安全工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教程24礦井通風(fēng)阻力測(cè)定

××學(xué)院

礦井通風(fēng)阻力測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆沼脡翰钣?jì)法和氣壓計(jì)法測(cè)定礦井通風(fēng)阻力的方法。二、儀器設(shè)備補(bǔ)償式微壓計(jì)〔U形水柱計(jì)，壓差計(jì)〕；膠皮管〔內(nèi)徑4～6mm〕40m及l(fā)00m各1根；皮托管2支；高、中、微速風(fēng)表各1塊，秒表1塊；濕度計(jì)一臺(tái)；空合氣壓計(jì)一個(gè)；皮尺〔20～30m〕一根；工業(yè)酒精，直通管等。三、實(shí)驗(yàn)原理1、壓差計(jì)法

用壓差計(jì)和皮托管測(cè)定井巷通風(fēng)阻力的布置方式如圖2-22所示；在測(cè)點(diǎn)m和n安設(shè)皮托管，用膠皮管分別將兩個(gè)皮托管上的靜壓接在壓差計(jì)上，此時(shí)壓差計(jì)的讀數(shù)值應(yīng)為兩點(diǎn)的靜壓差和位壓差之和，分析如下：圖2-22壓差計(jì)法測(cè)定布置示意圖1-皮托管；2-傳壓膠皮管；3-壓差計(jì)三、實(shí)驗(yàn)原理從圖上可知，皮托管將m點(diǎn)的絕對(duì)靜壓接受過來并經(jīng)膠皮管傳到壓差計(jì)右側(cè)液面上，由于膠皮管內(nèi)空氣柱的壓力作用，其壓力要減少〔Z+△Z〕ρ毫米水柱，所以右側(cè)液面所受的壓力為：〔2-27〕同理，壓差計(jì)左側(cè)液面所受的壓力：〔2-28〕壓差計(jì)液面上升高度就是兩液面上的壓力差所造成的，故：〔2-29〕式中：Pm——測(cè)點(diǎn)m的空氣絕對(duì)靜壓，毫米水柱；Pn——測(cè)點(diǎn)n的空氣絕對(duì)靜壓，毫米水柱；Z——兩測(cè)點(diǎn)的高差，m；ρ——膠皮管中的空氣密度，kg/m3。三、實(shí)驗(yàn)原理測(cè)定時(shí)，如果膠皮管中空氣的溫度和巷道中空氣的溫度一致，即，那么，由此可得：〔2-30〕根據(jù)伯努利方程式，測(cè)點(diǎn)m和n間的通風(fēng)阻力應(yīng)為

〔2-31〕三、實(shí)驗(yàn)原理對(duì)照上述兩式可知，只要，那么〔2-32〕式中：L讀——壓差計(jì)讀數(shù)，毫米水柱；K——壓差計(jì)校正系數(shù)；vm，vn——兩測(cè)點(diǎn)上的平均風(fēng)速，m/s；ρm，ρn——兩測(cè)點(diǎn)的空氣密度，kg/m3。上式就是用皮托管和壓差計(jì)測(cè)定通風(fēng)阻力計(jì)算式，所以還要用風(fēng)表測(cè)定兩點(diǎn)的平均風(fēng)速，同時(shí)測(cè)量巷道的氣壓、溫度、濕度，以計(jì)算空氣密度。

三、實(shí)驗(yàn)原理具體測(cè)定的做法時(shí)，從第一個(gè)測(cè)點(diǎn)開始，在前后兩測(cè)點(diǎn)處各設(shè)置一個(gè)靜壓管〔或皮托管〕，在后測(cè)點(diǎn)的下風(fēng)側(cè)6～8m處安設(shè)壓差計(jì)，將壓差計(jì)調(diào)整水平并調(diào)零，長膠皮管的一端接m點(diǎn)的靜壓管〔或皮托管的靜壓端〕，另一端接在壓差計(jì)的“+〞接管上-短膠皮管一端接n點(diǎn)的靜壓管，另一端接在壓差計(jì)的“－〞接管上，此時(shí)待壓差計(jì)液面穩(wěn)定后可讀數(shù)。如果液面波動(dòng)，可連續(xù)讀幾個(gè)數(shù)求平均值。在測(cè)定壓差的同時(shí)，其他小組應(yīng)進(jìn)行風(fēng)速、大氣條件和巷道幾何參數(shù)的測(cè)量。2、氣壓計(jì)法氣壓計(jì)法是用恒溫氣壓計(jì)或精密氣壓計(jì)測(cè)定兩點(diǎn)間的絕對(duì)靜壓差，再加上兩測(cè)點(diǎn)的位壓差、速壓差以計(jì)算通風(fēng)阻力。三、實(shí)驗(yàn)原理用精密氣壓計(jì)法測(cè)算通風(fēng)阻力，是氣壓計(jì)法中的一種方法。絕對(duì)靜壓差由數(shù)值顯示的精密氣壓計(jì)來測(cè)定，示意圖和外觀如圖2-23所示。該儀器的原理是利用真空膜合由于氣壓變化產(chǎn)生的位移帶動(dòng)差動(dòng)變壓器鐵芯移動(dòng)，其輸出電壓隨著變化的道理，實(shí)現(xiàn)對(duì)氣壓的測(cè)定。整機(jī)為礦用本質(zhì)平安型電路。圖2-23礦用氣壓計(jì)示意圖及外觀1-壓差靈敏度調(diào)電位計(jì)；2-氣壓零點(diǎn)調(diào)整電位計(jì)；3-氣壓靈敏度調(diào)整電位計(jì)；4-氣壓咀；5-充電器插座；6-電源、開關(guān)；7-壓差調(diào)零電位計(jì)；8-轉(zhuǎn)換開關(guān)圖2-23礦用氣壓計(jì)示意圖及外觀三、實(shí)驗(yàn)原理〔1〕儀器的操作方法①氣壓差顯示：將儀器電源開關(guān)⑥拔至“開〞，轉(zhuǎn)換開關(guān)⑧撥至“壓差〞擋且調(diào)零電位計(jì)不動(dòng)，當(dāng)氣壓發(fā)生變化時(shí)，儀器即可以毫米水柱為單位顯示出大氣壓力的瞬間變化值。②氣壓值顯示：將儀器電源開關(guān)⑥撥至“開〞，轉(zhuǎn)換開關(guān)⑧撥至“壓差〞檔，調(diào)節(jié)“調(diào)零〞電位計(jì)⑦，使儀器顯示為零，此時(shí)將轉(zhuǎn)換開關(guān)⑧撥到“氣壓〞檔，儀器顯示的數(shù)值與基準(zhǔn)氣壓值950毫巴相加，即可得到當(dāng)?shù)禺?dāng)時(shí)的大氣壓力值。〔2〕調(diào)試標(biāo)定方法①壓差靈敏度校正：將儀器電源開關(guān)⑥撥至“開〞，轉(zhuǎn)換開關(guān)⑧撥至“壓差〞檔，調(diào)整儀器“調(diào)零〞電位計(jì)⑦，使儀器顯示為負(fù)值，此時(shí)將一標(biāo)準(zhǔn)壓力200mmH2O送至“氣壓咀〞④，儀器應(yīng)顯示200，如顯示值與外加壓力值有誤差時(shí)，即調(diào)節(jié)壓差靈敏度調(diào)整電位計(jì)①，使儀器顯示為200〔顯示值＝原負(fù)值+200〕。三、實(shí)驗(yàn)原理②氣壓零點(diǎn)校正：將儀器電源開關(guān)⑥撥至“開〞，轉(zhuǎn)換開關(guān)⑧撥至“壓差〞檔，調(diào)整儀器“調(diào)零〞電位計(jì)，使儀器顯示為零，此時(shí)將轉(zhuǎn)換開關(guān)⑧撥至“氣壓’檔，儀器顯示的讀數(shù)與950毫巴基準(zhǔn)氣壓值相加，即為當(dāng)?shù)禺?dāng)時(shí)大氣壓力值。如與標(biāo)準(zhǔn)水銀氣壓計(jì)讀數(shù)差值超過儀器的精度指標(biāo)，〔壓差顯示精確度：士〔0.3mmH2O+1%×讀數(shù)〕，氣壓顯示精確度：100毫巴范圍內(nèi)，平均誤差<0.5毫巴〕，此時(shí)即調(diào)整氣壓零點(diǎn)調(diào)整電位計(jì)②即可。③氣壓靈敏度校正：將儀器電源開關(guān)⑥撥至“開〞，轉(zhuǎn)換開關(guān)⑧撥至“壓差〞檔，調(diào)整儀器“調(diào)零〞電位計(jì)⑦使儀器顯示為零，又將轉(zhuǎn)換開關(guān)⑧撥至“氣壓〞擋，此時(shí)儀器的氣壓顯示值記為Pl，再將轉(zhuǎn)換開關(guān)⑧撥至“壓差〞檔，調(diào)整“調(diào)零〞電位計(jì)⑦，使儀器顯示為158毫米水柱，再將轉(zhuǎn)換開關(guān)⑧撥至“氣壓〞檔，此時(shí)儀器氣壓顯示值記為P2，計(jì)算P2－Pl值應(yīng)為15毫巴，如有誤差，那么調(diào)整氣壓靈敏度調(diào)整電位計(jì)③。三、實(shí)驗(yàn)原理〔3〕阻力測(cè)定方法使用礦用氣壓計(jì)測(cè)定通風(fēng)系統(tǒng)阻力及分布，可分3個(gè)步驟進(jìn)行。①按通風(fēng)系統(tǒng)擬定測(cè)定路線，進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，布置測(cè)點(diǎn)，并從地測(cè)圖上查出各測(cè)點(diǎn)標(biāo)高。②通風(fēng)系統(tǒng)實(shí)測(cè)。③根據(jù)實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，計(jì)算各測(cè)點(diǎn)間的各區(qū)段通風(fēng)阻力值。在井下用微氣壓計(jì)實(shí)際測(cè)定，大致可分為兩種方法，即同時(shí)法與基點(diǎn)法。三、實(shí)驗(yàn)原理Ⅰ.同時(shí)法。將兩臺(tái)氣壓計(jì)帶入井下，在同一地點(diǎn)讀取氣壓計(jì)的讀數(shù)，確定讀數(shù)系統(tǒng)差，然后二人分另進(jìn)入A點(diǎn)與B點(diǎn)，在同一時(shí)刻測(cè)定兩點(diǎn)氣壓，并且測(cè)定風(fēng)速和溫度、濕度，依次序測(cè)完通風(fēng)系統(tǒng)內(nèi)選定的線路，將數(shù)據(jù)列入表內(nèi)，出井后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。兩點(diǎn)間的大氣壓力差為：〔2-33〕式中：——測(cè)點(diǎn)A與B在同一時(shí)刻的氣壓計(jì)讀數(shù)差，mbar；——兩臺(tái)氣壓計(jì)在同一地點(diǎn)同一時(shí)刻的讀數(shù)，mbar；——在測(cè)點(diǎn)A與測(cè)點(diǎn)B兩臺(tái)氣壓計(jì)讀數(shù)系統(tǒng)差校正，mbar?！?-34〕三、實(shí)驗(yàn)原理根據(jù)式(2-34)，兩點(diǎn)間的全壓差為：〔2-35〕式中：ρA，ρB——分別為A、B兩測(cè)點(diǎn)的空氣密度，kg/m3；VA，VB——分別為A、B兩測(cè)點(diǎn)的平均風(fēng)速，m/s；g——重力加速度，9.8lm/s2。因此可知，用同時(shí)法測(cè)定全壓差時(shí)，數(shù)據(jù)處理包括兩測(cè)點(diǎn)的氣壓計(jì)讀數(shù)差，兩臺(tái)氣壓計(jì)讀數(shù)差校正，高程差校正和動(dòng)壓差等項(xiàng)。三、實(shí)驗(yàn)原理Ⅱ.基點(diǎn)法.這種方法只需帶一臺(tái)氣壓計(jì)到井下，測(cè)定者順著測(cè)定路線在各測(cè)點(diǎn)讀取氣壓計(jì)讀數(shù)，并測(cè)取溫度與風(fēng)速。由于各測(cè)點(diǎn)不能同一時(shí)刻測(cè)定，而地表大氣壓力又是時(shí)刻變化的，因此需在地面井口或井底車場(chǎng)設(shè)一基點(diǎn)，放置另一臺(tái)氣壓計(jì)，以監(jiān)測(cè)大氣壓力的變化，并隨時(shí)記錄儀器的讀數(shù)。在井下巡回測(cè)定者，應(yīng)準(zhǔn)確記下讀取氣壓計(jì)讀數(shù)的時(shí)刻，最后到井上進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。兩點(diǎn)間的大氣壓力差為：〔2-36〕式中：——分別為測(cè)定A、B點(diǎn)大氣壓時(shí)刻的基點(diǎn)大氣壓力，mbar；——基點(diǎn)大氣壓力變動(dòng)校正，mbar。三、實(shí)驗(yàn)原理因此兩點(diǎn)間的全壓差為：〔2-37〕從式〔2-37〕看出：用基點(diǎn)法測(cè)定全壓差時(shí)，數(shù)據(jù)處理包括兩測(cè)點(diǎn)的氣壓計(jì)讀數(shù)差、基點(diǎn)大氣壓力變化校正、高程差校正與動(dòng)壓差等項(xiàng)。靜壓差及全壓差為正值時(shí)，風(fēng)向與巡回方向相同，為負(fù)值時(shí)，巡回方向相反。同時(shí)法是在同一時(shí)刻測(cè)定某一區(qū)間兩端的氣壓不需要校正大氣壓力的變動(dòng)。通風(fēng)系統(tǒng)的某些變動(dòng)對(duì)其影響較小。基點(diǎn)法是在不同時(shí)刻測(cè)定某一區(qū)段兩端的氣壓，通風(fēng)系統(tǒng)的短暫風(fēng)波動(dòng)，可能引起較大誤差。注：空氣密度的求算：按ρ=0.416P/T〔kg/m3〕計(jì)算，P為大氣壓力，mmHg，T為絕對(duì)溫度，273+t，K。四、實(shí)驗(yàn)步驟〔1〕在管網(wǎng)系統(tǒng)中，在風(fēng)道內(nèi)選擇某一測(cè)段，將單管壓差計(jì)調(diào)平，分別在該測(cè)段的進(jìn)風(fēng)側(cè)和回風(fēng)側(cè)兩個(gè)測(cè)點(diǎn)放置皮托管，用膠皮管將測(cè)點(diǎn)皮托管中的靜壓管分別接到壓差計(jì)的“+〞、“-〞兩端，測(cè)算出該測(cè)段兩斷面間風(fēng)流的勢(shì)能差；〔2〕用皮托管和壓差計(jì)分別測(cè)出各斷面的平均動(dòng)壓并計(jì)算各斷面的風(fēng)量