莒山矿ZF115 工作面回采巷道通风阻力测定分析

崔李伟

（山西兰花集团莒山煤矿有限公司，山西 晋城 048002）

井工开采时各巷道风量及节点风阻变化会直接影响各用风点风量，甚至影响整个通风系统运行[1-2]。分析掌握井下巷道风阻分布情况，从而判定通风条件是否满足现场需要，对确保通风系统高效运行具有重要意义[3-6]。莒山矿3 号煤通风系统已经构建超过15年，为提升矿井通风效果，需对井下通风系统进行系统评定。文中即以莒山矿ZF115 工作面为工程背景，采用现场实测法对回采巷道通风阻力测定。

1 工程概况

莒山矿采用斜井开拓，主采3 号煤层，为低瓦斯矿井。 ZF115 工作面开采 3 号煤， 厚度5.51~6.16m，平均厚5.83 m，夹杂2~3 层矸石，煤层赋存较为稳定，埋深平均120 m。ZF115 采面设计走向、倾向长分别为1 180 、215 m，采用双巷布置形式、U 型通风，即为运输顺槽进风、轨道顺槽回风。采面回采巷道支护均采用断面均为梯形（上宽2.7 m、下宽 3.5 m、巷高 2.25 m），净断面为 6.98 m2，采用工字钢架棚支护方式。

采面通风线路为:

进风路线：进风斜井→集中材料运输巷→北大巷→5 号通风联络巷→ZF115 工作面轨道顺槽→ZF115 工作面。

回风路线：ZF115 工作面→ZF115 工作面皮带顺槽→回风联络巷→采区集中回风巷→回风斜井→地面。

进风路线：进风斜井→一采区进风巷→一采区集中运输巷→-ZF115 运输顺槽-→ZF115 工作面。

回风路线：ZF115 工作面→ZF115 轨道顺槽→一采区回风巷-→总回风巷→回风立井→地面。

2 采面回采巷道风阻测量

2.1 测量仪器

本次通风阻力测定选用的仪器包括有手动秒表、快速风表、卷尺及CZC5 通风阻力测试仪。将CZC5 检测仪布于井口，用以监测井口大气压力变化情况；其他的测量仪器按照测点布置情况进行风量值测定，尽可能增加测量速度从而降低大气压变化造成测量结果有较大误差[7-8]。

风量测定时，选用一稳定位置作为测量基准点，在该基准点上布置测量仪器每隔30s 自动测量并记录数据，测量结束后将数据导入到计算机内进行分析。安装预先设定的测量线路在巷道内选择测点，待仪器上数值变化幅度可忽略时记录该测点编号、实时风速、支护参数及巷道断面大小。

2.2 通风阻力测定分析

2.2.1 运输顺槽通风阻力测定分析

对ZF115 工作面运输顺槽测定的数据进行分析，计算得到运输顺槽通风系统风阻为960.5 Pa，具体各测点通风阻力变化情况见图1。

图1 运输顺槽通风阻力测定情况

图1 中19~31 号测点为运输顺槽断面积5.7 m2区段，长度约485 m，平均风速约4.06 m/s、平均风量约588 m3/min，通风阻力为368 Pa；31~37 号测点为轨道顺槽断面积约为6.2 m2区段，该段长度865 m、平均风速3.25 m/s，顺槽风量平均1 209 m3/min，通风阻力为592.5 Pa。上述2 个区段为采面运输顺槽通风高阻区。

2.2.2 轨道顺槽通风阻力测定分析

对ZF115 工作面轨道顺槽测定的数据进行分析，计算得到运输顺槽通风系统风阻为946.3 Pa，具体各测点通风阻力变化情况见图2。

图2 轨道顺槽通风阻力测定情况

图2 中56~63 号测点为轨道顺槽断面积5.6 m2区段，该区段长度为915 m，风速平距3.15 m/s，风量平均1 058.4 m3/min，通风阻力平均358 Pa；同样63~66 号测点为运输顺槽断面积6.4 m2区段，该区段长度470 m，风速平均2.80 m/s，风量平均1 075.2 m3/min，通风阻力平均588.3 Pa。上述2 个区段为轨道顺槽通风高阻区段。

3 通风阻力分布分析

3.1 回采巷道风阻分布

对莒山矿ZF115 轨道顺槽、运输顺槽按照进风、回风段及用分段进行划分，为了便于直观的掌握回采巷道通风阻力分布情况，分别设定轨道顺槽、运输顺槽为用风段。依据现场测定结果，具体得到采面轨道顺槽、运输顺槽风阻分布情况，具体见表1。

表1 轨道顺槽、运输顺槽通风阻力分布

从表1 看出，ZF115 工作面运输顺槽、轨道顺槽是通风线路中通风阻力高阻段，上述2 段风阻占总风阻比值分别为32.24%、31.33%。主要由于运输顺槽、轨道顺槽内有较多的机械设备，加之顺槽断面积出现一定的变化所致。总体来说，ZF115 工作面回采巷道通风阻力分布较为合理。

3.2 有效风量率

工作面有效通风量率可通过下式计算[9]：

式中：Pe为有效风量率，100%；Qe为采面有效风量，m3/min；Qr为采面总风量，m3/min。

根据现场实测结果，取Qe= 998.4 m3/min、Qr=1 209 m3/min，计算得到有效风量率为88.9%，超出矿井通风管理规程规定值85%，表明采用通风效果较好。

4 结 论

采用现场实测法对ZF115 工作面轨道顺槽、运输顺槽通风阻力进行测定，并分析了进风段、回风段风阻分布特点，具体取得如下主要结论：

1）为了实现对ZF115 工作面回采巷道通风阻力进行测定，选择2 条测定路线，即为采面上部进风路线、下部回风路线，共计布置76 个测点。总结、分析测定数据发现，采面运输顺槽、轨道顺槽通风阻力分别为960.5 Pa、946.3 Pa，2 段均为通风线路中的高阻段。

2）通过分析通风线路风阻发现，采面通风系统风阻分布较为合理；计算得到采面有效通风率为88.9%，超过通风规程要求的85%规定值，采面通风效率较高。

3）从测定数据分析结果看出，运输顺槽、轨道顺槽风阻占总风阻分别为32.24%、31.33%，因此降低上述两高阻段风阻是降低矿井总风阻的关键，不仅使得通风系统处于良好状态而且可降低通风费用。