礦井通風係統網絡解算
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1 、利用回路法進行通風網絡解算與調節
通風網絡回路能量平衡方程的矩陣形式如式（1）所示：
{C}<!--[if gte vml 1]> {C}<!--[endif]-->{C}<!--[if gte mso 9]> （1）
節點風量平衡方程的矩陣形式如式（2）所示：
{C}<!--[if gte vml 1]> <!--[endif]--><!--[if gte mso 9]> （2）
對給定的通風網絡，其獨立的回路矩陣C是已知的，若所有的風阻、風機特性曲線和自然風壓已知，則方程（1）中隻有獨立分支（即餘樹枝）的風量未知。由於（1）中議程的個數N等於獨立分支個數N，N=n-m+1，因此方程（1）有定解。當獨立分支風量計算出來後，由（2）式可計算出所有分支的風量。這種以自然的風網結構和分支風阻求解風網內風量的自然分配的，稱為自然分風的計算。
而實際生產中，井下各用風地點的風量須按照需風量供給。而風量的自然分配一般不可能正好滿足全部需風要求，因此需要進行風量調節。假設在風網的每條分支中增加一個待求的風壓調節量{C}<!--[if gte vml 1]> {C}<!--[endif]-->{C}<!--[if gte mso 9]> 。當{C}<!--[if gte vml 1]> {C}<!--[endif]-->{C}<!--[if gte mso 9]> 時，表示分支i需增阻調節；當{C}<!--[if gte vml 1]> {C}<!--[endif]-->{C}<!--[if gte mso 9]> ≈0時，不需要調節；當{C}<!--[if gte vml 1]> {C}<!--[endif]-->{C}<!--[if gte mso 9]> 時，需減阻或增能調節。設調節量列向量{C}<!--[if gte vml 1]> {C}<!--[endif]-->{C}<!--[if gte mso 9]> ，則（1）式可改寫為：
{C}<!--[if gte vml 1]> {C}<!--[endif]-->{C}<!--[if gte mso 9]> （3）
若通風網絡中所有獨立分支的風量都可由用風地點的需風量確定，則式（3）中隻有調節量待求，為一線性方程組。由於未知量個數為n，而方程個數為N=n-m+1，即n<N，因此（3）式為非定解問題。增加一定的目標函數後，可將其轉化為線性規劃問題。若人為限定為我所用安設位置，使待求的調節量個數正好等於N，也可將其簡化為定解問題。這種風量已知，求解各分支調節量的過程即為風量調節計算。
2 、通風網絡解算的數學模型
由式（1），設
<!--[if gte vml 1]> <!--[endif]--> <!--[if gte mso 9]> （4）
由於此式為非線性方程組，隻能采用迭代法進行求解。
設第k次迭代後的風量近似值為，將式（4）用泰勒級數展開並忽略二次以上微分項得
<!--[if gte vml 1]> <!--[endif]--> <!--[if gte mso 9]> （5）
<!--[if gte vml 1]> <!--[endif]--> <!--[if gte mso 9]> （6）
式中，<!--[if gte vml 1]> <!--[endif]--><!--[if gte mso 9]> ，為獨立回路風量的修正值列向量；<!--[if gte vml 1]> <!--[endif]--><!--[if gte mso 9]> 為雅可比矩陣，
<!--[if gte vml 1]> <!--[endif]--> <!--[if gte mso 9]> （7）
<!--[if gte vml 1]> <!--[endif]--> <!--[if gte mso 9]> （8）
第k+1次迭代後的風量可由下式計算
{C}<!--[if gte vml 1]> {C}<!--[endif]-->{C}<!--[if gte mso 9]> （9）
上述式（6）和式（9）即為牛頓法解算通風網絡的迭代計算模型。
若雅可比矩陣具有對角線優勢，即
<!--[if gte vml 1]> <!--[endif]--> <!--[if gte mso 9]> ，i=1，2，…，N （10）
則可略去雅可比矩陣的非對角元素，（6）式可簡化為
<!--[if gte vml 1]> <!--[endif]--> <!--[if gte mso 9]> ，i=1，2，…，N （11）
式（11）即為克勞斯（H.Cross）近似試算法的計算公式，也有的稱其為斯考德-恒斯雷（Scott-Hinsley）法。
使用上述兩種迭代算法解算通風網絡，一般要經過以下步驟：
a 繪製通風網路圖，風流方向。
b 輸入網絡結構及數據。
c 選擇獨立回路，確定獨立回路的分支構成。
d 擬定初始風量。通常，先給餘樹邊賦一組初值勤，再計算各樹枝初始風量。擬定的初始風量應盡量接近真實峋是，以加快計算速度。
e 計算修正風量。
使用牛頓法時由（6）式計算出各獨立回路的風量修正值，然後用（9）式對獨立分支的風量進行修正，再用（2）式計算所有分支的新風量。
使用克勞斯法時，可用（11）分別計算各回路的風量修正值。當計算出一個回路的風量修正值<!--[if gte vml 1]> <!--[endif]--><!--[if gte mso 9]> 後，立即對該回咱所有分支的風量行修正，以加快收斂速度。
f 檢查精度是否滿足要求。
第計算完一次所有分支的修正風量，稱為迭代一次。每次迭代後應判斷計算結果是否已滿足給定的精度，即檢查是否滿足
<!--[if gte vml 1]> <!--[endif]--> <!--[if gte mso 9]> ，1≤i≤N （12）
若上式已滿足，迭代計算終止。否則，轉第5步繼續迭代。精度<!--[if gte vml 1]> <!--[endif]--><!--[if gte mso 9]> 根據需要，人為給定，一般取0.01～0 .001m3 /s。
3 、采用固定數學03manbetx 法模擬解算通風網絡風量現狀
以礦井通風係統現狀模擬計算礦井風量如下表1：
表1 通風係統技術改造前礦井各用風點的風量對比表
|
用風點 |
實測風量 |
計算風量 |
備注 |
|||
|
m3/s |
m3/min |
m3/s |
m3/min |
|||
|
進風井 |
主井 |
|
620 |
10.5 |
630.0 |
進風井 |
|
副井 |
|
750 |
12.53 |
751.8 |
進風井 |
|
|
排矸井 |
|
2269 |
40.52 |
2261.4 |
進風井 |
|
|
主要巷道 |
二水平石門副巷 |
|
1200 |
19.48 |
1168.6 |
進風大巷 |
|
二水平主石門 |
|
2860 |
48.18 |
2891.0 |
進風大巷 |
|
|
三水平膠帶巷 |
|
|
3.99 |
239.6 |
掘進巷 |
|
|
軌暗材料巷 |
|
2470 |
41.24 |
2474.2 |
進風巷 |
|
|
煤柱集軌巷 |
|
|
19.73 |
1183.9 |
按回風計算 |
|
|
煤柱集運巷 |
|
1070 |
19.22 |
1153.4 |
進風巷 |
|
|
二采軌道石門 |
|
1880 |
32.75 |
1965.2 |
按回風計算 |
|
|
二 采 區 |
22505 麵進風 |
|
530 |
8.82 |
529.4 |
回采麵 |
|
22507 運輸巷 |
|
150 |
2.21 |
132.6 |
掘進巷 |
|
|
22507 軌道巷 |
|
130 |
0.59 |
35.1 |
掘進巷 |
|
|
22506 麵運輸聯巷 |
|
500 |
8.30 |
498.0 |
聯絡巷 |
|
|
22506 麵軌道聯巷 |
|
220 |
3.00 |
180.0 |
聯絡巷 |
|
|
22503 運輸聯絡巷 |
|
240 |
3.43 |
206.1 |
聯絡巷 |
|
|
22503 軌道聯絡巷 |
|
250 |
3.34 |
200.7 |
聯絡巷 |
|
|
煤柱采區 |
煤7工作麵進風 |
|
520 |
8.52 |
511.3 |
備用麵 |
|
煤6麵軌道聯絡巷 |
|
220 |
3.35 |
200.9 |
聯絡巷 |
|
|
煤6麵運輸聯絡巷 |
|
210 |
7.05 |
422.9 |
聯絡巷 |
|
|
煤5麵軌道聯絡巷 |
|
210 |
聯絡巷 |
|||
|
硐室及其它巷道 |
火藥庫 |
|
80 |
1.51 |
90.7 |
硐室 |
|
西河變、泵房 |
|
200 |
3.34 |
200.4 |
硐室 |
|
|
中央變、泵房 |
|
240 |
3.04 |
182.5 |
硐室 |
|
|
石門正頭 |
|
100 |
1.67 |
100.2 |
|
|
|
|
|
實測數據與模擬風量基本吻合 |
誤差在5%內 |
|||
據表3現狀模擬計算結果如下：西河風井回風風量 3643.2 m3 /min，外部漏風 2.02m3 /s（ 121.2 m3 /min）。
那麼，礦井總風量為3643.2+121.2= 3764.4m3 /min（ 62.74m3 /s）。
4 、采用固定數學03manbetx 法模擬解算通風網絡阻力現狀（見表2）：以礦井通風係統現狀模擬計算礦井阻力分布
表2 通風係統改造前通風阻力分布表
|
名稱 |
摩擦阻力係數 |
長度 |
周長 |
麵積 |
風阻 |
風量 |
阻力 |
風速 |
|
|
1 |
排矸井筒上部 |
0.004 |
230 |
11 |
8 |
0.0198 |
43.2 |
36.9 |
5.4 |
|
2 |
排矸井筒下部 |
0.004 |
570 |
12.9 |
11 |
0.0222 |
43.2 |
41.3 |
3.9 |
|
3 |
排矸井筒下部 |
0.004 |
20 |
12.9 |
11 |
0.0008 |
41.5 |
1.3 |
3.8 |
|
4 |
排矸井底繞道 |
0.004 |
100 |
12.9 |
11 |
0.0039 |
41.5 |
6.7 |
3.8 |
|
5 |
排矸井底繞道 |
0.004 |
10 |
12.9 |
11 |
0.0004 |
26.8 |
0.3 |
2.4 |
|
6 |
西大巷 |
0.007 |
48 |
12.9 |
11 |
0.0033 |
41 |
5.5 |
3.7 |
|
7 |
西大巷 |
0.008 |
8 |
12.9 |
11 |
0.0006 |
34.8 |
0.8 |
3.2 |
|
8 |
西大巷 |
0.008 |
31 |
12.9 |
11 |
0.0024 |
36.5 |
3.2 |
3.3 |
|
9 |
西大巷 |
0.008 |
62 |
12.9 |
11 |
0.0048 |
43.4 |
9.1 |
3.9 |
|
10 |
西大巷 |
0.008 |
153 |
12.9 |
11 |
0.0119 |
48.2 |
27.6 |
4.4 |
|
11 |
二水平石門繞道 |
0.008 |
70 |
9.6 |
6 |
0.0248 |
48.2 |
57.5 |
8 |
|
12 |
二水平主石門 |
0.008 |
50 |
9.1 |
5.5 |
0.022 |
48.2 |
51.1 |
8.8 |
|
13 |
二水平主石門 |
0.008 |
175 |
11.4 |
8.5 |
0.0259 |
48.2 |
60.2 |
5.7 |
|
14 |
二水平主石門 |
0.008 |
550 |
11.4 |
8.5 |
0.0815 |
51.4 |
215 |
6 |
|
15 |
二水平主石門 |
0.008 |
353 |
11.4 |
8.5 |
0.0523 |
52 |
141.1 |
6.1 |
|
16 |
軌暗繞道 |
0.007 |
12 |
9.1 |
5.5 |
0.0046 |
57.4 |
15.2 |
10.4 |
|
17 |
軌暗材料巷 |
0.007 |
330 |
13.5 |
12 |
0.0181 |
58.2 |
61.1 |
4.8 |
|
18 |
軌暗材料巷 |
0.008 |
4 |
13.5 |
12 |
0.0003 |
59.9 |
0.9 |
5 |
|
19 |
軌暗材料巷 |
0.008 |
26 |
13.5 |
12 |
0.0016 |
40.2 |
2.6 |
3.3 |
|
20 |
軌暗材料巷 |
0.008 |
44 |
13.5 |
12 |
0.0028 |
39.7 |
4.3 |
3.3 |
|
21 |
軌暗材料巷 |
0.008 |
19 |
10.3 |
7 |
0.0046 |
25.7 |
3 |
3.7 |
|
22 |
軌暗材料巷 |
0.008 |
40.5 |
12.3 |
10 |
0.004 |
33.6 |
4.5 |
3.4 |
|
23 |
軌暗材料巷 |
0.008 |
10 |
12.3 |
10 |
0.001 |
32.8 |
1.1 |
3.3 |
|
|
進風段 |
合計 |
2916 |
|
|
|
合計 |
750.3 |
|
|
24 |
二采軌道石門 |
0.008 |
220 |
12.9 |
11 |
0.0171 |
32.8 |
18.3 |
3 |
|
25 |
二采軌道石門 |
0.008 |
20 |
9.7 |
6.2 |
0.0065 |
23.9 |
3.7 |
3.9 |
|
26 |
二采軌道石門 |
0.008 |
194 |
12 |
9.5 |
0.0218 |
23.9 |
12.5 |
2.5 |
|
27 |
二采軌道石門 |
0.008 |
4 |
11 |
8 |
0.0007 |
23.9 |
0.4 |
3 |
|
28 |
二采軌道石門 |
0.008 |
99 |
12 |
9.5 |
0.0111 |
23.9 |
6.4 |
2.5 |
|
29 |
二采軌道暗斜井 |
0.008 |
118 |
11.7 |
9 |
0.0152 |
23.9 |
8.7 |
2.7 |
|
30 |
二采軌道石門 |
0.008 |
58 |
12.5 |
10.2 |
0.0054 |
23.6 |
3 |
2.3 |
|
31 |
二采軌道石門 |
0.008 |
41 |
12.5 |
10.2 |
0.0038 |
22.6 |
2 |
2.2 |
|
32 |
二采軌道石門 |
0.008 |
20 |
12.5 |
10.2 |
0.0019 |
21.8 |
0.9 |
2.1 |
|
33 |
二采軌道石門 |
0.008 |
173.5 |
12.5 |
10.2 |
0.0163 |
21.2 |
7.3 |
2.1 |
|
34 |
二采軌道石門 |
0.008 |
152 |
12.5 |
10.2 |
0.0143 |
19 |
5.1 |
1.9 |
|
35 |
二采軌道石門 |
0.008 |
106 |
12.5 |
10.2 |
0.01 |
18.4 |
3.4 |
1.8 |
|
36 |
二采軌道石門 |
0.008 |
228 |
12.5 |
10.2 |
0.0214 |
15.4 |
5.1 |
1.5 |
|
37 |
二采軌道石門 |
0.011 |
105 |
13.2 |
10 |
0.15 |
12 |
21.5 |
1.2 |
|
38 |
二采軌道石門 |
0.011 |
343 |
13.2 |
10 |
0.0496 |
8.6 |
3.7 |
0.9 |
|
39 |
二采軌道石門 |
0.013 |
25 |
10.6 |
6.5 |
0.0126 |
8.3 |
0.9 |
1.3 |
|
40 |
22507 進風 |
0.013 |
143.2 |
11.6 |
7.8 |
0.0456 |
8.3 |
3.1 |
1.1 |
|
41 |
22507 進風 |
0.035 |
96 |
14.4 |
12 |
0.028 |
8.3 |
1.9 |
0.7 |
|
42 |
22507 進風 |
0.013 |
145.2 |
11.2 |
7.3 |
0.0545 |
8.3 |
3.8 |
1.1 |
|
43 |
22507 進風 |
0.008 |
4 |
9 |
4.6 |
0.0029 |
8.3 |
0.2 |
1.8 |
|
44 |
22507 進風 |
0.013 |
58 |
11.2 |
7.3 |
0.0218 |
8.3 |
1.5 |
1.1 |
|
45 |
二采集運巷 |
0.015 |
34 |
10.6 |
6.5 |
0.0197 |
18.1 |
6.4 |
2.8 |
|
46 |
二采集運巷 |
0.015 |
62 |
10.6 |
6.5 |
0.0359 |
18.7 |
12.5 |
2.9 |
|
47 |
二采集運巷 |
0.015 |
10 |
10.6 |
6.5 |
0.0058 |
19 |
2.1 |
2.9 |
|
48 |
二采集運巷 |
0.015 |
45 |
10.6 |
6.5 |
0.0261 |
10.9 |
3.1 |
1.7 |
|
49 |
二采集運巷 |
0.015 |
34 |
10.6 |
6.5 |
0.0197 |
21.2 |
8.8 |
3.3 |
|
50 |
二采集運巷 |
0.015 |
128 |
10.6 |
6.5 |
0.0742 |
21.2 |
33.3 |
3.3 |
|
51 |
二采集運巷 |
0.015 |
26 |
10.6 |
6.5 |
0.0151 |
21.2 |
6.8 |
3.3 |
|
52 |
二采集運巷 |
0.015 |
130 |
10.6 |
6.5 |
0.0753 |
21.8 |
35.7 |
3.3 |
|
53 |
二采集運巷 |
0.015 |
146 |
10.6 |
6.5 |
0.0846 |
23.9 |
48.4 |
3.7 |
|
54 |
二采集運巷 |
0.015 |
95 |
10.6 |
6.5 |
0.055 |
32.4 |
57.7 |
5.0 |
|
55 |
二采集運巷 |
0.015 |
330 |
10.6 |
6.5 |
0.1912 |
32.8 |
205.1 |
5.0 |
|
56 |
二采集運巷 |
0.01 |
43 |
9.9 |
6.5 |
0.0156 |
33.5 |
17.5 |
5.2 |
|
57 |
防水閘門 |
0.01 |
2 |
8.1 |
3.8 |
0.003 |
33.5 |
3.3 |
8.8 |
|
58 |
二采集運巷 |
0.015 |
15 |
10.6 |
6.5 |
0.0087 |
33.5 |
9.7 |
5.2 |
|
|
用風段 |
合計 |
3453 |
|
|
|
合計 |
563.8 |
|
|
59 |
皮暗斜井聯巷 |
0.009 |
50 |
8.3 |
4.5 |
0.0409 |
37.3 |
56.7 |
8.3 |
|
60 |
皮暗斜井聯巷 |
0.008 |
26 |
11.7 |
9 |
0.0033 |
37.8 |
4.8 |
4.2 |
|
61 |
皮暗斜井聯巷 |
0.008 |
14 |
11 |
8 |
0.0024 |
41.8 |
4.2 |
5.2 |
|
62 |
東總回 |
0.009 |
20 |
10.3 |
7 |
0.0054 |
62.8 |
21.4 |
9.0 |
|
63 |
東總回測風站 |
0.009 |
4 |
9.6 |
5.3 |
0.0023 |
62.8 |
9.1 |
11.9 |
|
64 |
東總回 |
0.009 |
130 |
10.3 |
7 |
0.0352 |
62.8 |
138.8 |
9.0 |
|
65 |
東總回 |
0.009 |
646 |
10.3 |
7 |
0.1749 |
64.3 |
723.6 |
9.2 |
|
66 |
東總回 |
0.013 |
50 |
8.7 |
5 |
0.0453 |
64.3 |
187.6 |
12.9 |
|
67 |
東回繞道 |
0.008 |
40 |
12.9 |
11 |
0.0031 |
42.2 |
5.5 |
3.8 |
|
68 |
西河風井 |
0.008 |
60 |
12.3 |
10 |
0.0059 |
45.5 |
12.3 |
4.6 |
|
69 |
西河風井 |
0.009 |
50 |
9.9 |
6.5 |
0.0163 |
67.7 |
74.6 |
10.4 |
|
70 |
西河風井 |
0.008 |
130 |
11.2 |
8.2 |
0.0211 |
67.7 |
96.4 |
8.3 |
|
71 |
西河風井 |
0.008 |
200 |
11 |
8 |
0.0345 |
67.7 |
157.8 |
8.5 |
|
72 |
西河風井 |
0.008 |
10 |
11 |
8 |
0.0017 |
69 |
8.2 |
8.6 |
|
73 |
風硐 |
0.004 |
132 |
10.8 |
7.6 |
0.0129 |
70.3 |
64 |
9.3 |
|
|
回風段 |
合計 |
1562 |
|
|
|
合計 |
1565 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
74 |
主扇--2920 |
0.003 |
10 |
13.2 |
10 |
-0.5819 |
70.3 |
-2879 |
7 |
表 3 通風阻力統計表
|
風路分段（采區） |
|
風路長度（ m ） |
|
阻力（ pa ） |
現狀比例 |
正常比例 |
|
進風段 |
合計 |
2916 |
合計 |
750.3 |
26.06% |
30% |
|
用風段 |
合計 |
3453 |
合計 |
563.8 |
19.58% |
40% |
|
回風段 |
合計 |
1562 |
合計 |
1565 |
54.36% |
30% |
|
合計 |
|
|
|
<!--[if supportFields]> =SUM(ABOVE) 2879.1 <!--[if supportFields]> |
|
|
這裏計算的僅沿程阻力，礦井總阻力應為沿程阻力與局部阻力之和，所以還必須計算礦井局部阻力。根據《01manbetx 》對局部阻力的計算原則，一般礦井局部阻力取礦井沿程阻力的10-15%，這裏取12%，那麼礦井局部阻力應為：2879.1×12%=345.5Pa。
所以礦井總阻力應為：2879.1+345.5=3224.6 Pa，即礦井通風總阻力為3224.6Pa=329 mmH2O
5 、計算礦井模擬等級孔
按照通風等級孔計算公式
A= 0.38Q /{C}<!--[if gte vml 1]> <!--[endif]--><!--[if gte mso 9]>
式中：A—礦井通風等級孔，m2
Q —井巷中通過的風量，m3/s
h —井巷通風阻力， mmH2O
代入相關參數得：A= 0.38Q/{C}<!--[if gte vml 1]> <!--[endif]--><!--[if gte mso 9]>
=0.38 ×62.74÷{C}<!--[if gte vml 1]> <!--[endif]--><!--[if gte mso 9]>
=0.38 ×62.74÷18.14
=1.314 （ m2 ）
據礦井提供的有關數據以及 2012年4月20日 通風區測風記錄參數：西河風井總回風量 3820.4 m3 /min（ 63.67 m3 /s）、負壓為3281pa，則可計算出礦井等級孔 1.344M2 。礦井實測參數與模擬參數比，見表4如下：
表4 礦井模擬參數與實測參數比較表
|
礦井風量（M3/min） |
負壓（pa） |
等級孔(M2) |
|||
|
模擬計算 |
實測風量 |
模擬計算 |
實測 |
模擬計算 |
實測計算 |
|
3764.4 |
3820.4 |
3225 |
3281 |
1.314 |
1.323 |
比較通風係統的現狀模擬計算的結果與實際測風數據誤差均在5%以內（部分在5%以上），與實際情況基本吻合，可在此計算基礎上進行通風係統優化方案的模擬。
礦井通風係統阻力分布的區段劃分原則是依據“風流進、出采區的點的前和後”進行劃分的（即風流入采區點之前的為進風段，入采區到出采區的點為用風段，出采區點到風洞為回風段）。
6. 通風係統改造前礦井通風係統及通風網絡圖（見下圖）
7 、礦井通風網絡存在的問題
通過以上計算，可03manbetx 目前礦井通風網絡存在的問題：
⑴通風係統的阻力主要集中在回風段，阻力很大（1565Pa，占54.36%），用風段的阻力最小（563.8Pa，占19.58%）, 進風段的阻力（750.3Pa，占26.06%）接近於正常比例30%。
⑵通風係統中回風段阻力大的主要原因是總回風巷道的有效通風斷麵小，造成巷道風速大，甚至部分巷道風速超限，導致回風係統對主要通風機的能耗過大。同時，通風係統總阻力3176Pa，不符合《煤礦井工開采通風技術條件》（AQ1028-2006）規定的礦井通風係統風量3000 - 5000m3 /min，係統的通風阻力<2000Pa的要求。通風等級孔約 1.3m2 不足 1.4m2 ，礦井處於通風較困難時期。礦井通風係統技術改造勢在必行。
⑶《01manbetx 》中對不同用途巷道的風速有不同規定，因此對風速超限的巷道也要進行適度的擴巷，以降低該巷道對能量消耗。一般的降低巷道風速的兩種方法：一是新掘並聯巷道；二是對現在的回風大巷進行擴巷。根據董家河礦通風係統的現況，對現回風大巷進行擴巷比較符合實際情況，同時加快北咀風井與二采石門延伸巷掘進進程並盡快貫通，將北咀風井暫作進風以增加二采區延伸的幾個采掘麵的風量，待二期工程變作礦井總回風巷。
<!--[if gte vml 1]> <!--[endif]--> 通風係統改造前通風係統圖
<!--[if gte vml 1]> <!--[endif]--> <!--[if gte mso 9]>
1 、擴巷降阻及增加風量方案
技術改造方案主要是針對通風係統存在的問題，在滿足通風係統中各用風點的風量要求的情況下，確定回風擴巷標準及增大或新掘並聯回風巷道，同時貫通北咀井筒與二采石門延伸巷，使礦井通風阻力降低，同時也滿足《01manbetx 》中對巷道風速的規定。擴巷的情況如下：“東總回”至“西河風井”段的巷道需要擴大至 10m2 的有效通風斷麵，“22503麵軌道巷”與“二采集運大巷”的交彙點至“東總回”處的巷道需要擴大至 8m2 的有效通風斷麵，同時還需要對二水平主石門及其繞道、軌暗繞道等部分風速超限的巷道擴巷，使其風速滿足《01manbetx 》的要求，同時加快了礦井二采石門延伸巷與北咀風井的貫通，增加二采區風量。
2 、技術改造後1期工程實施後礦井通風網絡解算
⑴回風係統進行擴巷及並聯回風巷道的風量模擬計算
采用固定數學03manbetx 法模擬解算礦井1期技改後的網絡風量分配見下表5：
表5 擴巷技改後各用風點的風量對比表
|
用風點 |
實測風量 |
計算風量 |
備注 |
|||
|
m3/s |
m3/min |
m3/s |
m3/min |
|||
|
進風井 |
主井 |
|
630 |
10.57 |
634.2 |
進風井筒 |
|
副井 |
|
911 |
15.90 |
954.2 |
進風井筒 |
|
|
排矸井 |
|
2620 |
43.51 |
2610.5 |
進風井筒 |
|
|
北咀立風井 |
|
1020 |
17.28 |
1037.4 |
進風井筒 |
|
|
主要巷道 |
二水平主石門副巷 |
|
1200 |
19.64 |
1178.2 |
進風大巷 |
|
二水平主石門 |
|
2860 |
48.58 |
2914.7 |
進風大巷 |
|
|
三采膠帶巷 |
|
366 |
6.2 |
366.5 |
回風大巷 |
|
|
軌暗材料巷 |
|
2470 |
41.45 |
2487.2 |
進風大巷 |
|
|
煤柱集軌巷 |
|
1217 |
20.28 |
1217.1 |
按回風計算 |
|
|
煤柱集運巷 |
|
1070 |
19.11 |
1146.8 |
煤柱采區回風大巷 |
|
|
二采軌道石門 |
|
1880 |
34.30 |
2057.9 |
按回風計算 |
|
|
二采區 |
22505 麵進風 |
|
630 |
10.49 |
629.9 |
回采麵 |
|
22507 運輸巷 |
|
180 |
2.91 |
174.5 |
掘進巷 |
|
|
22507 軌道巷 |
|
250 |
4.13 |
248.1 |
掘進巷 |
|
|
22506 麵運輸聯巷 |
|
500 |
8.18 |
491.1 |
聯絡巷 |
|
|
22506 麵軌道聯巷 |
|
260 |
2.96 |
177.6 |
聯絡巷 |
|
|
22503 運輸聯絡巷 |
|
280 |
3.39 |
203.4 |
聯絡巷 |
|
|
22503 軌道聯絡巷 |
|
300 |
3.30 |
297.9 |
聯絡巷 |
|
|
煤柱采區 |
煤7工作麵進風 |
|
620 |
8.49 |
509.3 |
備采麵 |
|
煤6麵軌道聯絡巷 |
|
320 |
3.34 |
200.1 |
聯絡巷 |
|
|
煤6麵運輸聯絡巷 |
|
280 |
9.35 |
561 |
聯絡巷 |
|
|
煤5麵軌道聯絡巷 |
|
280 |
聯絡巷 |
|||
|
硐室及其它巷道 |
火藥庫 |
|
86 |
1.23 |
74.1 |
硐室 |
|
西河變、泵房 |
|
210 |
3.34 |
200.4 |
硐室 |
|
|
中央變、泵房 |
|
260 |
4.05 |
243.5 |
硐室 |
|
|
石門正頭 |
|
110 |
1.67 |
100.2 |
硐室 |
|
|
|
|
實測數據與模擬基本相符 |
誤差基本在5%之內 |
|||
模擬計算結果如下：西河風井總回風 5236.4 m3 /min（ 87.27 m3 /s），外部漏風 2.12m3 /s（ 127.2 m3 /min）。那麼，礦井總回風量即為5236.4+127.2= 5363.6m3 /min（ 89.39m3 /s）。
⑵擴巷並聯巷道後的通風係統阻力模擬分布
礦井的通風係統阻力分布的區段劃分原則和前敘“礦井通風係統阻力分布”中原則相同。則擴巷後礦井阻力分布表見表6：
表 6 擴巷改造後通風阻力分布表
|
名稱 |
摩擦阻力係數 |
長度 |
周長 |
有效通風斷麵 |
風阻 |
風量 |
阻力 |
風速 |
|
|
1 |
排矸井上部 |
0.004 |
230 |
11 |
8 |
0.0198 |
43.5 |
37.5 |
5.4 |
|
2 |
排矸井下部 |
0.004 |
570 |
12.9 |
11 |
0.0222 |
43.5 |
41.9 |
4 |
|
3 |
排矸井下部 |
0.004 |
20 |
12.9 |
11 |
0.0008 |
41.8 |
1.4 |
3.8 |
|
4 |
排矸井底繞道 |
0.004 |
100 |
12.9 |
11 |
0.0039 |
41.8 |
6.8 |
3.8 |
|
5 |
排矸井底繞道 |
0.004 |
10 |
12.9 |
11 |
0.0004 |
27 |
0.3 |
2.5 |
|
6 |
西大巷 |
0.007 |
48 |
12.9 |
11 |
0.0033 |
41.3 |
5.6 |
3.8 |
|
7 |
西大巷 |
0.008 |
8 |
12.9 |
11 |
0.0006 |
35.1 |
0.8 |
3.2 |
|
8 |
西大巷 |
0.008 |
31 |
12.9 |
11 |
0.0024 |
36.8 |
3.3 |
3.3 |
|
9 |
西大巷 |
0.008 |
62 |
12.9 |
11 |
0.0048 |
43.8 |
9.2 |
4 |
|
10 |
西大巷 |
0.008 |
153 |
12.9 |
11 |
0.0119 |
48.6 |
28.1 |
4.4 |
|
11 |
二水平石門繞道 |
0.008 |
70 |
9.6 |
6 |
0.0248 |
48.6 |
58.5 |
8.1 |
|
12 |
二水平主石門 |
0.008 |
50 |
9.1 |
5.5 |
0.022 |
48.6 |
51.9 |
8.8 |
|
13 |
二水平主石門 |
0.008 |
175 |
11.4 |
8.5 |
0.0259 |
48.6 |
61.2 |
5.7 |
|
14 |
二水平主石門 |
0.008 |
550 |
11.4 |
8.5 |
0.0815 |
51.8 |
218.5 |
6.1 |
|
15 |
二水平主石門 |
0.008 |
353 |
11.4 |
8.5 |
0.0523 |
52.4 |
143.5 |
6.2 |
|
16 |
軌暗繞道 |
0.007 |
12 |
9.1 |
5.5 |
0.0046 |
57.9 |
15.5 |
10.5 |
|
17 |
軌暗材料巷 |
0.007 |
330 |
13.5 |
12 |
0.0181 |
41.4 |
31 |
3.5 |
|
18 |
軌暗材料巷 |
0.008 |
4 |
13.5 |
12 |
0.0003 |
60.8 |
0.9 |
5.1 |
|
19 |
軌暗材料巷 |
0.008 |
26 |
13.5 |
12 |
0.0016 |
41.2 |
2.8 |
3.4 |
|
20 |
軌暗材料巷 |
0.008 |
44 |
13.5 |
12 |
0.0028 |
40.8 |
4.6 |
3.4 |
|
21 |
軌暗材料巷 |
0.008 |
19 |
10.3 |
7 |
0.0046 |
26.6 |
3.2 |
3.8 |
|
22 |
軌暗材料巷 |
0.008 |
40.5 |
12.3 |
10 |
0.004 |
35 |
4.9 |
3.5 |
|
|
|
合計 |
2906 |
|
|
|
合計 |
731.4 |
|
|
23 |
軌暗材料巷 |
0.008 |
10 |
12.3 |
10 |
0.001 |
34.2 |
1.2 |
3.4 |
|
24 |
二采軌道石門 |
0.008 |
220 |
12.9 |
11 |
0.0171 |
34.2 |
20.1 |
3.1 |
|
25 |
二采軌道石門 |
0.008 |
20 |
9.7 |
6.2 |
0.0065 |
25.5 |
4.2 |
4.1 |
|
26 |
二采軌道石門 |
0.008 |
194 |
12 |
9.5 |
0.0218 |
25.5 |
14.1 |
2.7 |
|
27 |
二采軌道石門 |
0.008 |
4 |
11 |
8 |
0.0007 |
25.5 |
0.4 |
3.2 |
|
28 |
二采軌道石門 |
0.008 |
99 |
12 |
9.5 |
0.0111 |
25.5 |
7.2 |
2.7 |
|
29 |
二采軌道暗斜井 |
0.008 |
118 |
11.7 |
9 |
0.0152 |
25.5 |
9.8 |
2.8 |
|
30 |
二采軌道石門 |
0.008 |
58 |
12.5 |
10.2 |
0.0054 |
25.1 |
3.4 |
2.5 |
|
31 |
二采軌道石門 |
0.008 |
41 |
12.5 |
10.2 |
0.0038 |
24.1 |
2.2 |
2.4 |
|
32 |
二采軌道石門 |
0.008 |
20 |
12.5 |
10.2 |
0.0019 |
23.2 |
1 |
2.3 |
|
33 |
二采軌道石門 |
0.008 |
173.5 |
12.5 |
10.2 |
0.0163 |
22.6 |
8.3 |
2.2 |
|
34 |
二采軌道石門 |
0.008 |
152 |
12.5 |
10.2 |
0.0143 |
20.4 |
5.9 |
2 |
|
35 |
二采軌道石門 |
0.008 |
106 |
12.5 |
10.2 |
0.01 |
18.2 |
3.3 |
1.8 |
|
36 |
二采軌道石門 |
0.008 |
228 |
12.5 |
10.2 |
0.0214 |
15.2 |
4.9 |
1.5 |
|
37 |
二采軌道石門 |
0.011 |
105 |
13.2 |
10 |
0.15 |
11.8 |
20.9 |
1.2 |
|
38 |
二采軌道石門 |
0.011 |
343 |
13.2 |
10 |
0.0496 |
8.5 |
3.6 |
0.9 |
|
39 |
二采軌道石門 |
0.013 |
25 |
10.6 |
6.5 |
0.0126 |
8.2 |
0.8 |
1.3 |
|
40 |
22506 進風 |
0.013 |
143.2 |
11.6 |
7.8 |
0.0456 |
8.2 |
3.1 |
1 |
|
41 |
22506 進風 |
0.035 |
96 |
14.4 |
12 |
0.028 |
8.2 |
1.9 |
0.7 |
|
42 |
22506 進風 |
0.013 |
145.2 |
11.2 |
7.3 |
0.0545 |
8.2 |
3.7 |
1.1 |
|
43 |
22506 進風 |
0.008 |
4 |
9 |
4.6 |
0.0029 |
8.2 |
0.2 |
1.8 |
|
44 |
22506 進風 |
0.013 |
58 |
11.2 |
7.3 |
0.0218 |
8.2 |
1.5 |
1.1 |
|
45 |
二采集運巷 |
0.015 |
34 |
10.6 |
6.5 |
0.0197 |
17.8 |
6.3 |
2.7 |
|
46 |
二采集運巷 |
0.015 |
62 |
10.6 |
6.5 |
0.0359 |
20.1 |
14.5 |
3.1 |
|
47 |
二采集運巷 |
0.015 |
10 |
10.6 |
6.5 |
0.0058 |
20.4 |
2.4 |
3.1 |
|
48 |
二采集運巷 |
0.015 |
45 |
10.6 |
6.5 |
0.0261 |
11.7 |
3.6 |
1.8 |
|
49 |
二采集運巷 |
0.015 |
34 |
10.6 |
6.5 |
0.0197 |
22.6 |
10.1 |
3.5 |
|
50 |
二采集運巷 |
0.015 |
128 |
10.6 |
6.5 |
0.0742 |
22.6 |
38 |
3.5 |
|
51 |
二采集運巷 |
0.015 |
26 |
10.6 |
6.5 |
0.0151 |
22.6 |
7.7 |
3.5 |
|
52 |
二采集運巷 |
0.015 |
130 |
10.6 |
6.5 |
0.0753 |
23.2 |
40.6 |
3.6 |
|
53 |
二采集運巷 |
0.015 |
146 |
10.6 |
6.5 |
0.0846 |
25.5 |
55 |
3.9 |
|
54 |
二采集運巷 |
0.015 |
95 |
10.6 |
6.5 |
0.055 |
33.9 |
63.1 |
5.2 |
|
55 |
二采集運巷 |
0.008 |
330 |
11.8 |
8 |
0.0607 |
34.2 |
71.2 |
4.3 |
|
56 |
二采集運巷 |
0.008 |
43 |
11 |
8 |
0.0074 |
34.9 |
9 |
4.4 |
|
57 |
防水閘門 |
0.008 |
2 |
11.8 |
8 |
0.0004 |
34.9 |
0.4 |
4.4 |
|
58 |
二采集運巷 |
0.008 |
15 |
11.8 |
8 |
0.0028 |
34.9 |
3.4 |
4.4 |
|
|
|
合計 |
3463 |
|
|
|
合計 |
447 |
|
|
59 |
皮暗斜井聯巷 |
0.008 |
50 |
11 |
8 |
0.0086 |
38.4 |
12.7 |
4.8 |
|
60 |
皮暗斜井聯巷 |
0.008 |
26 |
11.7 |
9 |
0.0033 |
38.9 |
5.1 |
4.3 |
|
61 |
皮暗斜井聯巷 |
0.008 |
14 |
11 |
8 |
0.0024 |
42.8 |
4.4 |
5.3 |
|
62 |
東總回 |
0.008 |
20 |
12.3 |
10 |
0.002 |
63.6 |
8 |
6.4 |
|
63 |
東總回測風站 |
0.008 |
4 |
13.2 |
10 |
0.0004 |
63.6 |
1.7 |
6.4 |
|
64 |
東總回 |
0.008 |
130 |
12.3 |
10 |
0.0128 |
63.6 |
52 |
6.4 |
|
65 |
東總回 |
0.008 |
646 |
12.3 |
10 |
0.0637 |
64.9 |
268.3 |
6.5 |
|
66 |
東總回 |
0.008 |
50 |
12.3 |
10 |
0.0049 |
64.9 |
20.8 |
6.5 |
|
67 |
東回繞道 |
0.008 |
40 |
12.9 |
11 |
0.0031 |
40.8 |
5.2 |
3.7 |
|
68 |
西河風井 |
0.008 |
60 |
12.3 |
10 |
0.0059 |
44.2 |
11.6 |
4.4 |
|
69 |
西河風井 |
0.008 |
50 |
12.3 |
10 |
0.0049 |
68.2 |
23 |
6.8 |
|
70 |
西河風井 |
0.008 |
130 |
12.3 |
10 |
0.0128 |
68.2 |
59.7 |
6.8 |
|
71 |
西河風井 |
0.008 |
200 |
12.3 |
10 |
0.0197 |
68.2 |
91.8 |
6.8 |
|
72 |
西河風井 |
0.008 |
10 |
11.7 |
9 |
0.0013 |
69.3 |
6.2 |
7.7 |
|
73 |
風硐 |
0.004 |
132 |
10.8 |
7.6 |
0.0129 |
70.3 |
64 |
9.3 |
|
|
|
合計 |
1562 |
|
|
|
合計 |
634.5 |
|
|
74 |
主扇 --2920 |
0.003 |
10 |
13.2 |
10 |
-0.3663 |
70.3 |
-1813 |
7 |
表 7 擴巷後通風阻力統計表
|
風路分段 （采區） |
|
風路長度（m） |
|
阻力（pa） |
現狀比例 |
正常比例 |
|
進風段 |
|
2906 |
合計 |
731.4 |
40.34% |
30% |
|
用風段 |
合計 |
3463 |
合計 |
447 |
24.66% |
40% |
|
回風段 |
合計 |
1562 |
合計 |
634.5 |
35.00% |
30% |
|
|
合計 |
|
|
<!--[if supportFields]> =SUM(ABOVE) 1812.9 <!--[if supportFields]> |
|
|
擴巷並聯回風巷技術改造後，礦井沿程通風負壓為1812.6pa，即礦井沿程阻力為1812.6pa。
這裏計算的僅沿程阻力，礦井總阻力應為沿程阻力與局部阻力之和，所以還必須計算礦井局部阻力。根據《規程》對局部阻力的計算原則，一般礦井局部阻力取礦井沿程阻力的10-15%，這裏取12%，那麼礦井局部阻力應為：1812.6×12%=217.52Pa。
所以礦井總阻力應為：1812.6+217.52=2030.1Pa，即礦井通風總阻力為2030.1Pa=207mmH2O
⑶擴巷技術改造後礦井等級孔模擬計算
按照等級孔計算公式
A= 0.38Q/{C}<!--[if gte vml 1]> <!--[endif]--><!--[if gte mso 9]>
式中：A—礦井通風等級孔，m2
Q —井巷中通過的風量，m3/s
h —井巷通風阻力， mmH2O
代入相關參數得：A= 0.38Q/{C}<!--[if gte vml 1]> <!--[endif]--><!--[if gte mso 9]>
=0.38 ×89.39÷{C}<!--[if gte vml 1]> <!--[endif]--><!--[if gte mso 9]>
=0.38 ×89.39÷14.39
=2.36 （ m2 ）
礦井通風等積孔 2.36m2 ,通風難易程度屬於通風容易礦井。
經過對礦井回風巷擴巷後，沿程負壓降低了1066.4pa，西河風井的主要通風機的排風量將會有所增加。在此方案模擬計算的結果中，還有部分巷道的風速超限，因此在方案的基礎上，對這些風速超限的巷道還應進行適當的擴巷，以滿足《煤礦安全規程》中對通風係統中巷道的風速要求，其中包括：二水平主石門及其繞道、軌暗繞道等部分巷道及北咀風與二采石門延伸巷貫通掘進工程。
通過擴巷改造後礦井通風係統模擬計算可以得出：
（a）通風係統的阻力主要集中在進風段，阻力很大（731.4Pa，占40.34%），用風段的阻力最小（447Pa，占24.66%）, 進風段的阻力（634.5Pa，占35.00%），阻力分布情況還不是很合理，但是用風段的阻力會隨著二采區的係統開拓延伸與北咀風井貫通，其阻力分布會趨於更加合理，同時也要相應措施降低進風段的阻力。
（b）二采區集運巷的支護方式根據巷道的實際情況，做成錨噴或者其它摩擦阻力係數較小的支護方式，以減小巷道摩擦風阻。
（c）礦井的通風係統總阻力2084.49Pa，仍不符合《煤礦井工開采通風技術條件》（AQ1028-2006）規定的礦井通風係統風量3000～5000m3/min條件下係統通風阻力<2000Pa要求。
（d）由於《煤安規程》中對不同用途巷道的風速有不同規定，因此對風速超限的巷道也要進行適度的擴巷，以降低主要通風機的能耗，使得主要通風機運行更加合理和經濟。
在采取了擴巷方案及將北咀風井與二采石門延伸巷貫通並暫作進風井後，據 2015年8月10日 實測數據：礦井總回風量為 5216.6m3 /min（ 86.94m3 /s）、負壓2214pa（225.9mmH2O）。則可計算出礦井等積孔為 2.19m2 ，因此屬通風容易礦井。通風實測參數與模擬參數對比見表8：
表8 礦井模擬參數與實測參數比較表
|
礦井風量（M3/min） |
負壓（pa） |
等級孔(M2) |
|||
|
模擬計算 |
實測風量 |
模擬計算 |
實測 |
模擬計算 |
實測計算 |
|
5363.4 |
5216.6 |
2084.5 |
2214 |
2.36 |
2.19 |
⑷礦井通風 網絡解算後分析出結論
通過多次核實礦井巷道幾何參數、支護形式後，我們再次對礦井通風網絡係統進行了現狀模擬解算，深入分析了礦井通風係統存在的根本性問題。對照《煤礦安全規程》《煤礦井工開采通風技術條件》（AQ1028-2006）等要求，在滿足礦井生產接續安排和各用風地點風量要求的基礎上，通過通風網絡解算提出了礦井擴巷降阻、減小超限巷道風速、提高礦井通風能力的解決方案。
擴巷工程量（如表3-4所示），其中二采集運巷、防水閘門、皮帶暗斜井聯絡巷等有效通風斷麵需擴至 8m2 的巷道長共{C}<!--[if supportFields]> =SUM(ABOVE) 440{C}<!--[if supportFields]>M，東總回、東總回測風站等有效通風斷麵需擴至 10m2 的巷道長共 850m ，西河風井有效通風斷麵需擴至 10m2 的巷道長共 390M ，二水平主石門繞道、二水平主石門、軌暗繞道等風速超限巷道有效斷麵需擴至 6.5 m 2～7 .5 m2 的巷道共約 132m ，加快礦井三水平膠帶暗斜井掘進二采石門延伸巷與北咀風井貫通，掘進總進尺月約 671M ，所用工程見表9：
表 9 擴巷降阻及掘進工程量統計表
|
巷道編號 |
巷道名稱 |
巷道原斷麵（m2） |
擴巷後有效斷麵（m2） |
巷道長度（m） |
|
1 |
二采集運巷 |
6.5 |
8.5 |
330 |
|
2 |
二采集運巷 |
6.5 |
8.5 |
43 |
|
3 |
防水閘門 |
3.8 |
8.5 |
2 |
|
4 |
二采集運巷 |
6.5 |
8.5 |
15 |
|
5 |
皮暗斜井聯巷 |
4.5 |
8.5 |
50 |
|
6 |
東總回 |
7 |
10.5 |
20 |
|
7 |
東總回測風站 |
5.3 |
10.5 |
4 |
|
8 |
東總回 |
7 |
10.5 |
130 |
|
9 |
東總回 |
7 |
10.5 |
646 |
|
10 |
東總回 |
5 |
10 |
50 |
|
11 |
西河風井 |
6.5 |
10 |
50 |
|
12 |
西河風井 |
8.2 |
12 |
130 |
|
13 |
西河風井 |
8 |
12 |
200 |
|
14 |
西河風井 |
8 |
12 |
10 |
|
15 |
軌暗繞道 |
5.5 |
8.5 |
50 |
|
16 |
二水平主石門 |
6 |
8.5 |
70 |
|
需要掘進的井巷工程 |
||||
|
17 |
三采區運輸巷 （東總回改造巷） |
9.6 |
/ |
575 |
|
18 |
二采石門延伸巷 |
12.6 |
/ |
474 |
|
19 |
三水平西總回聯巷 |
15 |
/ |
364 |
|
20 |
三水平西總回風巷 |
15 |
|
426 |
|
21 |
北咀風井 |
50.24 |
|
461 |
經礦井實施一期技術改造後，將原來斷麵小、阻力大、風速超限的總回風係統並聯了一條新回風巷，為二采區總回風小斷麵巷道並聯了一條 20M2 的三水平皮帶暗斜井部分巷道，同時北咀風井與二采石門延伸巷通過西翼回風巷已經貫通，大大降低了阻力。 經實測，礦井風量已由原3700 -3800M3 /min增加到5100 -5200M3 /min左右，通風阻力由3.2KPa降低到2.2KPa左右，等積孔由原不足 1.4M2 增大到 2.19M2 ，使礦井由通風困難提升到通風容易礦井，一定程度上也驗證了通風網絡解算的結果與實際基本相符，通風係統技術改造的合理性也得以驗證。
㈢ 技術改造後Ⅱ期礦井通風網絡解算
1 、通風係統改造Ⅱ期增加風量的方案
董礦通風係統技術改造二期技術方案，即將北咀風井作回風井（利用原西河風井主扇），同時按“一井一麵”的布局要求，采掘布置主要為二采區西翼及三采區開拓。礦井將布置22512工作麵（接續麵為22514麵），22516工作麵備用。此時礦井通風方法變成中央分列式，即北咀立風井擔負回風，排矸井、副井、主井及西河斜井4個斜井筒將擔負全礦進風任務，礦井通風線路為：
主井+副井+排矸井——一水平主石門+一水平副石門——三水平皮帶暗斜井——二采區石門——工作麵——二采區總回風——三水平西總回風——北咀立風井——地麵
另一路進風係統：西河斜風井——東大巷道+二水平東總回風+二水平新東總回風——二水平主石門——二采區軌道下山——二采區石門——工作麵——二采區總回風——三水平西總回風——北咀立風井——地麵
2 、通風係統改造Ⅱ期礦井通風係統及通風網絡圖
通風係統改造後礦井通風係統圖
<!--[if gte vml 1]> <!--[endif]--> <!--[if gte vml 1]> <!--[endif]--> <!--[if gte mso 9]>
通風係統改造後礦井通風網絡圖
{C}<!--[if gte vml 1]> {C}<!--[endif]-->{C}<!--[if gte mso 9]>
3 、采用固定數學分析法模擬解算技改後通風網絡風量現狀
以技改後礦井通風係統模擬計算礦井風量如下表10：
表10 通風係統技術改造後礦井各用風點的風量對比表
|
用風點 |
估測風量 |
計算風量 |
備注 |
|||
|
m3/s |
m3/min |
m3/s |
m3/min |
|||
|
進風井 |
主井 |
|
630 |
10.56 |
633.8 |
進風井筒 |
|
副井 |
|
780 |
13.09 |
785.9 |
進風井筒 |
|
|
排矸井 |
|
2330 |
38.60 |
2316 |
進風井筒 |
|
|
西河斜井 |
|
2460 |
40.81 |
2448.4 |
進風井筒 |
|
|
主要巷道 |
二水平主石門副巷 |
|
1060 |
19.37 |
1161.9 |
進風巷 |
|
二水平主石門 |
|
2934 |
50.21 |
3012.3 |
進風巷 |
|
|
三水平膠帶暗斜井巷 |
|
2880 |
48.17 |
2890.4 |
進風巷 |
|
|
軌暗材料巷 |
|
1330 |
22.35 |
1341.2 |
進風巷 |
|
|
軌道暗斜井 |
|
584 |
9.6 |
576.2 |
進風巷 |
|
|
二水平東大巷 |
|
1235 |
19.16 |
1149.8 |
進風巷 |
|
|
二采軌道石門 |
|
2950 |
49.13 |
2948.2 |
進風巷 |
|
|
三采集中軌道巷 |
|
274 |
4.52 |
271.6 |
掘進開拓 |
|
|
三采區集運巷 |
|
271 |
4.62 |
277.1 |
掘進開拓 |
|
|
二采石門延伸巷 |
|
1658 |
27.56 |
1653.1 |
進風大巷 |
|
|
4# 聯巷 |
|
320 |
5.44 |
326.4 |
聯絡巷 |
|
|
5# 聯絡巷 |
|
460 |
7.78 |
466.1 |
聯絡巷 |
|
|
6# 聯巷 |
|
340 |
5.77 |
346.2 |
聯絡巷 |
|
|
22512 聯巷 |
|
360 |
5.99 |
359.8 |
聯絡巷 |
|
|
二采區 |
22512 麵進風 |
|
1060 |
17.58 |
1054.6 |
回采麵 |
|
22514 運輸巷 |
|
260 |
4.17 |
249.9 |
掘進巷 |
|
|
22514 軌道巷 |
|
284 |
4.62 |
276.8 |
掘進巷 |
|
|
22516 備用麵 |
|
400 |
6.69 |
401.9 |
聯絡巷 |
|
|
硐室及其它 巷道 |
火藥庫 |
|
100 |
1.89 |
113.4 |
硐室 |
|
二采變、泵房 |
|
240 |
4.19 |
251.3 |
硐室 |
|
|
風井變、泵房 |
|
280 |
4.85 |
291.2 |
硐室 |
|
|
三采變、泵房 |
|
280 |
4.62 |
276.9 |
硐室 |
|
據表10現狀模擬計算結果如：風井回風量 6184.1m3 /min，外部漏風 2.16m3 /s（ 129.6m3 /min）。
那麼，礦井總回風即風井筒回風與礦井外部漏風之和，則礦井風量為6184.1+129.6= 6313.7m3 /min（ 105.3m3 /s）。
4 、采用固定數學分析法模擬解算通風網絡阻力分布現狀（見表11）：
表11 通風係統技術改造後通風阻力分布表
|
巷道編號 |
名稱 |
摩擦阻力係數 |
長度 |
周長 |
麵積 |
風阻 |
風量 |
阻力 |
風速 |
|
1 |
排矸井筒上部 |
0.004 |
230 |
11 |
8 |
0.0197 |
48.5 |
46.4 |
6.0 |
|
2 |
排矸井筒下部 |
0.004 |
570 |
12.9 |
11 |
0.0221 |
53.5 |
63.2 |
4.9 |
|
3 |
排矸井筒下部 |
0.004 |
20 |
12.9 |
11 |
0.0007 |
48.8 |
1.8 |
4.4 |
|
4 |
排矸井底繞道 |
0.004 |
100 |
12.9 |
11 |
0.0038 |
47.9 |
8.8 |
4.4 |
|
5 |
排矸井底繞道 |
0.004 |
10 |
12.9 |
11 |
0.0031 |
31 |
0.3 |
2.8 |
|
6 |
一水平西大巷 |
0.007 |
48 |
12.9 |
11 |
0.0032 |
43.3 |
6.1 |
3.9 |
|
7 |
一水平西大巷 |
0.008 |
8 |
12.9 |
11 |
0.0006 |
36.1 |
0.8 |
3.3 |
|
8 |
一水平西大巷 |
0.008 |
31 |
12.9 |
11 |
0.0023 |
39.8 |
3.8 |
3.6 |
|
9 |
一水平西大巷 |
0.008 |
62 |
12.9 |
11 |
0.0047 |
46.8 |
10.5 |
4.2 |
|
10 |
一水平西大巷 |
0.008 |
153 |
12.9 |
11 |
0.0118 |
50.6 |
30.3 |
4.6 |
|
11 |
二水平石門繞道 |
0.008 |
70 |
9.6 |
7.6 |
0.0121 |
49.4 |
29.8 |
6.5 |
|
12 |
二水平主石門 |
0.008 |
225 |
11.4 |
9.7 |
0.0224 |
45.5 |
46.5 |
4.7 |
|
13 |
二水平主石門 |
0.008 |
550 |
11.4 |
9.8 |
0.0533 |
41.1 |
90.1 |
4.2 |
|
14 |
二水平主石門 |
0.008 |
353 |
11.4 |
9.5 |
0.0375 |
43.7 |
71.7 |
4.6 |
|
15 |
三水平膠帶暗斜井 |
0.007 |
924 |
13.2 |
21.9 |
0.0087 |
122.6 |
122.1 |
5.6 |
|
16 |
三水平膠帶暗斜井 |
0.007 |
116 |
12.9 |
20.4 |
0.0012 |
146.9 |
26.6 |
7.2 |
|
17 |
三水平膠帶暗斜井 |
0.007 |
1021 |
12.3 |
18.6 |
0.0136 |
122.8 |
206 |
6.6 |
|
18 |
三水平膠帶暗斜井 |
0.007 |
515 |
12.6 |
19.4 |
0.0067 |
120.3 |
90 |
6.2 |
|
19 |
軌暗繞道 |
0.007 |
12 |
9.1 |
8.5 |
0.0124 |
58.3 |
4.2 |
6.8 |
|
20 |
軌暗材料巷 |
0.007 |
330 |
13.5 |
12 |
0.0180 |
62.4 |
70.2 |
5.2 |
|
21 |
軌暗材料巷 |
0.008 |
4 |
13.5 |
12 |
0.0002 |
62.4 |
0.9 |
5.2 |
|
22 |
軌暗材料巷 |
0.008 |
26 |
13.5 |
12 |
0.0016 |
43.2 |
3.0 |
3.6 |
|
23 |
軌暗材料巷 |
0.008 |
44 |
13.5 |
12 |
0.0027 |
44.4 |
5.4 |
3.7 |
|
24 |
軌暗材料巷 |
0.008 |
19 |
10.3 |
7 |
0.0045 |
27.3 |
3.4 |
3.9 |
|
25 |
軌暗材料巷 |
0.008 |
40.5 |
12.3 |
10 |
0.0039 |
38 |
5.7 |
3.8 |
|
26 |
軌暗材料巷 |
0.008 |
10 |
12.3 |
10 |
0.0009 |
38 |
1.4 |
3.8 |
|
|
進風段 |
|
|
|
|
|
合計 |
878.8 |
|
|
27 |
二水平東大巷 |
0.007 |
550 |
13.5 |
12 |
0.0297 |
19.1 |
10.9 |
1.5 |
|
28 |
二水平東大巷 |
0.007 |
76 |
13.1 |
11.7 |
0.0042 |
18.8 |
1.5 |
1.6 |
|
29 |
二采軌道石門 |
0.008 |
120 |
11 |
12 |
0.0175 |
50.6 |
15.6 |
4.6 |
|
27 |
二采軌道石門 |
0.008 |
20 |
8 |
8.2 |
0.0028 |
50.0 |
6.5 |
6.1 |
|
31 |
二采軌道石門 |
0.008 |
194 |
11.6 |
12 |
0.0217 |
49.2 |
26.0 |
4.1 |
|
32 |
二采軌道石門 |
0.008 |
4 |
8 |
8.5 |
0.0004 |
50.8 |
1.1 |
6 |
|
33 |
二采軌道石門 |
0.008 |
99 |
8.5 |
9.5 |
0.0078 |
50.3 |
19.8 |
5.3 |
|
34 |
二采軌道暗斜井 |
0.008 |
118 |
8.5 |
11 |
0.0060 |
50.2 |
15.1 |
4.5 |
|
35 |
二采軌道石門 |
0.008 |
58 |
9.0 |
11 |
0.0024 |
50.6 |
6.2 |
4.6 |
|
36 |
二采軌道石門 |
0.008 |
41 |
9.5 |
12 |
0.0018 |
50.4 |
4.6 |
4.2 |
|
37 |
二采軌道石門 |
0.008 |
20 |
9.5 |
12 |
0.0008 |
50.4 |
2.2 |
4.2 |
|
38 |
二采軌道石門 |
0.008 |
173.5 |
9.5 |
12 |
0.0076 |
50.4 |
19.4 |
4.2 |
|
39 |
二采軌道石門 |
0.008 |
152 |
10 |
12.5 |
0.0062 |
50 |
15.6 |
4.0 |
|
40 |
二采軌道石門 |
0.008 |
106 |
10 |
12.5 |
0.0043 |
50 |
11 |
4.0 |
|
41 |
二采軌道石門 |
0.008 |
228 |
10 |
12.5 |
0.0093 |
50 |
23.4 |
4.0 |
|
42 |
防水閘門 |
0.011 |
105 |
13.2 |
12 |
0.0088 |
50.4 |
22.4 |
4.2 |
|
43 |
22512 進風 |
0.011 |
343 |
13.2 |
12 |
0.0288 |
6 |
1.0 |
0.5 |
|
44 |
22512 進風聯巷 |
0.013 |
25 |
10.6 |
9.5 |
0.0041 |
18.3 |
1.3 |
1.9 |
|
45 |
22516 進風 |
0.01 |
2 |
8.1 |
9.8 |
0.0025 |
64.7 |
10.3 |
6.6 |
|
46 |
4# 聯絡巷 |
0.035 |
96 |
14.4 |
12 |
0.0281 |
8.3 |
1.9 |
0.7 |
|
47 |
5# 聯絡巷 |
0.008 |
76 |
9 |
8.6 |
0.0082 |
7.8 |
0.6 |
3.8 |
|
48 |
6# 聯巷 |
0.013 |
145.2 |
11.2 |
7.3 |
0.0545 |
8.3 |
3.8 |
1.1 |
|
49 |
二采石門延伸巷 |
0.008 |
379 |
12.6 |
15.2 |
0.0108 |
27.5 |
8.2 |
4.2 |
|
50 |
二采石門延伸巷 |
0.008 |
179 |
12 |
14.6 |
0.0055 |
24.3 |
3.3 |
4.6 |
|
51 |
二采集運巷 |
0.015 |
34 |
10.6 |
7.5 |
0.0128 |
19.5 |
4.8 |
2.6 |
|
52 |
二采集運巷 |
0.015 |
62 |
10.6 |
8.5 |
0.0144 |
19.6 |
5.6 |
2.3 |
|
53 |
二采集運巷 |
0.015 |
10 |
10.6 |
8.8 |
0.0023 |
19.4 |
0.8 |
2.2 |
|
54 |
二采集運巷 |
0.015 |
77 |
10.6 |
7.5 |
0.0179 |
18.7 |
6.3 |
2.5 |
|
55 |
二采集運巷 |
0.015 |
128 |
10.6 |
8.5 |
0.0331 |
19.5 |
12.6 |
2.3 |
|
56 |
防水閘門 |
0.008 |
2 |
11.8 |
8 |
0.0003 |
19.2 |
0.2 |
2.4 |
|
57 |
二采集運巷 |
0.015 |
26 |
10.6 |
7.5 |
0.0097 |
32.2 |
10.1 |
4.3 |
|
58 |
二采集運巷 |
0.015 |
53 |
10.6 |
8.5 |
0.0137 |
34.8 |
16.6 |
4.1 |
|
59 |
二采集運巷 |
0.015 |
76 |
10.6 |
9.5 |
0.0145 |
38 |
20.3 |
4.0 |
|
60 |
二采集運巷 |
0.015 |
65 |
10.8 |
9.5 |
0.0122 |
34.8 |
14.7 |
3.6 |
|
61 |
二采集運巷 |
0.008 |
13 |
11 |
10 |
0.0037 |
38 |
5.4 |
3.8 |
|
|
用風段 |
|
|
|
|
|
合計 |
329.1 |
|
|
62 |
二采集運巷 |
0.015 |
2 |
12.6 |
15.6 |
0.0001 |
35.8 |
0.1 |
2.3 |
|
63 |
二采集運巷 |
0.015 |
65 |
11.7 |
15 |
0.0001 |
36 |
5.9 |
2.4 |
|
64 |
二采集運巷 |
0.008 |
26 |
10.6 |
14.8 |
0.0006 |
37 |
1.1 |
2.5 |
|
65 |
二采集運巷 |
0.008 |
14 |
12.3 |
16 |
0.0003 |
36.8 |
0.5 |
2.3 |
|
66 |
二采集運巷 |
0.009 |
36 |
12.4 |
16.5 |
0.0001 |
36.3 |
1.1 |
2.2 |
|
67 |
二采集運巷 |
0.009 |
104 |
11.7 |
15.3 |
0.0035 |
36.7 |
4.1 |
2.4 |
|
68 |
西總回風巷 |
0.009 |
371 |
10.6 |
15.3 |
0.0086 |
103 |
92.1 |
6.7 |
|
69 |
西總回風巷 |
0.009 |
255 |
10.4 |
15.1 |
0.0052 |
103 |
55.1 |
6.8 |
|
70 |
北咀風井 |
0.008 |
460 |
25.2 |
50.24 |
0.0007 |
103.3 |
7.8 |
2.1 |
|
71 |
風硐 |
0.004 |
146 |
6.6 |
8.8 |
0.0056 |
106 |
63.6 |
12 |
|
|
回風段 |
|
|
|
|
|
合計 |
231.4 |
|
|
|
負壓總計：878.8+329.1+231.4=1439.3 |
||||||||
各段阻力分布統計情況見表12：
表12 通風技術改造二期工程通風阻力統計表
|
分段 |
阻力（pa） |
現狀比例 |
正常比例 |
|
進風段 |
878.8 |
61.1% |
30% |
|
用風段 |
329.1 |
22.9% |
40% |
|
回風段 |
231.4 |
16.0% |
30% |
|
合計 |
<!--[if supportFields]> =SUM(ABOVE) 1439.3 <!--[if supportFields]> |
|
|
礦井沿程通風負壓為1439.3pa，即礦井沿程阻力為1439.3pa。這裏計算的僅沿程阻力，礦井總阻力應為沿程阻力與局部阻力之和。遵循礦井阻力計算原則，一般礦井局部阻力取沿程阻力的10-15%，這裏取12%，那麼礦井局部阻力即為：
1439.3 ×12%=172.7Pa。
所以礦井總阻力為1439.3+172.7=1612Pa=165mmH2O。
5 、礦井技術改造後礦井等級孔模擬計算
按照等級孔計算公式
A= 0.38Q/{C}<!--[if gte vml 1]> <!--[endif]--><!--[if gte mso 9]>
式中：A—礦井通風等級孔，m2
Q —井巷中通過的風量，m3/s
h —井巷通風阻力， mmH2O
代入相關參數得：A= 0.38Q/{C}<!--[if gte vml 1]> {C}<!--[endif]-->{C}<!--[if gte mso 9]>
=0.38 ×105.3÷{C}<!--[if gte vml 1]> <!--[endif]--><!--[if gte mso 9]>
=0.38 ×105.3÷12.84
=3.12 （ m2 ）
通過模擬計算可知，技術改造後礦井通風參數將變為：礦井風量 6317.7m3 /min、礦井阻力1612Pa、礦井通風等級孔 3.12m2 ，符合 《煤礦井工開采通風技術條件》（AQ1028-2006）規定的礦井通風係統風量在6000 -10000m3 /min條件下，係統的通風阻力<2940Pa的要求。
