王家岭煤矿通风阻力测定实施方案.doc

王家岭煤矿通风阻力测定实施方案
一、矿井通风阻力测定内容及测定方案
1.测试目的
（1）测定王家岭煤矿的风阻，阻力等相关参数；
（2）通过测定通风阻力的测定，为矿井通风系统优化分析提供参考资料。
2.测试方法
根据现有技术条件，采用气压计逐点测量法。为提高测量准确性，全矿井所定全部测点标高由地测部门提供准确数据，同时为了消除地面气压波动，井下风门关闭和机车行驶等原因对各测压点通风压力的影响，在井下设立了基点气压观测站，用基点观测到的气压波动值校正各测点由上述因素引起的气压变化值。测量中,为避免仪器不可预料的故障误差,测压组使用双台仪器同时读数,且每台仪器的读数值取2个，每个读数的间隔时间不少于30s，然后取其算术平均值作为测点气压值。主扇静压用同一台仪器进行测量，以消除不同类仪器之间和风机房测压仪安装不正确等因素所产生的误差。测量之前对各仪器进行了互相校正，以消除各仪器之间的仪器误差。
3.测试路线
3.1测定路线的确定
选择测定路线的一般原则是：根据测定的具体目的要求，结合矿井的生产布局和通风系统现状，选择二条(或几条)风流路线长、风量大，且包含采区或工作面，能反映矿井通风系统特征的路线做为主要测定路线，其他做为辅助测定路线。选取一下测定路线：
第一条:碟子沟进风斜井→变电所→井底车场→2号煤中央辅助运输大巷→20104工作面带式输送机巷→20104工作面→20104工作面回风巷→2号煤中央回风大巷→碟子沟回风斜井；
第二条:副平硐→回风绕道南侧→回风绕道→检修硐室→2号煤中央带式输送机大巷→20105工作面带式输送机巷→20105工作面→20105工作面回风巷→2号煤中央回风大巷→碟子沟回风斜井；
第三条:副平硐→主副检修巷→中央水仓→主副平硐回风斜巷2号煤中央回风大巷→碟子沟回风斜井；
3.2测点布置
测定路线选定之后，即可按照通风阻力测定的要求，结合本矿巷道布置的具体条件，在通风系统图上初步确定测点的位置和数量，并沿测定路线将测点依次编号。在确定测点布置位置时一般考虑下述原则：每条测定路线的测定布置位置应能控制主要井巷和工作面的阻力分布情况。一般在风流分、汇点之前和局部阻力大的地点前后以及在需要控制的典型巷道的首末均应设置测点。在井下实测过程中，可根据井巷的具体条件，将测点尽量地布置在巷道平直，支护良好、断面规则、前后无杂物、风流稳定、且易于确定标高的地点，实际测定时根据实际情况对个别测点可进行适当的调整和增减少数的测点。
3.3人员组织与分工
为使测定工作能够顺利地进行，测前对参与测定的人员进行了认真的组织与安排，做到分工明确，各尽其责，协调配合，统一指挥。人员组织如下：
（1）地面气压计计数1人，每隔5分钟记录基点气压值。
（2）井下测压1人，负责测定各测点风流的绝对压力和相对压力。
（3）井下测风1人，负责测定各测点的风速，以及测量各测点巷道的断面尺寸。
（4）井下测干、湿温度1人。
（5）记录1人，负责记录各测点的全面测定数据。
负责记录的人员除按时记录各测点参数外，还应注意合理的确定气压计的放置位置及测点个数的增减，使仪器尽可能接近标高点处。同时还应在通风系统示意图上或记录表的测点位置栏中记清测点的详细位置。测定前准备好测定路线示意图和记录表格。
3.4测定使用的仪器
表1-1测试仪器仪表名称、型号及生产厂家
仪表或用具名称
型 号
数 量
生 产 厂 家
备 注
数字气压计
JFY-1
2
太原航空仪表有限公司
长杆2根，1.8-2.0m长；自由夹与记录笔2套；油漆与毛笔等零星用品；
高、中、微速风表
DFA-Ⅱ
3
鞍山光学仪表有限公司
机械通风干湿表
DHM2
1
天津气象仪表厂
10m皮尺

2

秒 表

1

二、矿井通风阻力有关参数的计算方法
1. 井下大气物理参数
用通风湿度计测量各测点空气的干、湿温度，用气压计测量各测点静压，计算空气相对湿度和密度，具体计算方法如下。
1.1 空气相对湿度的计算
(1) 干、湿球温度下空气的饱和水蒸汽压为：
(1)
(2)
式中Psat——在温度td下空气的饱和蒸汽压，kPa；
Psat1——在温度tw下空气的饱和蒸汽压，kPa；
td——干球温度，℃；
tw——湿球温度，℃。
(2) 矿井空气的实际水蒸汽压为：
(3)
式中F1 ——干球温度下水蒸汽饱和蒸汽压；
P——大气压力，kPa；
(4)
式中F2——湿球温度下水蒸汽饱和蒸汽压。
(3)空气相对湿度为：
(5)
1.2 空气密度的计算
(6)
式中 P——大气压力，kPa；
φ——空气相对湿度，%；
Psat——在温度td下空气的饱和蒸汽压，kPa；
td——干球温度，℃；
tw——湿球温度，℃。
2.巷道断面参数与风量
2.1 巷道断面积
(1) 面积计算公式：
半圆拱形状： (7)
式中 S——巷道断面面积，m2；
H——巷道全高，m；
a——巷道宽，m。
三心拱形状： (8)
梯形形状： (9)
式中S——巷道断面面积，m2；
a——巷道宽，m；
b——为巷道顶宽，m。
(2) 周长计算公式：
半圆拱形状： (10)
或者： (11)
三心拱形状： (12)
或者： (13)
梯形形状： (14)
或者： (15)
式中 U——巷道周长，m；
其余符号意义同上。
2.2 风量
采用线路法用风表测量风速，计算通过井巷的风量：v以及测点巷道的断面面积S算出：
(16)
式中 Q——巷道风量，m3/S ；
S——巷道断面面积，m2；
v——测点实际平均风速，m/S。
3. 通风阻力及自然风压
3.1 通风阻力计算
(1) 各测段巷道通风阻力计算公式为：
(17)
式中——i，i+1测段通风阻力，Pa；
Pi Pi+1——测点空气绝对静压，Pa；
P’i P’i+1——分别为读取Pi 和Pi+1压力值时，基点校正气压计的相应测值，Pa；
K1 K2——分别为井下测量用气压计与基点校正气压计的校正系数；
其余符号意义同前。
(2) 总阻力计算
通风系统总阻力为测定路线各测段通风阻力的累加。
3.2 自然风压测算
某煤矿地处山区，进、回风井井口不在同一个水平，进、回风流有温差，应考虑矿井自然风压的影响。自然风压是在井下最低标高的巷道以上，进风与回风两列垂直空气柱的重力压强之差，用公式表示为：
(18)
式中 Z——第i与i+1个测点的高差，m；
ρ——第i与i+1个测点的平均空气密度，。
某煤矿通风阻力测量路线上的主（副）平峒峒口标高为+937.5m，回风井出口标高为+1095.0m，井下最低点在三盘区1#回风巷（46#测点），标高+882.0m。进风侧高程分为55.5m，回风侧高程也为213.0m。
结合测定数据表（表1~5）的有关大气条件参数数据，由公式（18）计算得到的矿井自然风压为96.2Pa，计算结果表明，目前矿井自然风压会对于通风阻力产生一定影响。这是因为进风井口在山沟、回风井口在山上，气候条件变化作用的结果。此外，由于该矿井的煤层埋深比较浅，巷道风流温度还是会受到地面气象条件的影响，所以，在气候有较大变化的情况下（如冬季），自然风压对于矿井通风阻力的影响还会增大。
4. 风阻及摩擦阻力系数
4.1 风阻的计算
巷道风阻计算公式为：
(19)

式中Ri~i+1——巷道两测点之间风阻，Ns2/m8；
hi~i+1——测定得到的巷道通风阻力，Pa；
风量由下式计算：
(20)
式中vi,vi+1——巷道两测点位置风速值，m/s；
si,si+1——巷道两测点位置断面积，m2。
巷道的标准风阻：
(21)
式中——为井下空气标准状态的密度，；
——为实测巷道的平均密度，。
巷道的百米风阻计算式为：
(22)
式中L——测段巷道的长度，m；
Rsi~i+1——巷道的标准风阻，Ns2/m8。
4.2 摩擦阻力系数的计算
计算公式为：
(23)
式中Ri~i+1——巷道风阻，Ns2/m8；
其余符号意义同前。
标准巷道摩擦阻力系数计算公式：
(24)
式中αs——巷道标准摩擦阻力系数，Ns2/m4；
其余符号意义同前。
三、矿井通风阻力测定附表
表3-1 井 巷 规 格 参 数 记 录 表

测点 序号
巷道名称
测点位置
断面
形状
支护
方式
底 宽（m）
全 高(m)
周 长（m）
面 积（m2）
测点
间距
(m)
附注
1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

表3-2 基 点 气 压 计 测 压 记 录 表
时间（hh:mm）
绝对压力
Pa
相对压力(mmH2O)
时间（hh:mm）
绝对压力
Pa
相对压力(mmH2O)
时间（hh:mm）
绝对压力
Pa
相对压力(mmH2O)
时间（hh:mm）
绝对压力
Pa
相对压力(mmH2O)

表3-3 测 点 绝 对 静 压 及 测 点 标 高 表
测点序号
巷道名称
测点位置
时间
相对差压(mmH2O）
基点读数(mmH2O)
校正后读数(mmH2O)
大气
压力(Pa)
测点
标高(m)
第一次
第二次
第三次
平均
1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

表3-4 测 点 风 速、湿 度、密 度 记 录 表
测点序号
巷道名称
测定风速（格/分）
实际风速（m/s）
干、湿温度（℃）
相对湿度（%）
密度(kg/m3)
第一次
第二次
第三次
平均值
干球
湿球
1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

表3-5 井 巷 通 风 阻 力 计 算 汇 总 表
测点序号
绝对压力
空气密度
巷道断面
平均风速
巷道标高
静压差
速压差
位压差
阻 力
测段距离
(Pa)
（kg/m3）
（m2）
（m/s）
（m）
（Pa）
（Pa）
（Pa）
（Pa）
（m）
1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18