对用动基电法和定基点法测定矿井通风阻力的比较.pdf

第19卷 第4期山 西 煤 炭Vol119 No14 1999年12月SHANXI COALDec. 1999 对用动基点法和定基点法测定矿井 通风阻力的比较 柳忠起 ① 太原理工大学 摘 要 对测定矿井通风阻力时所采用的动基点测量法和定基点测量法的效果进行了理论分 析,并用实测数据对两种测量方法进行了对比,验证了动基点测量法比定基点测量法具有较高精 度的事实。 关键词 基点法;动基点;定基点;通风阻力 根据 煤矿安全规程 规定,生产矿井至少每三 年要进行一次矿井通风阻力测定,现在应用的测定 矿井通风阻力的方法主要是基点法和同步法。同步 法测定速度慢,人员互相牵制,前后测点采用不同 仪器增加了测量误差。目前广泛采用的还是基点 法,基点法可以消除仪器本身对测点压力的反应误 差,使仪器读数的可靠性提高。 测量通风阻力时,基点法又可以使用定基点法 和动基点法两种测定方法。定基点法是将基点气压 计放置在地面或井底车场附近固定不动,只是按预 先确定路线移动测点气压计;动基点测量法是指在 矿井通风系统的进风段、采区段和回风段设置3个 ～4个基点,然后按定基点的方法逐点测定阻力。 根据矿井通风中常用的能量方程式,两测点间的通 风阻力为 hr1～ 2 P1- P2 015ρ1V21-ρ2V22 ρ 1～2 Z 1- Z2 式中 P1、P2 前后两测点的绝对静压,Pa; V1、V2 前后两测点的速度,m/ s; ρ1 、 ρ 2 前后两测点的空气密度,kg/ m3; ρ1～2 前后测点的空气平均密度,kg/ m3; Z1、Z2 前后两测点的标高,m1 一般来说,速压差数值较小,对测量精度影响 不大,影响测量精度的主要是静压差和位压差,准 确地测量两点间的位压差需要辅以一些其它手段, 这里只分析两点间静压差的测定。 1 定基点法和动基点法的分析 用基点法测量两点间通风阻力时,可用下式计算 hr1～ 2 P 1 -P2- P 01 -P02 015ρ1-2 V 2 1- V 2 2 Z1- Z2 式中 P01、P02 分别为读取P1、P2时基点校正 气压计的读数,Pa. 定基点和动基点目的都在于消除地表气压变化 对测点仪器读数的影响,消除仪器对测点压力的反 应误差。但是将基点气压计旋转在地面井口或井底 车场附近固定不动,是否能够有效消除上述两个因 素对测值精度的影响呢 111 定基点测量法的分析 首先,定基点测量法没有考虑地表气压变化到 达井下测点的传递时间。据有关资料统计,在矿井 标准条件下,计算在不同通风距离时地表压力波的 传递时间见表11 表1 通风距离与传递时间关系表 通风距离/ m5001 0002 0005 000 传递时间/ s11452191518112153 可见,巷道通风距离较短时,地表气压变化的 传递时间很短,一般可以忽略不计。但测点至基点 的距离很大时,尤其是当测段的阻力较小,而地表 压力变化较大时,如果忽略这种压力波传递时间上 ① 作者简介柳忠起,男, 1975年生,太原理工大学,研究生, 030024 收稿日期 1998 - 12 - 23 的滞后,则会给测值带来误差。 其次,定基点法没有考虑井下风流瞬时压力的 变化。众所周知,由于井下电机车运行、风门启 闭、提升、运输,生产作业等因素的影响,同一断 面上的压力值是会变化的,这会直接反应到测点气 压计上,但不能反应到基点气压计上,由于这些原 因引起的测点压力值的变化,基点气压计无法补 偿,有时还会引起测段通风阻力计算结果的负值。 图1 矿井通风系统图 112 动基点测量法的分析 用动基点法测量,基点是移动的。在测定进风 井筒到采区车场进风段的通风阻力时,宜将基点气 压计放置在地面井口附近,在提升间隙内测定井筒 的通风阻力,然后将基点气压计移至大巷内或井底 车场的硐室附近,以反映大巷内由于电机车运行引 起的风压变化,从而避开了井筒内提升运输的干扰。 如果通风距离较长,可以适当增设基点。在测量采 区段通风阻力时,采区段通风设施多、风温高、风 门启闭频繁、风流不稳定、风压瞬时变化大,气压 计的读数随温度变化的漂移值与大巷内不一致是矿 井通风阻力测定中可能出现负值最多的地方。测完 进风段阻力后,宜将基点位置移至采区下部车场附 近,避开大巷内设备运行的干扰,监视采区内由于 风门的启闭引起的风压变化,同时也使基点气压计 读数随温度的漂移值与测点气压计基本一致。测完 采区段通风阻力后,宜将基点气压计移至总回风大 巷内,以缩短测点至基点的距离,使基点气压计的 读数能够准确地反映回风巷内风压的瞬变。 由以上分析看,定基点法将基点气压计放置在 地面井口或井底车场附近固定不动,并不能有效消 除地面气压的瞬变对测量值的影响,静压差测定会 引起较大误差,甚至使计算结果出现负值;动基点 法考虑了井下复杂因素的影响,缩短了测点至基点 的距离,基点能够反映井下风压的瞬变,能有效地 消除地表气压变化及井下风压的瞬变对测值的影 响,弥补定基点测量法的不足,使测定精度极大提 高。 动基点测量法基点的选择以不超过2 000 m为 宜,据此,对于一般的大中型矿井只需要设置3个 ～4个基点即可。 2 实测验证 根据上述分析,现把1997年9月在潞安矿物 局五阳矿测定的通风阻力运用动基点法和定基点法 加以比较。因为测定过程共选了4条阻力线路,现 只把五一采区的一条阻力线路进行分析计算。此路 线在地面、井底车场和采区下部车场各设一基点, 共3个基点见图 1 。测定记录和计算结果见表2 和表31 通过以上计算,得到用定基点法测得的矿井通 风总阻力为 1 75618 Pa1 用动基点法测得的矿井 通风总阻力为1 60618 Pa ,精度检验公式为 Φ hr-h h 100 , 式中hr 从进风井口至回风井口主测干线上支 路通风阻力实测之和, Pa ; h 利用风机房水柱计读数计算的测定 线路上的通风阻力, Pa. h hf-hvhn 式中hf 主扇相对静压, Pa ; hv 风硐内速压, Pa ; hn 主干线上的自然风压, Pa ; Φ 精度指标。 忽略自然风压,两种测量法的误差计算如下 Φf 1 75618 - 1 530-4212 1 530-4212 100 18108, Φm 1 60618 - 1 530-4212 1 530-4212 100 81 一般情况下,Φ约为5 可认为阻力测定结果 是合理的,但查阅资料从工程实际需要来看,测量 32第4期 柳忠起对用动基点法和定基点法测定矿井通风阻力的比较 42山 西 煤 炭 第19卷 精度也可放宽到10 ～20 ,以上只是对两种不同测量效果的比较,因此 Φf和 Φm是可取的。 表3 矿井通风阻力测定汇总表 测定路线五一采区别 测定时间 1997年9月3日 测段 测点间 距离 m 空气平 均密度 kg/ m3 高差 m 位能差 m 定基点 法基点 气压计 读数差 Pa 动基点 法基点 气压计 读数差 Pa 测点气 压计读 数差 Pa 速压差 Pa 定基点 法静压 差 Pa 动基点 法静压 差 Pa 定基点 法测点 间累计 通风阻 力 Pa 动基点 法测点 间累计 通风阻 力 Pa 1～236011139319143 56818- 30- 30- 3 270- 316- 3 330- 3 3302651226512 2～33811411120- 3143- 37170050- 750502701527015 3～4951112221933212- 10- 1030020203221732217 4～526511122- 017- 7170010- 11110103231932319 5～6201112300- 20- 20100- 10- 103131931319 6～722011123- 015- 515202010030303381433814 7～852511122- 117- 18170030030303491734917 8～93011122- 213- 25130030- 01630303531835318 9～1071511120- 62120- 68317- 10- 607100127006503701332013 10～113011117- 0195- 10140030030303891933919 11～125071811112- 4917- 54212- 10- 5058005705304171732717 12～1323011106- 18163- 202110- 4027002702304581635516 13～1410511102- 15129- 165130- 201900111901705101436014 14～157011102- 4193- 531310- 105031160405201235012 15～1685511102- 1414- 15517202060- 3156706701 031861 16～1763011092- 86137- 9251220401 37011181 3901 4101 507111 35711 17～181041011075- 43197- 4631750506603147107101 756181 60618 3 结 论 通过以上对定基点测量法和动基点测量法的理 论分析和用实际测量的数据进行计算比较可以得出 结论定基点测量法不能有效反应地表气压变化和 井下风压的瞬时变化,测定结果误差较大。而动基 点法就可弥补定基点测量法的不足,使测量精度大 为提高。由于实际实测过程只设了3个基点,若在 总回风巷内再布置一个基点,可能效果会更好。 测量精度的提高还有赖于仪器的精度、数据的 处理、测点的布置等多方面因素的影响,因此,在 矿井通风阻力测定中应综合考虑,周密安排,力求 最佳精度的最佳效果参考文献从略。 A comparison of moving - base - point measurement and fixed - base - point measurement determining the ventilation resistances in mine Liu Zhongqi Taiyuan University of Technology Abstract The results of moving - base - point measurement and fixed - base - point measurement which determine the ventilation resistances in mine were analysed theoretically. A comparison of two measurements with determined date proved that moving - base - point measurement is more precise than fixed - base - point measurement. Key words base point ; moving base point ; fixed base point ; ventilation resistance 本文责任编辑 刘大为 52第4期 柳忠起对用动基点法和定基点法测定矿井通风阻力的比较