礦井通風(fēng)-學(xué)習(xí)情景2 井巷風(fēng)量測(cè)算

1、學(xué)習(xí)情景2 井巷風(fēng)量測(cè)算 任務(wù)1 井巷中風(fēng)速和風(fēng)量的測(cè)定任務(wù)2 風(fēng)表校驗(yàn)任務(wù)1 井巷中風(fēng)速和風(fēng)量的測(cè)算 每個(gè)礦井都必須對(duì)總進(jìn)風(fēng)巷、總回風(fēng)巷、采區(qū)和工作面進(jìn)、回風(fēng)巷等定期測(cè)風(fēng)，以便及時(shí)掌握進(jìn)入礦井的總風(fēng)量和各用風(fēng)地點(diǎn)的風(fēng)量是否滿足生產(chǎn)的要求。 風(fēng)速既是影響氣候條件的主要因素之一，又是測(cè)定井下巷道風(fēng)量的基礎(chǔ)。 風(fēng)量指單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)井巷斷面的空氣體積。 煤礦安全規(guī)程規(guī)定：礦井必須建立測(cè)風(fēng)制度，每10天進(jìn)行一次全面測(cè)風(fēng)，每次測(cè)風(fēng)結(jié)果應(yīng)記錄并寫(xiě)在測(cè)風(fēng)地點(diǎn)的記錄牌上。一、測(cè)風(fēng)儀器及其使用 測(cè)量井巷中的風(fēng)速一般采用風(fēng)表（風(fēng)速計(jì)）。目前我國(guó)使用的主要有機(jī)械式風(fēng)表、熱效式風(fēng)表、電子葉輪式風(fēng)表和超聲波旋渦風(fēng)速傳感

2、器等。 1、機(jī)械式風(fēng)表 機(jī)械式風(fēng)表是目前煤礦使用最廣泛的風(fēng)表。按其感受風(fēng)力部件的形狀不同，又分為葉輪式和杯式兩種，其中杯式主要用于氣象部門(mén)，也可用于井下；葉輪式在煤礦中應(yīng)用廣泛。 機(jī)械葉輪式風(fēng)表由葉輪、傳動(dòng)蝸桿、計(jì)數(shù)器、回零壓桿、離合閘板，護(hù)殼等構(gòu)成，風(fēng)表的葉輪由8個(gè)鋁合金葉片組成。 按測(cè)量范圍不同分為高速風(fēng)表（0.825m/s）、中速風(fēng)表（ 0.510m/s ）、微（低）速風(fēng)表（ 0.35m/s ）。三種風(fēng)表的結(jié)構(gòu)大致相同，只是葉片的厚度不同。 由于風(fēng)表結(jié)構(gòu)和使用中機(jī)件磨損、腐蝕等影響，通常表速（指示風(fēng)速）V表與實(shí)際風(fēng)速（真風(fēng)速） V真的關(guān)系可用風(fēng)表的校正曲線來(lái)表示。 V真=a+bV表a表明

3、風(fēng)表啟動(dòng)初速的常數(shù)，決定于風(fēng)表傳動(dòng)部件的慣性和摩擦力；b校正常數(shù)，決定于風(fēng)表的構(gòu)造尺寸。特點(diǎn)：體積小，重量輕，重復(fù)性好，使用和攜帶方便，測(cè)定結(jié)果不受氣體環(huán)境影響；缺點(diǎn)是精度低，讀數(shù)不直觀，不能滿足自動(dòng)化遙測(cè)的需要。2.熱效式風(fēng)表 我國(guó)目前使用的是熱球式風(fēng)速計(jì)，原理是一個(gè)被加熱的物體置于風(fēng)流中，其溫度隨風(fēng)速大小和散熱多少而變化，通過(guò)測(cè)量物體在風(fēng)流中的溫度便可測(cè)風(fēng)速。由于受灰塵和空氣濕度的影響，不夠精確，應(yīng)用不太廣泛。3.電子葉輪式風(fēng)表 電子葉輪式風(fēng)表由機(jī)械結(jié)構(gòu)的葉輪和數(shù)據(jù)處理顯示器組成。根據(jù)光電、電感等原理把葉輪的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)變成電量，利用電子線路實(shí)現(xiàn)風(fēng)速的數(shù)字顯示，誤差太大。4.超聲波風(fēng)速計(jì) 超聲波

4、風(fēng)速計(jì):通過(guò)測(cè)量氣流的卡蔓渦街頻率來(lái)測(cè)定風(fēng)速，主要用于集中監(jiān)控系統(tǒng)中的風(fēng)速傳感器。二、井巷中風(fēng)速的測(cè)定 1、測(cè)風(fēng)點(diǎn)的設(shè)置 井下測(cè)風(fēng)要在測(cè)風(fēng)站內(nèi)進(jìn)行，對(duì)測(cè)風(fēng)站的要求如下： 應(yīng)在礦井的總進(jìn)風(fēng)、總回風(fēng)，各水平，各翼的總進(jìn)風(fēng)、總回風(fēng)，各采區(qū)和各用風(fēng)地點(diǎn)的進(jìn)、回風(fēng)巷中設(shè)置測(cè)風(fēng)站，但要避免重復(fù)設(shè)置； 測(cè)風(fēng)站應(yīng)在平直的巷道中，其前后各10m范圍內(nèi)不得有風(fēng)流分叉、斷面變化、障礙物、和拐彎等局部阻力。 若測(cè)風(fēng)站位于巷道斷面不規(guī)整處，其四壁應(yīng)用其他材料襯壁呈固定形狀斷面，長(zhǎng)度不得小于4m； 采煤工作面不設(shè)固定的測(cè)風(fēng)站，但必須隨工作面的推進(jìn)選擇支護(hù)完好，前后無(wú)局部阻力的斷面上； 測(cè)風(fēng)站內(nèi)應(yīng)懸掛測(cè)風(fēng)記錄牌。 2、測(cè)風(fēng)

5、方法 線路法或定點(diǎn)法 測(cè)風(fēng)時(shí)，根據(jù)測(cè)風(fēng)員的站立姿勢(shì)又分為迎面法和側(cè)身法。 迎面法：由于測(cè)風(fēng)員面向風(fēng)流，人體阻擋了風(fēng)流，使風(fēng)表的讀數(shù)值偏小，為了消除人體的影響，需將測(cè)得的真風(fēng)速乘以1.14，才能得到實(shí)際風(fēng)速。 側(cè)身法：由于人站立時(shí)減少了通風(fēng)面積，故需對(duì)測(cè)得的真風(fēng)速進(jìn)行校正。校正系數(shù)K=(S-0.4)/S.3、機(jī)械式風(fēng)表風(fēng)速測(cè)量步驟 測(cè)風(fēng)員進(jìn)入測(cè)風(fēng)站或待測(cè)巷道中，先估測(cè)風(fēng)速范圍，然后選用相應(yīng)量程的風(fēng)表； 取出風(fēng)表和秒表，先將風(fēng)表指針和秒表回零，然后使風(fēng)表葉輪平面迎向風(fēng)流，并與風(fēng)流方向垂直，待葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)正常后（2030s），同時(shí)打開(kāi)風(fēng)表的計(jì)數(shù)器開(kāi)關(guān)和秒表，在1min的時(shí)間內(nèi)，風(fēng)表要均勻地走完測(cè)量路線，

6、然后同時(shí)關(guān)閉秒表和計(jì)數(shù)器，讀取風(fēng)表指針讀數(shù)。為保證測(cè)量準(zhǔn)確，一般在同一地點(diǎn)要測(cè)量3次，取平均值n，V表=nt； 根據(jù)表速查風(fēng)表校正曲線，求出真風(fēng)速V真； 根據(jù)測(cè)風(fēng)員的站立姿勢(shì)，將真風(fēng)速乘以校正系數(shù)K得實(shí)際平均風(fēng)速； 風(fēng)量Q=V均S(矩形和梯形巷道S=HB;三心拱：S=B(H-0.07B);半圓拱巷道：S=B(H-0.11B). 4、測(cè)風(fēng)時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題 風(fēng)表的測(cè)量范圍要與所測(cè)風(fēng)速相適應(yīng)，避免風(fēng)速過(guò)高、過(guò)低造成風(fēng)表?yè)p壞或測(cè)量不準(zhǔn)； 風(fēng)表不能距人和巷道太近，否則會(huì)引起較大誤差； 風(fēng)表葉輪平面要與風(fēng)流方向垂直，偏角不超過(guò)10；按線路法測(cè)風(fēng)時(shí)，路線分布要合理，風(fēng)表的移動(dòng)要均勻；秒表和風(fēng)表的開(kāi)關(guān)要同步，確

7、保在1min內(nèi)測(cè)完全路線（或測(cè)點(diǎn)）； 有車(chē)輛或行人時(shí)要等其通過(guò)后風(fēng)流穩(wěn)定時(shí)再測(cè)； 同一斷面測(cè)定三次，三次測(cè)得的計(jì)數(shù)器讀數(shù)之差不應(yīng)超過(guò)5%（如果不符應(yīng)重測(cè)），然后取其平均值。三、風(fēng)量的計(jì)算 風(fēng)量指單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)井巷斷面的空氣體積。風(fēng)量的單位是，ms， mmin ，mh。 風(fēng)量的計(jì)算公式Q=V均S四、微風(fēng)測(cè)量 當(dāng)風(fēng)速很?。ǖ陀?.10.2ms）時(shí)，可以采用煙霧、氣味或者粉末作為風(fēng)流的傳遞物進(jìn)行風(fēng)速測(cè)定。具體方法為：在通風(fēng)巷兩端各安排一名測(cè)風(fēng)員，位于上風(fēng)側(cè)的測(cè)風(fēng)員帶發(fā)煙器（發(fā)味器或者粉末）和聲響（或光信號(hào)）發(fā)射器具；下風(fēng)側(cè)人員帶秒表。一人放出煙霧（氣味或者粉末），同時(shí)發(fā)出聲響或光信號(hào)，另一人聽(tīng)到信號(hào)

8、后開(kāi)始計(jì)時(shí)，接到煙霧（氣味或者粉末）為止關(guān)閉秒表，用V=L/t計(jì)算。五、風(fēng)流的流動(dòng)狀態(tài)及井巷斷面上的風(fēng)速分配1.風(fēng)流的流動(dòng)狀態(tài) （1）管道流 當(dāng)流速較低時(shí)，流體質(zhì)點(diǎn)互不混雜，沿著與管道平行的方向上作當(dāng)流速較低時(shí)，流體質(zhì)點(diǎn)互不混雜，沿著與管道平行的方向上作層狀運(yùn)動(dòng)，稱為層狀運(yùn)動(dòng)，稱為層流層流（或滯流）。當(dāng)流速較大時(shí)，流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)（或滯流）。當(dāng)流速較大時(shí)，流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度在大小和方向上都隨時(shí)發(fā)生變化，成為互相混雜的紊亂流動(dòng)，速度在大小和方向上都隨時(shí)發(fā)生變化，成為互相混雜的紊亂流動(dòng)，稱為稱為紊流紊流（或湍流）。（或湍流）。 Re=vd/ Re雷諾數(shù) V平均流速 d管道直徑 流體的運(yùn)動(dòng)黏性系數(shù) R

9、e2300層流，Re2300紊流 對(duì)于非圓形斷面的巷道，要把非圓形斷面折算成圓形斷面。 水力半徑R水（也叫當(dāng)量直徑）就是流過(guò)斷面面積S和濕潤(rùn)周界（即流體在管道斷面上與管壁接觸的周長(zhǎng)）之比 對(duì)于圓形斷面： R水=S/U=d/4有特殊到一般： 對(duì)于非圓形斷面： R水=4vS/U對(duì)于不同形狀的井巷斷面，U與S的關(guān)系： U=C(S) C斷面形狀系數(shù)，m，梯形為4.16，三心拱為3.85，半圓拱為3.90； （2）空隙介質(zhì)流 在采空區(qū)和煤層等多孔介質(zhì)中風(fēng)流的流態(tài)判別準(zhǔn)數(shù)為 Re=K(l) 其中K冒落帶滲流系數(shù)，m； l慮流帶粗糙度系數(shù)，m。層流 ，Re0.25；紊流Re2.5；過(guò)渡流0.25Re 2.5

10、。2、井巷斷面上的風(fēng)速分布 （1）紊流脈動(dòng) 風(fēng)流中各點(diǎn)的流速、壓力等物理參數(shù)隨時(shí)間做不規(guī)則變化。 （2）時(shí)均速度 瞬時(shí)速度v隨時(shí)間t的變化,其值雖然不斷變化，但在一足夠長(zhǎng)的時(shí)間段T內(nèi)，流速v總是圍繞著某一平均值上下波動(dòng)。 （3）巷道風(fēng)速分布 由于空氣的黏性和井巷壁面摩擦影響，井巷斷面上風(fēng)速分布是不均勻的。 層流邊層：在貼近壁面處仍存在層流運(yùn)動(dòng)薄層，其厚度隨Re增加而變薄，它的存在對(duì)流動(dòng)阻力、傳熱和傳質(zhì)過(guò)程有較大影響。 層流邊層以外：v=1/Svids 風(fēng)速分布系數(shù) Kv=v/vmax （一般巷壁愈光滑Kv值愈大，即分布愈均勻） 砌碹巷道Kv=0.80.86； 木棚支護(hù)巷道Kv=0.680.82

11、； 無(wú)支護(hù)巷道Kv0.740.81任務(wù)任務(wù)2 風(fēng)表校檢風(fēng)表校檢 1.風(fēng)表校檢技術(shù)要求風(fēng)表校檢技術(shù)要求 （1）風(fēng)表外觀和運(yùn)動(dòng)零部件應(yīng)符合下列要求：）風(fēng)表外觀和運(yùn)動(dòng)零部件應(yīng)符合下列要求： 風(fēng)表零部件安裝正確、牢固；涂、鍍層均勻，其表風(fēng)表零部件安裝正確、牢固；涂、鍍層均勻，其表面不應(yīng)有裂隙，凹凸不平、銹蝕等影響外觀和性能的缺面不應(yīng)有裂隙，凹凸不平、銹蝕等影響外觀和性能的缺陷；指針、葉片平直；分度線、標(biāo)字清晰，表門(mén)透明，陷；指針、葉片平直；分度線、標(biāo)字清晰，表門(mén)透明，不應(yīng)有斑點(diǎn)、劃痕等影響讀數(shù)的缺陷；不應(yīng)有斑點(diǎn)、劃痕等影響讀數(shù)的缺陷； 指針、葉輪或風(fēng)杯，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，不應(yīng)有碰撞、停滯、指針、葉輪或風(fēng)杯，運(yùn)

12、轉(zhuǎn)平穩(wěn)，不應(yīng)有碰撞、停滯、和偏擺現(xiàn)象。和偏擺現(xiàn)象。 開(kāi)關(guān)靈活、可靠。開(kāi)關(guān)靈活、可靠。 數(shù)字顯示的風(fēng)表不應(yīng)有不計(jì)數(shù)現(xiàn)象。數(shù)字顯示的風(fēng)表不應(yīng)有不計(jì)數(shù)現(xiàn)象。 （2）風(fēng)表銘牌上應(yīng)標(biāo)明制造廠、規(guī)格、型號(hào)、測(cè)量范）風(fēng)表銘牌上應(yīng)標(biāo)明制造廠、規(guī)格、型號(hào)、測(cè)量范圍、出廠編號(hào)、圍、出廠編號(hào)、CMC標(biāo)志（中華人民共和國(guó)制造計(jì)量器標(biāo)志（中華人民共和國(guó)制造計(jì)量器具許可證）；具許可證）； （3）機(jī)械電子式和電子式風(fēng)表按使用說(shuō)明書(shū)配備電池，）機(jī)械電子式和電子式風(fēng)表按使用說(shuō)明書(shū)配備電池，其最低電壓不低于額定電壓的其最低電壓不低于額定電壓的80%； 4）風(fēng)表的基本技術(shù)性能應(yīng)符合課本上的要求）風(fēng)表的基本技術(shù)性能應(yīng)符合課本上的要求

13、 2、風(fēng)表校檢檢定條件、風(fēng)表校檢檢定條件 （1）檢定設(shè)備與儀器）檢定設(shè)備與儀器 礦用低速風(fēng)硐、微差壓計(jì)、皮托管、大氣壓力礦用低速風(fēng)硐、微差壓計(jì)、皮托管、大氣壓力表、精密溫度計(jì)、秒表、數(shù)字萬(wàn)用表。表、精密溫度計(jì)、秒表、數(shù)字萬(wàn)用表。 （2）檢定環(huán)境條件）檢定環(huán)境條件 礦用風(fēng)速儀表檢定裝置應(yīng)安裝在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)。閉礦用風(fēng)速儀表檢定裝置應(yīng)安裝在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)。閉口單向回流式風(fēng)硐與四周墻壁的距離應(yīng)不小于口單向回流式風(fēng)硐與四周墻壁的距離應(yīng)不小于1m；閉口直路式風(fēng)硐進(jìn)、出口與前后墻壁的距離應(yīng)不小閉口直路式風(fēng)硐進(jìn)、出口與前后墻壁的距離應(yīng)不小于集風(fēng)口直徑，兩端與墻壁的距離應(yīng)不小于于集風(fēng)口直徑，兩端與墻壁的距離應(yīng)不小于1m，

14、開(kāi)式風(fēng)硐，噴口出口與墻壁的距離不小于開(kāi)式風(fēng)硐，噴口出口與墻壁的距離不小于1.5m，兩，兩側(cè)與墻壁的距離應(yīng)不小于側(cè)與墻壁的距離應(yīng)不小于1m。在上述范圍內(nèi)應(yīng)無(wú)。在上述范圍內(nèi)應(yīng)無(wú)障礙物，進(jìn)行風(fēng)表檢定時(shí)，應(yīng)關(guān)閉好門(mén)窗。障礙物，進(jìn)行風(fēng)表檢定時(shí)，應(yīng)關(guān)閉好門(mén)窗。 礦用風(fēng)硐工作的環(huán)境溫度應(yīng)為礦用風(fēng)硐工作的環(huán)境溫度應(yīng)為515；測(cè)試室的環(huán)境溫度應(yīng)為測(cè)試室的環(huán)境溫度應(yīng)為205；檢定一只；檢定一只風(fēng)表環(huán)境溫度變化不應(yīng)超過(guò)風(fēng)表環(huán)境溫度變化不應(yīng)超過(guò)1。 測(cè)試室的最大環(huán)境噪聲應(yīng)不大于測(cè)試室的最大環(huán)境噪聲應(yīng)不大于70dB(A);風(fēng)硐室的最大環(huán)境噪聲應(yīng)不大于風(fēng)硐室的最大環(huán)境噪聲應(yīng)不大于85dB(A).3、檢定項(xiàng)目和檢定方法、檢定項(xiàng)目和檢定方法 （1）外觀和運(yùn)動(dòng)部件檢查）外觀和運(yùn)動(dòng)部件檢查 （2）示值檢定）示值檢定4、檢定數(shù)據(jù)整理、檢定數(shù)據(jù)整理 （1）實(shí)際風(fēng)速的計(jì)算）實(shí)際風(fēng)速的計(jì)算 （2）檢定曲線的繪制或修正系數(shù)的給定）檢定曲線的繪制或修正系數(shù)的給定5、檢定結(jié)果處理和檢定周期、檢定結(jié)果處理和檢定周期 鑒定合格的機(jī)械式風(fēng)表，發(fā)給附有鑒定合格的機(jī)械式風(fēng)表，發(fā)給附有檢定曲線和檢定曲線和線性回歸方程線性回歸方程的檢定證書(shū)。礦井中使用的風(fēng)表檢的檢定證書(shū)。礦井中使用的風(fēng)表檢定周期為定周期為半年，半年，實(shí)驗(yàn)室用的風(fēng)表的檢定周期為實(shí)驗(yàn)室用的風(fēng)表的檢定周期為1年年。