矿井通风阻力测定课件.ppt

矿井通风阻力测定 1 精品课件学习交流 主要内容 3测定内容和要求 2测定原理与方法 1测定的目的和意义 4测定的准备工作 矿井通风阻力测定 6测定结果计算与处理 5数据处理 好学者有如春天的小草不见其长 而日有所增 2 1测定的目的和意义 矿井通风阻力测定是矿山通风与安全技术管理工作的重要内容之一 是获取实际井巷风阻和矿井阻力分布的唯一手段 是进行矿井通风系统优化和改造的基础工作 通过阻力测定不仅可以了解矿井通风系统现状 阻力分布状况 通风功耗情况和风机运行工况等 实现矿井通风的科学管理 而且为矿井通风系统调整 优化以及各项安全技术措施的制定与实施提供了可靠的技术基础资料 按AQ1028 2006 煤矿井工开采通风技术条件 中关于矿井通风阻力测定标准进行测定 3 井巷的风阻是反映井巷通风特性的重要参数 通过测定一定路线的井巷的风压 风量 空气密度等 为网络解算等提供基础参数 了解现有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 为了使通风系统更为经济合理 为下一步提出切合实际的改进意见提供依据 作为矿井扩建 延深等提供有关通风设计数据参考依据 为下一步进行通风系统优化等提供依据 煤矿安全规程 第119条规定 新井投产前应进行1次矿井通风阻力测定 以后每3年至少进行1次 在矿井转入新水平或改变一翼通风系统后 都必须重新进行矿井通风阻力的测定 4 2测定内容和要求 1 测算井巷风阻 井巷风阻是反映井巷通风特性的重要参数 很多通风问题都和这个参数有关 只要测定出各条井巷的通风阻力和该巷通过的风量 就可以计算出它们的风阻值 只要井巷断面和支护方式不变 测一次即可 如果发生了变化 则需要重测 测风阻时 要逐段进行 不能赶时间 力求一次测准 2 测算摩擦阻力系数 断面形状和支护方式不同的井巷 其摩擦阻力系数也不同 只要测出各井巷的阻力 长度 净断面积和通过的风量 代入公式即可计算出摩擦阻力系数 测摩擦阻力系数时 可以分段 分时间进行测量 不必测量整个巷道的阻力 但测量精度要求高 3 测算通风阻力的分布情况 为了掌握全矿井通风系统的阻力分布情况 应沿着通风阻力大的路线测定各段通风阻力 了解整个风路上通风阻力分布情况 也可分成若干小段 同时测定 这样既可以减少测定阻力的误差 也可以节约时间 测量全矿井通风阻力时要求连续 快速 5 3测定原理与方法 矿井通风阻力测定的常用方法有压差计法和气压计法两种 前者适合于局部范围内或部分巷道的通风阻力测定 测量资料的整理计算工作量少 但在现场铺设 收放胶管费时费力 工作量大 后者则与之相反 仪器体积小重量轻 现场测量工作简便 快速 省人省力 更适合于全矿性的大规模测量 3 1测定原理其基本原理为 用仪器测量出巷道风流前后两测点的静压差 同时测量测段内巷道风速 断面 干湿温度等参数 从而计算出两测点间的通风阻力 6 通风阻力的两类测量方式 两测点分别测静压的方法 胶皮管和压差计将两测点相连的测法 7 精品课件学习交流 3测定原理方法 3 2具体测定方法1 倾斜压差计法2 气压计基点测定法3 气压计同步测定法 8 1 风压测量倾斜压差计法风压测量是在巷道中 和 两测点各安置一根皮托管 如图2 1 皮托管布置于巷道中心 为消除速压 需将尖部迎向风流 管轴与风向平行 在末点 安放倾斜压差计 同时 用风表在 和 两测点分别量出风速 还需同时用湿度计和气压计在两测点附近分别测出风流的干 湿球温度和风流的绝对静压 从而测算出两测点的空气密度 此时压差计所测得的数值是两测点之间的静压差和势能差 优点 测定过程无需测点标高 测量精度高 同步性 数据整理也较简单 3 2 1倾斜压差计法 9 3 2 1倾斜压差计法 10 2 测点间距测量利用钢卷尺 或利用铺设的胶管长度 或激光测距仪测量 3 风速测量在测点用风速表测量风速 应测量三次 计算其平均值作为该测点的风速值 一般情况测试两次即可 九点法或S曲线测试均可 3 2 1倾斜压差计法 11 4 大气物理参数测量用气压计测量大气压 通风干湿温度计测量空气的干球温度和湿球温度 计算密度 3 2 1倾斜压差计法 12 13 5 用单管倾斜压差计测量阻力的计算 3 39 式中h阻 单管倾斜压差计的读数 mm K 单管倾斜压差计的校正系数 h动 两断面动压之差 Pa 当1断面的平均动压大于2断面的平均动压时 为正值 反之 为负值 上式同样适用于用其它压差计测量任意两测点的通风阻力 14 6 井下测量步骤 1 井下测量时仪器的布置如图所示 将两个静压管用三角架设于1点和2点 其尖部迎风 管轴和风向平行 用胶皮管将静压管与压差计相连 2 读取压差计的夜面读数L读和仪器校正系数K 记录于附表中 3 与此同时 其他人员测量测点的风速 干湿球温度 大气压 巷道断面尺寸及测点间距 分别记录于附表中 4 当1 2两测点测完后 顺着风流方向将1测点的静压管移至测点3 进行与上述相同的测量工作 如此继续循环进行 直到测完为止 15 7 注意事项1 在倾斜巷道内 不宜安设测点 始末两点尽量安设在上下水平巷道内 2 开始测量前 用小气筒将两根胶皮管内原有的空气换成测定地点的空气 3 测回采面压差时 仪器应安置在运输平巷或回风平巷内 不易被运输干扰的地点 胶皮管沿工作面铺设 如果该工作面邻近有行人或通风小眼 也可将胶皮管通过这些小眼铺设 4 测定过程中 如果压差计出现异常现象 必须立即查明原因 排除故障 重新测定 故障可能是 1 胶皮管因积水 污物进入或打折而堵塞 胶皮管被扎有小眼或破裂 2 压差计漏气 测压管内或测压管与容器连接处有气泡 3 静压管放置在风流的涡流区内 5 在主要运输巷和主要回风测定时 应尽可能增加两测点的长度 以减少分段测定的积累误差和缩短测定时间 16 1 风压测量在井口或井底车场调试好两台精密气压计 I II 并记录初始读数 仪器I留在原地监视大气压变化 每隔10分钟 20S 记录一次读数 仪器II按测点顺序分别测出各测点风流的相对基点的静压 2 其他参数测量风速测量 大气物理参数测量 巷道断面积和周长测量 测点间距离测量同倾斜压差计法 3 2 2气压计基点测定法 17 用气压计测量通风阻力 最核心的问题就是如何测定测点的空气静压 测量空气静压的仪器种类很多 目前在煤矿井下测定通风阻力使用最多的是矿井通风综合参数检测仪3 测量阻力原理根据能量方程 气压计法就是通过气压计测出测点间的绝对静压差 再加上动压差和位压差 以计算通风阻力 气压计测量通风阻力的方法有逐点测定法和双测点同时测定法 测量阻力原理是一样的 气压计法原理 用此方法测定通风阻力 实质是用精密气压计测出测点间的绝对静压差 再加上动压差和位能差 以计算通风阻力 18 h读1 h读2 分别为前 后测点的气压计读数 Pah读1 读取时校正气压计的读数 Pa h读2 读取时校正气压计的读数 Pa 4 阻力计算 19 5 井下测量步骤 1 将两台仪器同放于基点处 将电源开关拨至 通 位置 等待15 20min后 按 总清 键 记录基点绝对压力值 2 按 差压 键 并将记忆开关拨于 记忆 位置 再将仪器的时间对准 3 将一台仪器留于基点处测量基点的大气压力变化情况 并每逢5的倍数每隔5min记录一次 4 另一台仪器沿着测量路线逐点测定各测点的压力 测定时将仪器平放于测点底板上 每个测点读数三次 也是逢5的倍数每隔5min记录一次 5 测定时先测测点的相对压力 然后测巷道断面平均风速和断面尺寸 最后测温度与湿度 分别记录于附表3 1至附表3 4中 如此逐点进行 直到将测点测完为止 20 1 风压测量在测点I处 调好两台精密气压计 I II 并记录初始测点风流的静压 然后仪器I留在原处不动 仪器II放置在测点2 在约定时间内两台仪器同时读取测点风流的静压 再把仪器I移到测点2 同时记录初始测点风流的静压 仪器I不动 将仪器II移到测点3 再在约定时间内两台仪器同时读取测点风流的静压 如此前进直至巷道测试完毕为止 2 其他参数测量风速测量 大气物理参数测量 巷道断面积和周长测量 测点间距离测量同倾斜压差计法 用气压计法测定通风阻力主要以逐点测定法为主 3 2 3气压计同步测定法 21 3 2 4测定方法的选择用压差计法测量通风阻力时 只测定压差计读数和动压差值 就可以测量出该段通风阻力 不需要测算位压 数据整理比较简单 测量的结果比较精确 一般不会返工 所以 在标定井巷风阻和计算摩擦阻力系数时 多采用压差计法 但这种方法收放胶皮管的工作量很大 费时较多 尤其是在回采工作面 井筒内或者行人困难井巷及特长距离巷道 不宜采用此方法 用气压计法测量通风阻力 不需要收放胶皮管和静压管 测定简单 由于仪器有记忆功能 矿井通风综合参数检测仪 在井下用一台数字气压计就可以将阻力测量的所有参数测出 省时省力 操作简单 但位压很难准确测算 精度较差 故一般适用于无法收放胶皮管或大范围测量矿井通风阻力分布的场合 22 测量局部阻力时 在分风点或汇风点前后进行布置测点 采取倾斜压差计法或气压计法测试两测点间压差 风门两侧压差测量 在风门两侧用精密气压计测试静压 或采取倾斜压差计法测试两端压差 风门压差 P P1 P2 3 2 5局部阻力测量 23 3 2 6井筒通风阻力测定 1 进风井筒阻力测定1 压差计法 吊测法50m 80m 100m 120m 150m H h1 h2 h3 h4 h5Hf a bHhR hf 2hL2 气压计法从地表开始 每隔50m 测量P t t 静压差 Pi 高差Z hR Pi mZg 0 5 V2 24 3 2 7井巷通风阻力测定 2 回风井筒阻力测定1 压差计法 吊测法防爆盖上打孔 或在安全门内2 气压计法在井底用气压计读出相对压力 在安全门内再读出相对压力 两者差值 P hR P mZg 0 5 V2底 0 5 V2井筒 25 3 2 8井巷通风阻力测定 3 风硐阻力测定1 压差计法2 气压计法在安全门内再读出相对压力 再接水柱计读出相对压力 两者差值 P hR P mZg 0 5 V2井筒 0 5 V2风机入口 26 煤矿井工开采通风技术条件AQ1028 2006 矿井总阻力相关规定 27 4测定的准备工作 矿井通风阻力测定包括井巷摩擦阻力测定和局部阻力测定 测点的静压 测点的标高 主要井巷摩擦阻力 局部阻力 干温度 湿温度 风速 测点间长度 井巷断面面积 周长等通风参数 以及风门两端静压差 28 4测定的准备工作 矿井通风阻力测定是一项细致的技术工作 首先 组织参测人员的培训 其次 做好所用仪器仪表的检修校正和有关图表资料的准备 详细了解井下巷道的状况 通风设施和通风情况等 29 4 1资料的准备 为做好矿井通风资料测定工作 测前要收集矿井开拓开采工程平面图 通风系统图 采区布置图以及地质测量标高图 生产作业轮班情况 矿井瓦斯涌出情况 以及通风报表 主要通风机运转 井下漏风 井巷规格尺寸 矿井自然通风等资料 根据有关图纸和巷道布置绘出矿井风网图 风网图既要反映矿井的实际情况同时又允许进行适当的简化 因此要详细了解井下巷道的实际分合情况 风量大小 通风设备和通风构筑物的位置以及其它生产设备的安装使用情况 风网图既是通风阻力测定的蓝图 也是上机解算的依据 要认真做好节点的合并和取舍 节点编号应与原图一致 要求风网图中的节点既能在通风系统图中找到 也能在井下准确定位 对较复杂的风网应考虑绘制风网图和选择阻力测定路线与测定点同步进行 30 4 2确定测点 选择测点的条件是由这些测点构成的风网应能反映矿井巷道系统的实际状况 测点应有准确的标高 两测点之间不易太近 否则难以准确测定两测点之间的阻力 井下测点要做出明显的编号标记 为了取得可靠的测定数据 在上述测定路线的风流分岔点之前或后及局部阻力大的地点前后均布置了测点 测点的位置选择在巷道支护完好 断面规整 前后无杂物 风流稳定的断面内 首先在通风系统图上按选定测定路线布置测点 然后再按井下实际情况确定最终测点位置 并作标记 31 在阻力测试过程中 为了方便对测试数据的查询 辨别和数据处理 对众多测点最好要有一个统一的命名规则 例如 D 字母D表示测段点 第一个数字表示第 天测试 第二个数字表示当天的第 个测点 如D1 3表示倾斜压差计测试区段第1天的第3个测点 F 字母F表示测风点 第一个数字表示第 天测试 第二个数字表示当天的第 个测点 如F2 5表示倾斜压差计测试区段第2天的第5个测点 V 字母V表示精密气压计测点 第一个数字表示第 天测试 第二个数字表示当天的第 个测点 如V3 6表示倾斜压差计测试区段第3天的第6个测点 32 选择测点时应满足下列要求 1 测点应在分风点或汇风点前 或后 处选定 选在前方不得小于巷道宽度的3倍 选在后方不得小于巷道宽度的8倍 2 需要在巷道转弯处 断面变化大的地方选点时 选在前方不得小于巷道宽度的3倍 选在后方不得小于巷道宽度的8倍 3 测点前 后3内巷道应支护良好 巷道内无堆积物 4 两测点间的压差 倾斜压差计法应不小于5 气压计法应不小于20 但也不能大于仪器的量程 测点间距一般在200m左右 5 测试巷摩擦风阻力时 两测点之间不应有分风点或汇风点 6 测试巷道局部阻力时 测点应在分风点或汇风点前 或后 3 8倍巷道宽度范围内进行 7 在并联风路中 只沿着一条路线测量风压 其他风路只布置测风点 测算风量 再根据相同的风压来计算各巷道的风阻 33 在风流的分岔点或汇合点必须布置测点 在流出分风点或合风点的风流中布置测点时 测点距分风点或合风点的距离不得小于巷道宽度的12倍 在流入分风点或合风点的风流中布置测点时 测点距分风点或合风点的距离不得小于巷道宽度的3倍 如图2所示 34 4 3选择路线 在通风系统图上选择测定的主要路线和次要路线 选择的测定路线须包含矿井最大阻力路线 当测定一条较长巷道时 可分段测定 一般一个测组每班测35个测点为宜 要合理选择测量路线 一是测定的行程要尽量短 二是要使标高差较大的测段两端测点的测定时间尽量接近 以免地面气压随时间变化产生较大的误差 35 中央并列式主要通风路线 主井 副井 风井 36 4 4记录表格 通风阻力测定的数据量大 井下巷道情况复杂 为完整 准确地记录各类测定数据合有关情况 应准备以下记录表格 1 基点气压变化记录表 2 井下测定记录卡 3 测定数据汇总表 4 井巷规格表 37 4 5仪器及仪表 精密气压计 倾斜压差计 干湿温度计 皮托管 低速风速表 中速风速表 高速风速表 秒表 钢卷尺 橡胶管 或塑胶管 橡胶管接头 断面仪 激光测距仪 以上测定仪器均应检定 并在有效期内使用 38 断面仪适用于井下巷道或非井下隧道的开挖断面检测 工程限界验收检测 以及巷道或隧道的断面形变检测等场合之中 也可用于小于60米以内的建筑物距离的检测 或类似的其他条件的检测应用中 如正在开发的公路 铁路路基土石方快速测算 桥梁静载测试 护坡挡土墙的验收检测等工作 激光测距仪 39 4 5仪器及仪表 需要准备的主要仪器仪表列表如下 阻力测定前对所用仪器均进行校正和标定 40 4 6人员组织分工 为搞好阻测工作 测前应对参测人员进行培训 使参测人员了解通风阻力测定的目的 意义 测定方法与仪器的操作使用以及测定注意事项 充分发挥参测人员的主动性 同时要对参测人员提出明确要求 下达任务 以便有组织 有计划 有秩序地 高质 高效完成测定工作 通常 参测人员可划分若干小组 各组之间要明确分工 密切合作 具体如下 1 地面基点气象参数测定 1人 组 2 测定各测点相关巷道的风速 1人 组 3 测量各测点相关巷道断面尺寸 2人 组 4 测定各测点并记录风流的干 湿温度及绝对静压 1人 组 41 在获取所有测点的原始测量数据后 首先应对矿井通风参数检测仪 风表 干湿温度计的读值进行校正 然后才能利用计算机进行数据处理与结果汇总 资料计算与整理 是通风阻力测定中比较重要的一项工作 测定数据的处理虽然较为繁琐 但要求细致 认真 稍有疏忽就会前功尽弃 反复多次 甚至导致错误的结论 所以必须给予重视 数据处理内容主要包括平均风速计算 空气密度计算 井巷风量计算 井巷相对静压和动压计算 井巷之间的通风阻力计算 全矿井通风阻力计算 各井巷风阻和摩擦阻力系数计算等 5数据处理 42 通风网络解算三大定律加风机曲线 43 5数据处理 5 1巷道内空气密度的计算5 2巷道几何参数的测定5 3平均风速计算5 4风量计算5 5动压计算5 6通风阻力计算5 7巷道风阻 44 5 1空气密度计算测点空气密度按式 1 计算 1 45 5 2巷道几何参数的测定使用断面仪直接获取巷道面积和周长 或者按巷道断面形状 根据测量数据计算其断面面积和周长 5 3平均风速计算每测点取三次实际测量风速值 然后求取算术平均值作为该测点的平均风速 5 4风量计算风量按式 2 计算 2 46 5 5动压计算动压按式 3 计算 3 5 6通风阻力计算两测点间通风阻力1 倾斜压差计法倾斜压差计两测点间压差 两测点间摩擦阻力和局部阻力 2 气压计基点测定法 47 3 气压计同步测定法 5 7巷道风阻1 两点间风阻计算两测点间摩擦风阻和局部风阻 2 摩擦阻力系数计算若为摩擦风阻 则摩擦阻力系数 48 3 两点间的标准风阻计算 4 巷道标准百米风阻计算 5 通路的总阻力计算 完成上述计算以后 将阻力测试纪录汇总到总表中 49 测点资料汇总以后 应对全系统或个别地段测定结果进行检查校验 1 风量的校验换算成标准矿井空气状态下的风量 根据 在密度不变的情况下 流进汇点或闭合风路的风量 等于流出汇点或闭合风路的风量 的原则进行风量比较 其误差不应该超过所用风表的允许误差值