矿井深部接续通风方案设计研究

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1、矿井深部接续通风方案设计研究【摘要】目前，越来越多矿井开始进行深部资源的开采，进入深部水平的接续。随着矿井的发展，矿井的产能和用风标准的增加，深部水平的需风量加大，很多矿井通风阻力己超出规范的要求，因此矿井深部水平通风系统的研究越來越重要。本文从主要风路方面研通风方案的设计。【关键词】负压；深部水平；通风阻力一、刖吞目前，我省很多国有煤矿已经接续开采深部水平，如鸡西、鹤岗、七台河等地区很多矿井已经开采三水平，有些矿井开采垂深已达千米。随着煤矿企业的发展，生产能力在不断提高，同时，煤矿安全生产对井下用风标准也在提高，所以在开采深部水平时，往往在风量上冇所增加，同时矿井通风阻力也有超出规

2、范要求的情况。因此，在通风系统设计时，经常出现水平开拓巷道通风风速超标，矿井负压过大的情况。要研究通风方案，应该从通风阻力产生的计算原理出发，寻找降低通风阻力的方法。二、通风阻力的计算原理摩擦阻力是风流在井巷中作沿程流动时，由于流体层间的摩擦和流体与井巷壁面Z间的摩擦所形成的阻力。可用下式来计算：（Pa）入一一无因次系数，即摩擦阻力系数，通过实验求得。d——圆形风管直径，非圆形管用当量直径;实际流体在流动过程中，沿程能量损失一方面（内因）取决于粘滞力和惯性力的比值，用雷诺数Re来衡量；另一方面（外因）是固体壁面对流体流动的阻碍作用，故沿程能量损失又与管道长度、断面形状及大小、壁面粗糙

3、度有关。其中壁面粗糙度的影响通过入值来反映。当流体在圆形管道中作层流流动时，从理论上可以导出摩擦阻力计算式：用当量直径de二4S/U代替d,代入阻力通式，则得到紊流状态下井巷的摩擦阻力计算式：对上式，令：则得到紊流状态下井巷的摩擦阻力计算式写为：对于已给定的井巷，L、U、S都为己知数，故可把上式中的a、L、U、S归结为一个参数Rf：：Rf为巷道的摩擦风阻，其单位为：kg/m7或N・s2/m8。Rf二f（P,e,S,U,L）。在正常条件下当某一段井巷屮的空气密度P一般变化不大时，可将Rf看作是反映井巷儿何特征的参数。则得到紊流状态下井巷的摩擦阻力计算式写为：此式就是完全紊流下的摩擦阻力

4、定律。三、降低通风阻力的一般方法从上述可以看出，降通风阻力的方法可以从两个方面来考虑，一是从巷道木身的性质出发，改变巷道断面（Rf）的方式，二是从巷道内的风量（Q2）大小出发，降低巷道风量大小。根据公式，可从以下方面：1•降低aRf与a成正比，而a主要决定于巷道粗糙度，因此降低a,就应尽量使巷道光滑，降低摩擦阻力系数。2•扩大巷道断面S因Rf与S3成反比，所以扩大巷道断面冇时成为降低摩擦阻力的主要措施。由于摩擦阻力乂与风量的平方成正比，因此在采用这种措施时，可考虑其它巷道的扩大。3.减少周界长URf与U成正比，在断面积相等的条件下，选用周长较小的拱形断面比周长较大的梯形断面好。4•减

5、少巷道长LRf与L成正比，进行开拓设计时，就应在满足开釆需要的条件下，尽可能缩短风路的长度。5.避免巷道内风量过大摩擦阻力与风量的平方成正比。巷道内的风量如果过大，摩擦阻力就会大犬增加。因此，对于给定通风巷道，可考虑增加配风巷道，使通风巷道风量减少。四、通风系统设计中降低通风阻力的方法从通风系统设计角度出发，在新水平设计时，新水平巷道断面设计时已考虑了风量与风速的要求，一般可满足通风要求。所以在通风系统设计时应尽可能减少已有巷道通风阻力是重中之重。对于已有通风巷道，因摩擦阻力系数是按相应规定选取，该因素相对固定；断面周界长U,由于是给定巷道，此因索相对固定；道长L在通风方案设计时已考

6、虑了降低风路长度的因素，此因素也相対固定；因此,已有巷道在不能满足通风要求时，有2种措施，一是扩大已有巷道断面，二是增加配风巷道，从而减少巷道通风风量。为方便说明问题，现通过数据对两种措施进行对比。现假设某通风巷道为采区主要进风巷道，为锚喷支护，其断面为7.4m2,长度500.0m,通风阻力系数按其通过风量为60.0m3/s,风速已经达到8.lm/s,超过了规程的规定。分别采用扩大巷道断面新掘配风巷道两种方案，通过数据进行对比。如采用扩大断面方案，巷道风量为60.0m3/s,计算结果见下表：如采用增加配风巷道的方案，由于配风巷道起到了分风作用，原始巷道与配风巷的风量进行了自然分配，增

7、加配分风巷后，计算结果见下表：五、结论対于深部接续的矿井，其上部风路通常采用原有巷道，这些巷道有时不能满足通风要求。通过以上数据对比可以看出，增设配风巷道对于降低巷道通风阻力较明显，可得出以下结论：1、在新水平、新釆区设计时，其断面设计己经对通风进行了校核。2、对于已有通风巷道，在不能满足通风要求时，应优先考虑利用已有的其它巷道做为配风巷。3、在冇条件时，可考虑新掘一条配风巷。4、如无配风巷可用，在无新掘配风巷的条件下可考虑扩人巷道断面。此外，巷道降低摩擦