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1、第 19 卷 第 4 期 山 西 煤 炭 Vol119 No141999 年 12 月 SHANXI COAL Dec. 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 (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
2、, 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 :hr(1 2) = ( P1 - P2) +015( 1 V21 - 2 V22) + 1 2 ( Z1 - Z2)
3、式中 : P1 、 P2 前后两测点的绝对静压 , Pa ;V 1 、 V 2 前后两测点的速度 , m/ s; 1 、 2 前后两测点的空气密度 , kg/ m3 ; 1 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 :hr (1 2) = ( P1 - P2) - ( P01 - P02) +015
4、 1 - 2 ( V 21 - V 22) + ( 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 / m 50
5、0 1 000 2 000 5 000传递时间 / s 1145 2191 5181 12153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 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 ,
6、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 ,
7、 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
8、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
9、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 = hr - hh 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 - hv hn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
10、 ; 精度指标。忽略自然风压 , 两种测量法的误差计算如下 : f = 1 75618 - (1 530 - 4212)1 530 - 4212 100 % = 18108 % , m = 1 60618 - (1 530 - 4212)1 530 - 4212 100 % = 8 %1一般情况下 , 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 f 和 m 是可取的。
11、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Pa1 2 360 11139 31914 3 56818 - 30 - 30 - 3 270 - 316 - 3 330 - 3 330 26512 265122 3 38114 11120 - 3143 - 3717 0 0 50 - 7 50 50 27015 27
12、0153 4 95 11122 2193 3212 - 10 - 10 30 0 20 20 32217 322174 5 265 11122 - 017 - 717 0 0 10 - 111 10 10 32319 323195 6 20 11123 0 0 - 20 - 20 10 0 - 10 - 10 31319 313196 7 220 11123 - 015 - 515 20 20 10 0 30 30 33814 338147 8 525 11122 - 117 - 1817 0 0 30 0 30 30 34917 349178 9 30 11122 - 213 - 2513
13、0 0 30 - 016 30 30 35318 353189 10 715 11120 - 62120 - 68317 - 10 - 60 710 012 700 650 37013 3201310 11 30 11117 - 0195 - 1014 0 0 30 0 30 30 38919 3391911 12 50718 11112 - 4917 - 54212 - 10 - 50 580 0 570 530 41717 3271712 13 230 11106 - 18163 - 20211 0 - 40 270 0 270 230 45816 3551613 14 105 11102
14、 - 15129 - 16513 0 - 20 190 011 190 170 51014 3601414 15 70 11102 - 4193 - 5313 10 - 10 50 311 60 40 52012 3501215 16 855 11102 - 1414 - 15517 20 20 60 - 315 670 670 1 031 86116 17 630 11092 - 86137 - 92512 20 40 1 370 1118 1 390 1 410 1 50711 1 3571117 18 10410 11075 - 43197 - 46317 50 50 660 314 7
15、10 710 1 75618 1 606183 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 andf ixed - base - point measurement determining the ventilation resistances in mineLiu Zhongqi( Taiyuan U niversity of Technology)Abstract The results of moving - base - point measurement and fixed - base - point measurement whichdetermine the ventilation resistan
