗
1）風量測定檢驗
每個節點的風量測定結果均是平衡的，這在每個節點的風量測定過程中均進行了校核，如果節點的風量測定結果不平衡，必須重新測量，直到平衡為止。
2）阻力檢驗
當通風系統主干路線通風阻力測定完畢后，在通風機房讀取主扇風壓和速壓，利用主扇風壓、速壓、自然風壓和從礦井進風口至通風機入風口之間的主干測定路線通風阻力的相互關系，進行檢驗。各平硐通風系統的精度檢驗如下：
3）誤差產生的主要原因
① 在測定過程中,風門開啟造成風流短路是引起測定誤差的主要原因。
② 個別測點風流不穩，氣壓讀數波動較大，造成讀數誤差。
③ 標高值誤差。
2.8.2 礦井風阻及等積孔
回風段 3084 955.96 50.37
從表中可見，礦井通風阻力分布屬于典型的大型生產穩定時期的分布狀態，非常合理。當然主要的通風阻力集中在回風段，進風段：用風段：回風段的阻力分配比為19.9：29.73：50.37，根據現場觀測，造成回風段的阻力較高的主要原因是回風巷道斷面狹小、不規正。因此，應注意維護回風巷道的斷面和支護狀況，減少回風段的通風阻力，使礦井通風系統處于一個良好的狀態，對于保證礦井安全生產，提高礦井產量提供良好的通風條件。同時應該注意保持目前的通風狀態，實現礦井生產的安全可持續發展。
表2-7為通過阻力測定所確定的整個礦井通風路線中除了人為調風增加實施阻力外的阻力較大的通風路段，該測定結果可結合實際作為改善通風現狀，增強通風效果的依據。
2.8.4 綠水洞煤礦通風系統的有效風量、內部漏風和外部漏風分析
根據綠水洞煤礦通風機的風機房水柱計讀數：1900 Pa
對應的通風機風量為：7203 m3/min.
另外，根據礦井通風系統風量測定和通風阻力測定的實測數據表及其計算結果表3、表5，進入回風斜井的風量為7003 m3/min，因此可計算出盂縣綠水洞煤礦通風系統的外部漏風量為200 m3/min。
根據有效用風量的實際測定來看，綠水洞煤礦通風系統的實際需風量為6390 m3/min，與進入回風斜井的風量為7003 m3/min相減，可得出內部漏風量為613 m3/min。
因此可計算出外部漏風率為2.78 %，內部漏風率為8.51 %，符合《礦井通風質量標準及檢查評定辦法》的規定，充分說明綠水洞煤礦通風系統中風門質量和巷道密閉質量基本符合要求，但必須注意維護和加強，否則，內部漏風率將會超標，導致通風系統不能滿足綠水洞煤礦安全生產的需要。
2.8.5 根據通風系統的阻力測定對通風系統現狀的評價
從以上風量測定檢驗和阻力測定檢驗結果可見，本次測定結果是可靠可信的，是符合于實際的，完全可以作為現場實際的通風安全管理工作的理論依據。
根據綠水洞煤礦通風阻力測量數據以及計算機處理結果，計算出528平硐礦井通風系統的總阻力為1897.61 Pa，通風風量為7203 m3/min。對比于主通風機測試的性能曲線，整個礦井通風系統和主通風機之間匹配較為合理，均處于合理工作范圍內。
從礦井通風阻力的實測結果可見，礦井通風阻力分布屬于典型的大型生產穩定時期的阻力分布狀態，非常合理。當然主要的通風阻力集中在回風段，進風段：用風段：回風段的阻力分配比為19.9：29.73：50.37，根據現場觀測，造成回風段的阻力較高的主要原因是回風巷道斷面狹小、不規正。因此，應注意維護回風巷道的斷面和支護狀況，減少回風段的通風阻力，使礦井通風系統處于一個良好的狀態，對于保證礦井安全生產，提高礦井產量提供良好的通風條件。同時應該注意保持目前的通風狀態，實現礦井生產的安全可持續發展。
根據綠水洞煤礦通風阻力測量數據以及計算機處理結果，可計算出礦井通風系統的等積孔為3.217 m２，較為容易，屬于通風系統狀態較好的礦井。
2.9、結論
1）根據綠水洞煤礦通風阻力測定的風量測定檢驗和阻力測定檢驗結果可見，本次測定結果是可靠可信的，是符合于實際的，完全可以作為現場實際的通風安全管理工作的理論依據。
2）從礦井通風阻力的實測結果可見，礦井通風阻力分布屬于典型的大型生產穩定時期的阻力分布狀態，非常合理。通風阻力在進風段：用風段：回風段的分配比為19.9：29.73：50.37，根據現場觀測，造成回風段的阻力較高的主要原因是回風巷道斷面狹小、不規正。因此，應注意維護回風巷道的斷面和支護狀況，減少回風段的通風阻力，使礦井通風系統處于一個良好的狀態，對于保證礦井安全生產。
3）根據綠水洞煤礦通風阻力測定數據以及計算機處理結果，計算出礦井總風阻及等積孔為0.1368 N.s2/m8和3.217 m2，較為容易，屬于通風系統狀態較好的礦井。
4）根據綠水洞煤礦通風阻力測定數據以及計算機處理結果可見，計算出綠水洞煤礦通風系統的自然風壓分別為：（1）528平硐通風系統為190.16 Pa；（2）660平硐通風系統為113.87 Pa；（3）790平硐通風系統為56.8 Pa；均為幫助通風機工作。
5）根據實測結果可計算出，綠水洞煤礦通風系統外部漏風率為2.78 %，內部漏風率為8.51 %，符合《礦井通風質量標準及檢查評定辦法》的規定。充分說明綠水洞煤礦通風系統中風門質量和巷道密閉質量基本符合要求，但必須注意維護和加強，否則，內部漏風率將會超標，導致通風系統不能滿足綠水洞煤礦安全生產的需要。
6）根據通風阻力測量數據以及計算機處理結果，計算出528平硐礦井通風系統的總阻力為1897.61 Pa，通風風量為7203 m3/min。對比于主通風機測試的性能曲線，整個礦井通風系統和主通風機之間匹配較為合理，均處于合理工作范圍內。
反風實習報告附件.rar
