基点法 测定矿井通风阻力

基点法测定矿井通风阻力主讲人：杨浩魏制作人：杨浩魏张腾飞一.矿井通风阻力测定的规定与目的《煤矿安全规程》第119条明确规定：新井投产前必须进行1次矿井通风阻力测定，以后每3年至少进行1次。矿井转入新水平生产或改变一翼通风系统后，必须重新进行矿井通风阻力测定。矿井通风阻力测定的目的：1)了解通风系统中阻力分布情况，发现通风阻力较大的区段和地点，了解矿井井巷的维护状况，了解矿井通风能力与潜力，便于正确调节风量以满足生产的需要，确保矿井通风系统经济合理地运行；2)提供紧密结合矿井实际的井巷通风阻力系数和风阻值，使通风设计与计算更切合实际，使风量调节有可靠的依据；3)为调节风压法控制火灾提供必须的基础资料，使之应用更合理、有效；4)为发生事故时制定灾变处理计划提供重要的基础资料；5)为矿井通风自动化及矿井通风系统优化、改造提供基础数据等。二.矿井通风阻力测定的方法主要有两种：气压计法和压差计法通常测量范围小时，可使用气压计法和压差计法；测量范围大时，多采用气压计法。目前，压差计法已基本被淘汰，大部分矿井，特别是大型矿井多使用省时省力、操作方便的气压计法。气压计法又分为：直接计算测定法和修正计算测定法。修正计算测定法又分四种：比值校正测定法、深度校正法、同步法和基点法。三.基点法测定矿井通风阻力1.所用仪器仪表矿用携带式气压测定器2台通风式干湿球温度计1台风表3台秒表1个尺子1把CPD2/20型矿用携带式气压测定器DHM-2型通风干湿球温度计2.确定测定路线确定测定路线的原则：1)选择风量较大且通过回采工作面的主风流风路作为主测定路线。2)选择路线较长且包含有较多井巷类型和支护形式的线路作为主测定路线。3)选择沿主风流方向且便于测定工作顺利进行的线路作为主测定路线。4)在通风系统图上选择测定的主要路线和次要路线。同时，要考虑一个工作班内将该路线测完；当测定路线较长时，可分段、分组测定。2、布置测点3、精密气压计测通风阻力的具体操作：（1）检查仪器—检查电源电压是否正常，只要打开“总开关”（向上），按下“电压”键，就可显示电源电压值，正常值范围为7～11V。充电时不准超过上限值，（一般到10V即可），使用时严禁低于下限值，以免造成电池损坏。如果电压较低，应及时充电，充电应当在地面场所进行，充电器直接插在交流电源上，其上的同心插头插入仪器充电插座上，这时总开关应关闭（向下）。一般每次充电4小时，可供仪器连续工作24小时。（2）预热—本仪器正式工作前应预热30分钟。（3）选择标高—面板上的“标高”分成七档按键，使用者在进行“相对”气压测量时应根据现场的标高进行适当的选择，否则将显示过载标记“1”。（4）测定进风井口的绝对静压—测绝对压力时，“标高”键必须置于“0”米，然后按下“绝对”键，绝对气压值=（零位气压值±显示数字）hPa。（一般仪器出厂时，零位气压值一律校准在1000hPa）。（5）调基—标高键不变，一般将档位调到“+3000”，显示屏读数调到1900Pa左右，同时读下干湿温度计的读数，作好记录。（6）一台气压计置于不受风流变化影响的地点（基点），另一台仪器沿主测路线测定各测点的相对静压值，同时记录好各测点的干湿温度计读数，风速，断面尺寸及各测点的编号。4.计算矿井通风阻力（1）测段A—B的静压差计算=sABABhPPPPP校校（）式中：PA、PB——A,B两测点上仪器的读数值，Pa；ΔP——仪器的基准及变档差值校正，（档位由低到高是+，由高到低是-；标高由0到+变是+ρgh，由0到-变是-ρgh）Pa；P校A、P校A——井下校对仪器的读数，Pa。0.003480.3784)1satPPTP（（2）测段A—B的动压计算式中：vA,vB——A,B两测点断面上的平均风速，m/s。空气密度的计算式中：ρ——空气密度，kg/m3；P——空气绝对静压，Pa（Р3绝=Р2绝—（Р2读—Р3读+△P)ΔP——仪器的基准及变档差值校正，Pa；φ——空气相对湿度，%；Psat——饱和水蒸气分压力，Pa；T——绝对温度，K，(T=273+td)；td——干球温度读数，℃。2212vAABBhvv（3）测段A-B的位压差计算式中：△hz——两测点的位压差，Pa；ZA、ZB——A、B两测点的标高，m；ρA、ρB——两测点的空气密度，kg/m3；g——重力加速度，取9.8m/s2。zAABBhgZgZ（4）两测点A-B间的通风阻力h阻AB为：式中：h阻AB——两测点A-B间的通风阻力，Pa；主测路线上的矿井通风总阻力为：式中：h阻测——矿井通风总阻力，Pa。                     svzABhhhh阻?                                                   ABhh阻阻测（5）计算实测矿井通风阻力的精度矿井自然风压的计算其中矿井的实际阻力：Z()NHh+=()2ABzABhgZZ22 SNjSVNhHHhhH阻式中：HS——风机装置的静压，Pa；hs2——风机房的静压仪（U型水柱计）读数，Pa；hv2——风峒中传压管处断面上的速压，Pa。主测路线实测阻力与实际阻力的相对误差：100%Ijjhhhh阻阻测阻式中：△hI——主测路线实测阻力与实际阻力间的相对误差；h阻J——矿井实实际阻力，Pa。若主测路线上阻力测定相对误差小于5%，则测定结果满足矿井通风阻力测定和通风系统分析的精度要求；若不满足测量精度要求，必须重新测量。四.基点法测矿井通风阻力存在的问题基点法测定矿井通风阻力具有省时、省力、速度快的特点。采用基点法测定矿井通风阻力时，由于生产矿井各种客观条件(一般不可能停产测阻)的限制,测算结果会产生较大的误差。在基点法测定中,影响位压差项、速差项和静压差项精度，其主要原因分别是测点标高的准确性、风速和基点的位置,其中静压差的精度对于整个测定工作精度的影响最大。静压差的测量精度的主要影响因素是基点的选择。引起井下测点静压波动的原因有2类:①由于地面大气压的变化;②井下作业在矿井风网中引起的局部附加冲击压力。不同的基点位置,这2个因素对静压差有着不同的影响。当基点位于进风井口附近时,校正气压计的读数主要受地面大气压变化的影响。地面大气压力的变化与天气有一定的关系,并且在1d之内，其变化的趋势和幅度也不同。当基点设在井底车场附近时,气压的波动幅度较大,并且有突变的情况发生。产生这种情况的原因在于,井底车场附近的气压除受地面大气压力波动的直接影响外,还会受到井下不同形式扰动的影响。当基点设在采区下部车场不受运输影响的巷道内时,如果不考虑采区内风门的开启和关闭的影响,基点气压计的波动和采区内测点气压的波动在趋势和时间上基本一致。这是由于在采区内部受到的运输干扰较少,产生压力跃阶的因素减少;同时,基点和测点的距离较近,基点气压延迟效应降低,从而使二者的波动一致。在回风系统的测定中,将基点设在采区上部回风大巷起点附近,也具有类似的结果。采用基点法测定时，需要将一台气压计放于基点，井下气压计在读数时用它来观测地面大气压的变化值，然后按照观测出的大气压的变化值，对测点气压计的读数进行修正，计算出两测点的静压差。基点是设在地面还是设在井下能较准确的反映出大气压的变化值？有的文献认为：①矿井的通风状况是变化的；②井下大气压的变化有时候滞后于地面大气压的变化，在同一时间内变化幅度也与地面不同。然而，井底车场空气的性质容易受井筒内罐笼的上下运行，大巷内电机车来回运行的影响，而且这些影响是不可避免的。通过地面和井底车场同时做基点，对于井下大气压的变化有时滞后于地面大气压的变化，在同一时间内变化幅度与地面不同造成的这个差值与运输设备干扰引起的仪器读数的波动相比要小得多。综合以上讨论,用基点法进行矿井阻力测定时,由于井下风流的非定常性和前后测点读数的非同时性,从理论上讲误差存在是必然的。要降低测定的误差,就必须从这2个方面入手。为此,阻力测定应该在人员活动少、运输量轻的检修班进行。将进风井到出风井的阻力测定路线分为3段,即进风段、用风段和回风段。从入风井到采区下部车场为进风段,在这一测段,由于矿井的运输和提升设备对测定结果的影响大于大气压力波动滞后的影响,因此,一般基点应设在进风井口附近。对于特别深的矿井或者进风线路特别长的矿井,可考虑将基点设在井底车场附近。在采区下部车场到总回风巷的用风段测定中,可将基点设在采区下部车场不受运输影响的地点,以缩短基点和测点间的距离。同时,为了消除风门开启或者关闭造成的压力跃阶对测定精度的影响,必须在气压稳定后读数。在从总回风巷入口到回风井的回风段测定中,基点应设在采区上部总回风巷入口附近。为了剔除测定工作中可能出现的粗大误差,测定时应采用至少4台气压计。在从进风井口到回风井口的整条测线内,随着测定工作的前移,在进风井口、采区下部车场附近、总回风巷入口附近先后设立3个基点,实行多基点测定,以弥补基点法本身的缺陷。