矿井安全通风阻力的影响因素及降阻措施

李海军

摘要：从当前国内煤矿井下通风情况来看，整个通风系统主要包含有通风控制设施、通风动力及通风网络等部分。通风网络主要指的是风流通过的煤矿井下所有的巷道，他们相互关联，属于较为复杂的网络系统。通风动力主要是矿井风流在流动的过程中，整体的动力源泉，主要包含有自然风压、辅扇、主扇等动力源。本文对矿井安全通风阻力的影响因素及降阻措施进行分析，以供参考。

关键词：矿井安全；通风阻力；影响因素；降阻措施

引言

当前国内很多煤矿已经进入到深部开采阶段，随着开采深度和范围的不断拓展，对煤矿通风阻力带来了较大的影响，需要针对性地降低通风阻力。但是从当前井下通风实际来看，影响通风阻力的因素相对较多，很多煤矿并没有采取针对性、有效性的措施，影响到矿井通风效果。因此，应降低煤矿矿井通风阻力。

1通风阻力测定

矿井通风阻力通过基点气压计测定，测定时用2台通风阻力测定仪，其中1台布置在副斜井井口用以测定大气压;测定人员携带另外1台按照井下测量路线依次测定测点位置的气压、湿度、温度以及时间。通过激光测距仪以及钢卷尺测量巷宽、巷高，并记录巷道支护类型及断面形状。采用卷尺测定测量点间距。采用风速表测量巷道内风量。为提高通风测量精度，选择在检修班测量，此时井下采掘活动减少，不会给通风系统造成较大扰动、通风阻力基本保持稳定。合理选择通风阻力测定路线，精准掌握通风阻力分布，优化优化措施制。依据通风阻力测定相关标准并结合矿井井下生产情况、通风系统布置情况，选择最大阻力路线测定通风阻力，具体路线为:副斜井—轨道大巷—3101综采工作面—回风大巷—回风立井等。对矿井通风系统阻力进行测定，有助于掌握井下通风系统阻力分布情况，确定井下通风系统路线中最大阻力分布；依据通风阻力分布情况，为后续精准降阻、降低通风系统能耗等工作开展提供指导。现阶段矿井常用的通风阻力测定方法包括有气压计发、压差计法。依据矿井通风系统具有系统复杂、巷道分布范围广等情况，结合矿井通风系统情况以及不同测量方法优缺点，具体选择采用精密气压计基点法对通风系统风阻进行测定。

2矿井安全通风阻力产生的原因

矿井通风摩擦阻力产生的原因，风流在井下流动过程中，空气分子之间的相互摩擦以及井巷的壁面对风流的阻滞作用，使风流与巷道边缘产生摩擦阻力。根据风流在巷道中流动的特点不同，可将风流分为两种形态：层流与紊流。井巷风流绝大多数属于紊流状态，层流的状态很少（可忽略不计），根据摩擦阻力公式与实际调研可知，影响矿井摩擦阻力主要因素是：井巷壁的粗糙程度、风流通过的巷道的长度、巷道的段面积、巷道断面的周长。

3措施

3.1通风优化

通过通风阻力测定结果可知，矿井通风难易程度为中等，通风阻力偏大，特别是通风系统中总回风巷段通风阻力偏高，需要针对性地对通风系统风阻分布进行优化，具体措施包括:1)对回风巷段受地质构造影响变形严重、断面缩小问题，采用起底、扩帮方式扩大巷道断面，确保断面面积、形状与设计断面面积、形状相符;同时在矿井后期掘进巷道时，回风段应尽量选择面积大、周长小的断面形状，以减少巷道通风摩擦阻力系数，如巷道断面选用拱形。2)通风系统主要巷道内不要随便堆砌杂物，及时清除巷道内积水，降低通风阻力。3)在后续掘进巷道期间，应注意巷道断面及支护体系维护，确保巷道壁光滑、平整，避免断面出现突变;同时不同面积或者断面的巷道连接段断面应逐渐变化，巷道转弯位置尽量做成圆弧形，以减少矿井通风阻力。

3.2降阻措施

在矿井通风系统中副斜井以及一采区轨道巷等巷道通风有效断面较小且巷道表面不规则，巷道长度较远，从而导致巷道通风阻力相对较大。若对巷道进行刷扩则会给井下采掘作业带来较大影响。为此，提出对巷道表面进行喷浆处理，降低巷道表面摩擦系数从而降低通风影响，强化井下巷道维护及管理工作。随着矿井采掘范围增加以及生产时间增加，部分巷道出现不同程度底鼓问题，应对底鼓较大巷道进行修整必要时通过施工底板锚杆、底板注浆等方式降低巷道底鼓量，提高通风系统巷道有效断面，降低通风阻力；在巷道内布置的材料、设备等应按照相关规定整齐码放，降低通风影响。

3.3科学选择巷道断面形式，降低巷道断面突变率

在设计和巷道施工时，若条件允许，技术人员应当尽量选择使用拱形巷道或者圆形巷道，从而有效减少巷道断面周长。在巷道断面面积相同的情况下，圆形断面周长是最小的，拱形断面周长次之，梯形断面和矩形断面的周长相对较长。但是从施工的难易程度来看，矩形巷道和梯形巷道施工难度较低。因此，若井下巷道整体的服务年限相对较长，如井下的运输大巷、回风大巷，在这类巷道施工时，应当尽量选择使用拱形巷道断面或者圆形巷道断面。此外，若巷道在施工的过程中，对巷道断面的位置需要改变，技术人员应当采取渐变的方式对巷道位置进行优化设计，通过渐变的方式实现两个不同界面巷道的有效连接，这对于降低断面突变带来的乱流效应较为明显，能够将巷道局部通风阻力降低到最小。

4降低矿井通风摩擦阻力的措施

减小矿井摩擦阻力系数，矿井在通风设计时，应当尽量选用摩擦阻力系数小的支护方式，如锚喷、砌碹、锚杆、锚锁等；施工过程中，要保证施工质量，尽量采用光面爆破技术。实验证明，不同支护方式对矿井摩擦阻力系数影响不同，采用料石砌碹的巷道摩擦阻力系数仅是支架巷道的30%左右。采用“锚网＋喷射混凝土”支护不仅能预防巷道煤炭自然发火，而且相比传统工字钢支护巷道的摩擦阻力能够减少33%。如果有些矿井的巷道只能采用工字钢或者U型钢进行支护，应注意支护质量，合理选择支护密度，尽可能地减小摩擦阻力系数；对于采煤工作面，要尽量保证支架整齐平整，直线度偏差不超过50cm，中心距偏差不超过100cm，相邻支架间错差不超过顶梁侧护板1/3，使采煤工作面达到平直顺，以减少不必要的风量损失。

5降低矿井局部阻力产生的措施

井下避免巷道直角拐弯，井下巷道需要拐弯时要注意避免直角转弯，转角越小越好，并且转弯内外两侧尽可能地做成圆弧型。井下巷道要避免突然分叉和突然汇合，在井下巷道分叉和汇合处内外两侧也要做成圆弧型或斜线。此外，还可在通风机或者风筒入口处安装集风器，在出口安装扩散器。矿井安全通风是实现煤矿安全生产的重要保证，提高矿井安全通风效率有助于提高通风的安全性和经济效益。上述矿井通风降阻举措已成功应用，在一定程度上降低了矿井通风阻力，减少了风量的损失，降低了通风耗电量，减少了矿井通风费用。

结束语

当前煤矿井下通风系统的复杂性不断增加，如何更好地保证通风效果，降低通风阻力非常关键。但是从当前很多煤矿井下通风系统来看，对于降低通风阻力并没有得到重视，导致煤矿出现了很多通风“卡脖子”问题，影响到通风效果。因此，煤矿需要充分结合自身实际，深入研判通风阻力，掌握制约通风效果的重要因素，采取针对性的技术措施，降低通风阻力，更好地优化煤矿井下通风系统。

参考文献

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