矿井通风阻力测定方法发展现状及趋势

技术研究矿井通风阻力测定方法发展现状及趋势

柴吴斌

（晋能集团金辛达煤业有限公司，山西临汾041000）

摘要：矿井通风阻力测定对于矿井的安全和经济运行具有十分重要的意义，其测定结果主要是用来优化通风网络和

调节风机的运行工况点。因此，保证矿井通风测定的准确性对于煤矿的高产高效具有重要的指导作用。简要分析了目前矿井通风阻力测定方法以及设备的优缺点，并展望了通风阻力测定方法以及设备的发展趋势，以期为煤矿矿井通风阻力测定提供一定的参考。

关键词：矿井通风；通风阻力测定；通风测量设备中图分类号：TD722文献标识码：A文章编号：2095-0802-(2020)02-0124-02

DevelopmentStatusandTrendofMeasurementMethodofMineVentilationResistance

CHAIWubin

(JinxindaCoalIndustryCo.,Ltd.,JinnengGroup,Linfen041000,Shanxi,China)

Abstract:Themeasurementofmineventilationresistanceisofgreatsignificanceforthesafeandeconomicoperationofthemine.Themeasurementresultsaremainlyusedtooptimizetheventilationnetworkandregulatetheoperatingpointofthefan.Therefore,toensuretheaccuracyofmineventilationmeasurementhasanimportantguidingroleforthehighyieldandhighefficiencyofthecoalmine.Thispaperbrieflyanalyzedthecurrentmethodsofmeasuringtheventilationresistanceandtheadvantagesanddisadvantagesoftheequipment,andlookedforwardtothemethodsofmeasuringtheventilationresistanceandthedevelopmenttrendoftheequipment,inordertoprovideacertainreferenceforthemeasurementoftheventilationresistanceofcoalmines.

Keywords:mineventilation;measuringofventilationresistance;ventilationmeasuringequipment

DOI:10.16643/j.cnki.14-1360/td.2020.02.053

矿井通风阻力测定是煤矿生产中的一项重要内容，其主要目的是了解矿井通风系统的运行状况和矿井通风机是否处于经济运行状态。每隔一段时间煤矿矿井必须要进行通风阻力测定，这是因为煤矿生产过程中通风网络是变化的。通过通风阻力测定可以了解通风系统的整体和局部运行情况，还可以指导矿井通风系统的漏风情况[1]。由于通风系统的运行状态关系到煤矿生产的安全性，因此，准确地测定矿井通风阻力显得尤为重要。矿井通风阻力测定是一项复杂、烦琐的工作，前期需要准备测定的路线、测量的仪器，中期需要到井下各个位置进行现场实测，后期需要对测得的数据进行处理，核算出矿井通风系统的阻力。在进行测定时，受仪器的精度、测定的方法、测点的选择以及人为因素的影响，导致测定的矿井通风阻力误差非常大，甚至有的地方通风阻力出现了不合理的值，例如局部出现了负的通风阻力，严重干扰了矿井通风阻力的测定。本文分析了矿井通风阻力的测定方法以及所用仪器的优缺点，并展望了通风阻力测定的发展趋势。

1通风阻力测定方法的现状分析

1.1通风阻力测定方法分析

目前，常用的通风阻力测定方法主要有倾斜压差法、基点测定方法和同步测定法。每种方法都有其优

收稿日期：2020-01-09

作者简介：柴吴斌，1988年生，男，山西乡宁人，2016年毕业于重庆大学采矿工程专业，助理工程师。

势和缺点，下面将分别进行介绍。

倾斜压差法是通风阻力测定最原始的方法，通过直接测量巷道两端的气压差和势能差来确定通风阻力。这种方法数据处理简单，获得的结果也具有相当的精度，但是，现场测量过程极为烦琐，耗时比较长，现场需要铺设大量测量用的皮管[2]。因此，这种方法目前已经很少采用了。

基点测定方法也叫逐点测定法，在进行测量时需要2台相同型号的气压计，一台作为基点来监视气压的变化，另一台可以移动测量距离基点不同位置处的气压，2台气压计的读数差即为各测点的绝对静压。再结合测点的风速、巷道断面面积、温度等参数，将这些参数代入通风阻力计算公式，就可以获得各测点的通风阻力。在进行测定时，不能间隔太长的时间，因为静压、风速和空气密度不同时会有一定的差异性。当测定的时间太长时，就会干扰到通风阻力计算的准确性。除此之外，地面的大气压和井下的风压是不稳定的，在读数的过程中也会产生一定的误差。通常情况下，基准点的选择是由矿山提供的，由于基准点的位置信息存在误差，测定的通风阻力常常会出现负值，影响数据测量的有效性。这种方法操作简单而且数据处理也比较简单，能满足通风系统网络比较复杂条件下的测定，应用十分广泛。

同步测定法也叫同时测定方法，在测定时采用多台气压计同时对测点所在位置的风压进行测量。这种方法与基点测定方法相似，但是，同时测定法可以避免大气

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2020年第2期柴吴斌：矿井通风阻力测定方法发展现状及趋势2020年2月

压和矿井风压不稳定对测量结果的影响。这种方法需

要同时对气压计读数，实施起来比较困难，因此，这种方法只适用于小范围通风阻力的测定。1.2通风阻力测定设备分析

在进行矿井通风阻力测定时，需要采用一些设备，主要可以分为风压测量设备和风速测量设备。每种设备又可以分为3种，即模拟式、数字式和智能式。随着时代的发展，模拟式通风测量设备逐渐被淘汰，虽然它测量的精度高，但读数时十分不方便。

风压是通风阻力测定的关键参数之一，需要通过风压计来进行测量。早期，风压的测量多采用BJ-1型空盒气压计。这种气压计采用的是压力传感器，分辨率可达1Pa左右，但在使用时需要预热20～30min，使用起来非常不方便，现在基本已经淘汰[3]。目前常用的是JFY-2型矿井通风参数检测仪，如图1所示，该仪器携带方便，可以同时测量井下风压、风速、湿度和温度等参数，但在进行风压测量时分辨率只有10Pa，这比早期的空盒气压计的精度低了很多。最近，中国研制了CPD120风压表，如图2所示，该设备采用了MENSOR硅谐振式传感器，测量时性能更好，在进行风压测量时分辨率可达1Pa，这与模拟式传感器的精度相当。值得注意的是，CPD120风压表带有自动存储功能，能将测量的压力和测定的时间存储起来，减小了通风阻力测定的工作量。

图1JFY-2型矿井通风参数检测仪

图2CPD120型风压表

风速是通风阻力测定的另一个关键参数，需要通过测风仪表来测量。常用的测风仪表可以分为电子翼式、热效应式和机械翼式。最为常见的是机械翼式测风仪表，如图3所示，其主要是通过仪表上的部件与风进行摩擦来测量风速。由于测得的风速并不代表真实的风速，所以，要根据风表的特性校正测定的风速，以获得风速的准确值。而且在测量的过程中，需要根据风速的大小选择高、中、低不同量程的风表，还需要记录测量时间，测量起来十分烦琐。为了满足风速高精度测量的要求，中国自主研发了CFD15型智能高

精度测风仪。该测风仪具有很强的便携性，主要是利用超声波在风速中传播的差异性实现对风速的测量。与传统的机械式测风仪表相比，测量风速快且精度高，最高分辨率可达0.01m/s，使用时不会出现机械磨损。对于煤矿井下出现风流湍流时风速不稳定的特性，该设备有平均风速和瞬时风速2种测量模式。与此同时，该设备自带有存储功能，可以通过USB端口将测得的数据导入到电脑中，具有很强的实用性。

图3机械翼式测风仪

2矿井通风阻力测定的发展趋势

目前，矿井通风阻力测定还存在以下几个问题：a)很难保证测量的同步性。由于通风阻力测定时需要逐个地点进行，很难一次性测定通风系统中的参数，导致换算的通风阻力存在非常大的误差。b)采集的数据非常少。由于通风阻力测定的任务比较繁重，导致通风阻力测定的频率非常低，通常情况下矿井每年才测定一次，很难追踪矿井通风阻力的实时变化情况，不利于通风机的经济运行。

针对矿井通风阻力测定中存在的问题，未来应该从以下几个方面进行改善：a)建立矿井通风系统运行参数的实时在线监测系统，在巷道中安装一些智能仪表，以实时测定矿井通风状况；b)根据测定的巷道参数，实时计算矿井的通风阻力，并显示一些局部通风阻力较大的区域；c)根据实时通风阻力核算通风机的运行效率，以此全面监测矿井通风系统的运行状况。

3结语

矿井通风阻力测定是保证矿井安全生产的一项重要任务。简要分析了通风阻力测定的一些方法，即倾斜压差法、基点测定方法和同步测定法，其中，基点测定方法操作简单而且数据处理也比较简单，能够满足通风系统网络复杂条件下的测定，应用十分广泛。为了实现对煤矿井下风压和风速的精准测量，中国研发了CFD15型智能高精度测风仪和CPD120风压表。目前，矿井通风阻力测定还存在一些问题，很难保证测量的同步性，而且采集的数据非常少。参考文献：

1］高小波.矿井通风阻力测定技术发展现状及趋势［J］.石化技

术，2019，26(10)：287.

2］罗广.通风阻力测定技术研究现状及其发展趋势［J］.能源技

术与管理，2019，44(3)：23-25.

3］张士岭.矿井通风阻力测定技术发展现状及趋势［J］.煤矿安

全，2019，50(6)：188-191.

（责任编辑：白洁）

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