浅谈肖家洼煤矿21采区辅运上山雾气成因及治理

2019-09-26王定国

商品与质量 2019年22期

关键词：采区水沟雾气

王定国

山西锦兴能源有限公司山西吕梁 033600

自肖家洼煤矿21采区正常生产以来，每年夏季21采区辅运上山均会出现雾气现象，严重影响该条巷道的能见度，严重影响行车安全。为从根本上解决这一问题，特对雾气形成原因进行研究，并提出可行性解决方案。

1 雾气的出现规律

（1）雾气的出现随着季节的变化而变化。雾气出现基本在夏秋季节且夏季尤为明显，冬春季节基本无雾气现象。

（2）雾气的出现与21采区辅运上山的绕道有关。21采区辅运上山绕道处雾气比直巷大。

2 雾气形成机理

所谓“雾气”，就是在一定条件下，饱和湿空气的空气温度降低到低于露点温度，使得有水蒸气凝结出来，呈现出水雾与饱和湿空气交融的“雾气”现象。

衡量湿空气的状态参数主要有：绝对湿度和相对湿度

t-空气温度℃

d-空气的含湿量，g/kg干空气

1．01-干空气的平均定压比热，kj/(kg．K)

1．84-水蒸气的平均定压比热，kj/(kg．K)

2500-0℃时水的汽化潜热，kj/kg

当湿空气从巷道下口流向上口时，由热力学稳定能量方程可以得出：

式中G-湿空气质量流量，kg/min；

ΔH-上山上下口垂高，m；

Q-风流与巷道壁之间的总交换热量与上山内其它局部热源总放热量之和，Kg/KJ。因上山距离比较长且没有其它局部热源，风流与巷道围岩之间的热量交换可近似为零。

ρ-上山之间的平均空气密度，kg/m3；

VA、VB—分别是A、B两点各自的风速，m3/min；

上式可改写为：

将式（2）代入上式子可得：

dA-dB=1000×

由上式可以看出，当dA-dB＞0时，即为有水分析出，此时就会使巷道中形成雾气。

令Δm=ma(dA-dB)

当Δm＞0时，巷道空气中就会有水分析出，就会形成雾气，且Δm越大，雾气就越大。当Δm＜0时，巷道空气中不会有水分析出，不会产生雾气。

从上式可以看出，雾气的形成主要受以下几个方面的影响：

巷道上下口的空气温度影响，当tA大于tB时，及巷道空气在流动过程中温度逐渐降低，此时如果巷道两端风量差距不大，就会保证Δm＞0时，此时就会有雾气析出[1]。另外21采区辅运上山存在一条水沟，水沟内水分的蒸发也会降低巷道空气的温度，同时蒸发的水分增加了空气的含湿量，使巷道空气更易达到饱和状态析出水分，形成雾气。雾气出现之所以存在季节性规律，是因为冬春季节地面温度较井下温度较低，巷道风流由地面进入井下过程中温度上升，即tB大于tA，，故不会出现雾气，而夏秋季节地面空气温度明显高于井下空气温度，巷道风流由地面进入井下过程中温度下降，即tA大于tB，故会导致出现雾气[2]。

巷道垂直高差影响，当巷道垂直高差ΔH远大于0时，此时可保证Δm＞0时，此时也会有雾气出现。肖家洼煤矿21采区辅运上山垂直高差约为260m，当巷道风量变化不大的情况下，完全可以保证Δm＞0时，故会有雾气析出。

巷道风速影响，当VB与VA的差值不大时，此时（ρBVB2-ρAVA2）/2接近于0，此时可保证Δm＞0，此时就会有雾气出现，而当巷道两端风速差增大时，此时（ρBVB2-ρAVA2）/2远小于0，此时可保证Δm＜0，此时就不会有雾气析出，但对于井下巷道来说，只有在巷道有分支分流时，才会出现巷道前后风速差距较大现象，如果把每一段都单独作为巷道的两端来进行考虑，则巷道前后风速差距不大，故此因素对雾气形成影响不大，但当巷道两端空气温度变化不大，而巷道风流只受到水沟蒸发水蒸气加湿作用影响时，增加巷道风速，使水蒸气加湿无法达到其饱和水蒸气分压时，也可缓解或消除雾气的产生[3]。