礦井巷道通風摩擦阻力系數測定方法

前言
礦井巷道通風摩擦阻力系數值，在礦井通風設計和礦井通風技術改造方案制定的計算中是非常重要的技術參數。該數值隨著巷道形狀及支護形式的不同而不同。過去在計算中選用該參數時，部分是採用經過實驗室模擬試驗測得的數值，往往是偏小的。部分是採用生產礦井中經過礦井通風阻力測定，選用巷道標準區段計算的數值，引用後較為符合生產實際，在實際應用中可互補選用。但到目前為止，還沒有一個統一的較為完整的關於測定巷道通風摩擦阻力系數的方法標準。因此，制定本標準對規範礦井巷道通風摩擦阻力系數測定方法具有重要意義。
本標準的附錄A和附錄B是標準的附錄。
本標準由煤炭工業部科技教育司提出。
本標準由煤礦安全標準化技術委員會歸口。
本標準由煤炭科學研究總院撫順分院負責起草。
本標準主要起草人：富奎聚。
本標準委託煤礦安全標準化技術委員會通風技術及設備分會負責解釋。
1 範圍
本標準規定了礦井巷道通風摩擦阻力系數測定用儀器、測定步驟、測定結果計算和表述等。
本標準適用於實際的礦井巷道通風摩擦阻力系數測定。
2 儀器
a)普通型空盒氣壓計：
測量範圍為80～107kPa，最小分度值為50Pa；
b)壓差計：
測量範圍為0～3 000Pa，最小分度值為2Pa；
c)通風乾濕溫度計：
測量範圍為-25～+50℃，最小分度值為0．2℃；
d)皮託管：
校正系數為0．998～1．004；
e)風速表：
分 類 測量範圍，m／s 啟動風速，m／s
低速 0.2～5 點0.2
中速 0.4～10 點0.4
高速葉輪 0.8～25 點0.5
杯式 1.0～30 點0.8
f)秒錶：
最小分度值為1s；
g)鋼卷尺：
鋼卷尺：測量範圍>0～2m，最小分度值為1．0mm；
鋼卷尺：測量範圍>0～30m，最小分度值為1．0mm；
h)膠管：
內徑點3mm；
i)管接頭：
內徑點3mm，長度為50～80mm。
3 測定步驟
3．1 測定段選擇
根據礦井巷道的類型，支護形式，斷面大小，選取無分支的大於100m的直線段巷道，兩點壓差不小于10Pa，在該區段內風流穩定、無雜物；類型、支護、斷面等應無變化。
3．2 測定方法
3．2．1 風壓測量
在選定好的巷道兩端設1、2兩個測點，巷道斷面中央正對風流分別設置皮託管。在兩測點間之外，距1(或2)點不小于10m處、靠近巷道的一側設置壓差計一臺，應安設平穩，調零或記下初讀數。
膠管要防止折疊和被水、污物等堵塞，待膠管內的空氣溫度等於巷道內的空氣溫度後，將兩個膠管接在壓差計上，待壓差計液面穩定後讀數。若壓差計液面稍有波動時，每隔10min讀數1次，共測三次，取其平均值。
3．2．2 風速測量
用風速表測量1、2兩測點斷面的風速，連續測量三次，取其平均值。
3．2．3 大氣物理參數測量
用空盒氣壓計測量1、2兩測點的大氣壓力；用通風乾濕溫度計測量1、2兩測點的空氣的幹球溫度和濕球溫度，待穩定後，每10min各測一次，取其平均值。
3．2．4 巷道斷面和周長參數測量
按巷道斷面形狀、用鋼卷尺測量1、2兩測點的斷面和周長參數。
3．2．5 測點間距測量
用鋼卷尺測量兩測點間距離。
4 測定結果計算
4．1 空氣密度計算
空氣密度按式(1)計算：…………………………(1)
式中：ρ——測點的空氣密度，kg／m3；
P0——測點的大氣壓力，Pa；
ψ—空氣相對濕度，％；
Psh——測點溫度為℃時，空氣的絕對飽和蒸汽壓力，Pa；
t——測點的空氣溫度，℃。
4．2 巷道斷面積和周長計算
按3．2．4測量參數及巷道斷面形狀，計算其斷面積和周長，並求其平均值。
4．3 平均風量計算
4．3．1 風量計算
風量按式(2)計算：
………………………………………(2)
式中：qv——測點的風量，m3／s；
S——測風處巷道斷面積，m2；
v——測風斷面的平均風速，m／s。
4．3．2 平均風量計算
平均風量按式(3)計算：………………………………(3)
4．4 動壓計算
動壓按式(4)計算：…………………………………………(4)
式中：hd——測點的動壓，Pa。
4．5通風阻力計算
兩測點間的通風阻力按式(5)計算：…………………………………(5)
式中：hr——兩測點間的通風阻力，Pa；
h——兩測點間的靜壓差，Pa。
4．6 摩擦阻力系數計算
4．6．1 摩擦阻力系數按式(6)計算：……………………………(6)
式中：α——摩擦阻力系數，N·S2／m4；
L——兩測點間距，m；
Scp——兩測點巷道的平均斷面積，m2；
Ucp——兩測點巷道的平均周長，m；
——兩測點的平均風量，m3／s。
4．6．2 標準狀態下的通風摩擦阻力系數值按式(7)計算：………(7)
式中：αb——標準狀態下，通風摩擦阻力系數，N·S2／m4；
Cp——兩測點的平均空氣密度，kg／m3。
5 測定結果表述
編寫礦井巷道通風摩擦阻力系數測定報告。
報告內容主要包括：測定時間、人員組織、使用儀器、選擇巷道類型，巷道特徵(圍巖狀況、施工品質)，支護形式(碹內充填物及狀況或支架規格，棚間距等)、斷面尺寸，測定結果(口值)等。報告格式見附錄B。
5 測定結果表述
編寫礦井巷道通風摩擦阻力系數測定報告。
報告內容主要包括：測定時間、人員組織、使用儀器、選擇巷道類型，巷道特徵(圍巖狀況、施工品質)，支護形式(碹內充填物及狀況或支架規格，棚間距等)、斷面尺寸，測定結果(口值)等。報告格式見附錄B。