第11章 礦井通風系統(tǒng)測定與評價

1、緒論第1章礦 內(nèi) 空 氣第2章礦井空氣流動基本理論第3章礦井通風系統(tǒng)和通風動力第4章鈾礦山輻射危害與安全第5章輻射防護標準與礦井防氡指標第6章氡來源及性質(zhì)第7章氡析出與氡傳播第8章排氡通風與控氡技術(shù)第9章鈾礦井排氡通風設(shè)計第10章氡測量和其他輻射測量方法第11章礦井通風系統(tǒng)測定與評價第第11章礦井通風系統(tǒng)測定與評價章礦井通風系統(tǒng)測定與評價礦井氣候條件的好壞,對人體健康和勞動生產(chǎn)率的提高有著重要影響。礦井通風是改變礦井氣候條件,稀釋和排除礦井中有害、有毒物質(zhì)特別是放射性氡和氡子體,控制和減少氡析出的重要的和基本的手段與方法。由于礦井生產(chǎn)條件的不斷變化,礦井風量、風壓以及礦井空氣成分、各種有毒有害

2、物質(zhì)濃度,特別是礦井空氣中氡及其子體濃度,氡的析出,礦井氣候條件(主要指溫度、濕度及空氣流動速度風速三者的綜合狀態(tài))也不斷發(fā)生變化,故必須經(jīng)常和定期進行檢查和測定,以便掌握情況,采取措施,確保通風良好。因此,對礦井通風的檢查與測定要情況明、措施力、決心大,這是搞好鈾礦通風管理的前提。礦井通風測定是掌握情況,采取措施,搞好鈾礦通風管理的最先步驟和前提。任何礦井,均應(yīng)科學、經(jīng)濟、合理地組織礦井通風工作,必須對礦井通風各參數(shù)進行測定與檢查,以保證安全生產(chǎn)的順利持續(xù)進行。鈾礦井通風測定的主要內(nèi)容有:礦井氣象參數(shù)的測定與檢查;礦井風速檢查與風量測定;礦井風壓的測定;礦井自然風壓的測定;礦井主扇鑒定及其工

3、況檢查;入風風質(zhì)及風路污染的檢查;此外,還有其他專業(yè)性問題,如礦井通風阻力系數(shù)的測定等。11.1礦井通風測定的主要儀表礦井通風測定的主要儀表1.測定空氣溫度、濕度的儀表測定空氣溫度、濕度的儀表測定井下空氣溫度的儀表有:水銀溫度計、酒精溫度計和卡他溫度計。將溫度計置于待測地數(shù)分鐘后,從溫度計上直接讀取讀數(shù)。測定井下空氣相對濕度的儀表有:手搖濕度計見圖11.1、通風干濕表見圖11.2、自記溫濕度計和毛發(fā)濕度計等。圖11.1手搖濕度計圖11.2通風干濕表1,2溫度計;3,4套管;5鑰匙自記溫濕度計和毛發(fā)濕度計均可從儀表上讀取讀數(shù)。手搖濕度計和通風干濕表均由兩支水銀溫度計構(gòu)成,一支為干溫度計,另一支為

4、濕溫度計,它是水銀球表面裹有一層濕紗布的濕溫度計。測定時,如為手搖濕度計,則手持搖把,以每分鐘120150轉(zhuǎn)的速度旋轉(zhuǎn)12分鐘后,迅速而準確地讀取干、濕溫度值。如為通風干濕表,則將通風器的發(fā)條上緊,使葉輪旋轉(zhuǎn),空氣就以每秒1.73.0米的速度流經(jīng)兩支溫度計的水銀球附近。濕溫度計因濕球表面水分蒸發(fā)的吸熱作用,溫度示數(shù)將低于干溫度計示數(shù),空氣的相對濕度會小,蒸發(fā)吸熱作用,溫度示數(shù)將低于干溫度計示數(shù)。空氣的相對濕度愈顯著,干、濕溫度差也就愈大。2.風速測定的儀表風速測定的儀表測量空氣流動速度的儀表統(tǒng)稱風速計或風速表。目前礦井使用的風速計,主要有機械轉(zhuǎn)動的風表和電熱式風速計。(1)機械轉(zhuǎn)動式風表機械轉(zhuǎn)

5、動式風表的工作原理:利用風流動壓作用于一組葉輪或杯球構(gòu)成的感受器時,產(chǎn)生力矩驅(qū)動輪葉轉(zhuǎn)動,再經(jīng)螺桿和齒輪帶動指針轉(zhuǎn)動,指示出風流在一定時間內(nèi)所流過的距離。根據(jù)感受器和輪軸構(gòu)造的不同,風表可分為高速、中速和低速三種。高速風表圖11.3的感受器是對稱安裝在旋轉(zhuǎn)鋼軸上的四個半球轉(zhuǎn)杯,故又稱杯式風表。它的慣性和機械強度均較大,開始轉(zhuǎn)動的最低風速為11.5 m/s,適用測量520 m/s的風速,如主風道、風硐中的風速。圖11.3高速風表中速風表和低速風表的外觀相同,見圖11.4。風表的感受器由68個鋁合金葉片構(gòu)成,又稱葉輪式風表。葉片與旋轉(zhuǎn)軸的垂直面成4050度角。低速風表的鋁合金片薄而輕,葉輪軸為一根

6、細鋼絲,軸的一端套接在一個螺桿上,帶動齒輪轉(zhuǎn)動,故啟動風速較低,為0.10.2 m/s。中速風表的測量范圍為0.510 m/s,低速風表為0.15.0 m/s。圖11.4中低速風表(2)熱電式風速計熱電式風速計的基本原理是利用風流對電熱物體的冷卻作用,通過熱電偶產(chǎn)生電動勢的大小來反映風速的大小。風速越高,被風流帶走的熱量越多。作用于電偶的溫差越小,故其產(chǎn)生的電勢也越小,反之則產(chǎn)生的電勢越大。測定其變化值,即可求出相應(yīng)的風速。熱電式風速計可分為熱線式風速計和熱球式風速計。在礦井通風阻力(或風壓)測定中,常用的測壓儀表可分為絕對壓力的測量儀表和相對壓力(或壓差)測量儀表兩類。按其原理又可分為膜盒式

7、、壓敏電阻式、超聲波式等。其中膜盒式又根據(jù)信號傳遞方法不同,還可分為機械式、電感式、電阻式等多種。礦井通風測定中常用的測壓儀有普通空盒氣壓儀、精密氣壓計、恒溫氣壓計、壓差計與皮托管等。礦井空氣絕對壓力的測定儀表主要有空盒氣壓計和精密氣壓計等。礦井空氣相對壓力或壓差測定的儀表有:配皮托管的普通壓差計、恒溫壓差計,以及利用光學系統(tǒng)放大的精密壓差計等。3.測定空氣壓力的儀表測定空氣壓力的儀表 11.2礦井風速檢查與風量測定礦井風速檢查與風量測定1.礦井風速檢查和風量測定的目的與步驟礦井風速檢查和風量測定的目的與步驟根據(jù)煤礦保安規(guī)程的要求,為了正確了解礦井中風量分配情況,需定期進行全面的風速檢查與風量

8、測定。檢查的次數(shù)規(guī)定為:無瓦斯礦每月不得少于一次;二級瓦斯礦每月不得少于兩次;三級和超級瓦斯礦每月不得少于三次。金屬與非金屬礦山安全規(guī)程和鈾礦冶安全規(guī)程規(guī)定金屬礦山每月至少檢查一次,全礦通風系統(tǒng)每年全面測定一次。礦井風速檢查和風量測定的主要目的是:(1)確定全礦總風量,計算單位產(chǎn)量耗風量;各作業(yè)地點風量分配是否均衡;能否滿足排煙、塵,排除或稀釋氡和氡子體濃度的要求;(2)檢查礦井各巷道的實際風速是否符合規(guī)定;(3)配合氡和氡子體濃度的測量,檢查礦井各入風流風質(zhì)及污染狀況,分析礦井氡析出及其特點;(4)檢查礦井內(nèi)、外漏風,找出主要漏風點及漏風地段,鑒定通風構(gòu)筑物的質(zhì)量;(5)確定礦井總排氡量,測

9、定礦井氡析出率、礦井氡析出體積密度及其變化、礦井通風換氣時間。為此,有關(guān)規(guī)程規(guī)定,每個礦井均要建立測風制度,每次測定結(jié)果都要寫在測風地點的記錄牌上。以便根據(jù)測風結(jié)果采取措施,進行風量調(diào)節(jié)。為了較準確地測定風速,在主要測風地點要建立測風站。測風站需要設(shè)在巷道直線段中,長度不得小于4米,前后1015米內(nèi)斷面沒有明顯變化及其他障礙物;不能設(shè)在風流交匯處附近,應(yīng)掛有記錄牌并注有編號。測風站可用磚或混凝土修建,亦可采用木板測風 站。測風站處的背板要與巷道頂端嚴密接觸,使巷道中的風量全部通過測風站。風量測量結(jié)果要記在記錄牌上、風量記錄簿內(nèi)和通風系統(tǒng)圖上。一般要求掘進坑道及巷道采場工作面最低排塵風速不得少于

10、0.25 m/s,根據(jù)鈾礦排氡及其子體要求最低風速以不小于0.2 m/s為宜。在礦井設(shè)計中,巷道內(nèi)的合理風速是作為選擇巷道斷面的技術(shù)經(jīng)濟指標之一。因此,規(guī)定巷道中的最高允許風速不得超過表11.1所列限度。2.測定準備與測點布置測定準備與測點布置(1)測定準備收集礦井通風資料,包括通風系統(tǒng)歷次測定資料,通風系統(tǒng)演變歷史,準備和復(fù)制通風系統(tǒng)圖、中段通風平面圖及導(dǎo)引圖;設(shè)計打印各種記錄、計算表格;風路踏勘,了解系統(tǒng)網(wǎng)路中風路的來龍去脈;儀器檢查與標定,根據(jù)不同的測定目的與內(nèi)容,選定好各種儀表。測量用風表,每半年校正一次,其測定結(jié)果才算有效;人員組織與培訓,特別對全礦井系統(tǒng)測定中,要統(tǒng)一方法、統(tǒng)一步驟

11、、統(tǒng)一行動。一個系統(tǒng)的測量應(yīng)在一個班內(nèi)全部完成;測點布置、編號,并在圖上相應(yīng)處標明,做到圖、實相符;斷面的測量與計算。為了準確地測定風速和風量,必須正確選擇和布置測風點。測點選擇,首先要根據(jù)測定目的而定。對礦井系統(tǒng)的全面測量,必須保證通過所有布置測點的風速測定,要能得到全礦總風量(包括抽出式通風系統(tǒng)中的有組織進風量),和總排氡量;各翼、各中段的進、回風量,風源風質(zhì)、污染狀況,污染源或污染區(qū)的大致范圍,氡析出量大小,各主要采掘工作面的入風風質(zhì)、供風等數(shù)據(jù);并能測到主要漏風點,漏風地段的漏風量,各種通風構(gòu)筑物的質(zhì)量,以及有無循環(huán)風和串聯(lián)風的數(shù)據(jù)等。在滿足測量目的的基礎(chǔ)上,布置的測點越少越好。(2)

12、測點選擇原則各測點斷面一般是在測量前一次量好。對固定測點,要保存數(shù)據(jù)備查。斷面測量要細致、準確,以免造成較大誤差。井巷斷面可分規(guī)則斷面和不規(guī)則斷面。對不規(guī)則斷面,其測量精度對測定結(jié)果影響較大,尤其對高風速井巷斷面,風量測定的精度很大程度取決于斷面測量的準確度。測量時,可先素描出井巷斷面的大致形狀,再按下述方法測量計算:(1)在風速不大或精度要求不太高時,可根據(jù)斷面周長P,用下式計算面積:3.斷面測量與計算斷面測量與計算 (11.1)式中,C為斷面形狀系數(shù),梯形C=4.19;三心拱C=4.10;半圓拱C=3.48;圓形C=3.54。(2)圓形分度盤法 事先制作好圓形分度盤(一般按24等分度),將

13、分度盤放在被測斷面中心位置上,然后從圓盤中心沿分度線向巷道壁量取長度,記下每分度編號和每一分度線的長度。按比例在方格紙上精確繪出坑道斷面圖,用數(shù)格法、平均長度法、求積儀等定出圖形面積。(3)拋物線定積分法4.風速測定風速測定(1) 井巷風速的測定方法,可分風速計測定法和其他測定法,如測定低風速的煙霧法和卡他計法;測定高風速的皮托管-壓差計法等。風速計測定法是目前礦山普遍采用的方法。(2) 風速計測定法常用的風速計主要有機械葉輪式風表和熱球式風速計兩類,前者用于測定一段時間內(nèi)的風流平均風速;后者主要用于測定瞬時風速。由于井巷斷面上的風速分布不均勻,可分最大風速(vmax)、平均風速(vcp)和最

14、小風速(vmin)。最大風速一般位于井巷軸線上。最小風速靠近井巷壁處,而平均風速為單位時間內(nèi)通過該斷面的風量,即vcp=Q/S (m/s)。礦井通風與安全規(guī)程所用的風速均為平均風速。最大風速與平均風速之比,須根據(jù)井巷實測決定,一般約為1.25。用風速計測定井巷斷面平均風速的方法可分為:只用葉輪風表進行測量。其方法:測量人員手持風表,在巷道斷面上沿一定路線均勻移動,并在規(guī)定時間內(nèi)(一般為100秒)移動完畢。移動的路線有用于小斷面測量的單位折返的四線式;用于大斷面測量的單位折返的六線式;若需要精確測量,亦可采用多向折返式路線,見圖11.5。(2)分點測量法將井巷斷面分為S1,S2,Sn的n個面積大

15、致相等的小斷面,用風表或熱球風速計測出每個小斷面中心部位的風速v1,v2,vn,然后按下式計算其平均風速:(1)路線測量法圖11.5風速路線測量法 (11.2)當S1=S2=Sn時,則有: (11.3)當n較大時,用本方法測量的準確度較高。本方法操作簡便,易掌握,測點位置和停留時間較易控制,只是麻煩費時一點。一般在大斷面或使用熱球、皮托管測量時用得較多。也有用葉輪風表進行測量的。本方法分點數(shù)一般多用九點。先測出各類型斷面的中心風速與其平均風速之比值K,以后只要將風速計在該斷面中心部位測定,將其結(jié)果乘以相應(yīng)的比值,即可算出其平均風速: 當巷道風速較低,該斷面其他地點的風速又不便測出時可用此法。此

16、時可近似地取K=0.8,只是準確性較差。 無論采用何種測量法,各測點巷道斷面上的平均風速,一般要連續(xù)測量三次并取其平均值,還要求其各測量誤差不得大于平均值的5%。(3)中心點測量法 風速測定時,持風速計的操作方法分迎面法和側(cè)身法。迎面法測風員面向風流,手持風速計,將手臂向正前方伸出并使風速計的過風面朝向風流。若采用路線測量法,將風表沿一定路線在巷道斷面內(nèi)均勻移動,人也相隨移動。此法宜用于斷面不大的巷道。用風速測定時,由于測風員與風速計同位于風流方向線上,必然造成正面阻力,立于風流中的人體周圍附近將形成風流停滯區(qū),風速計所在處的風速將會降低很多,測得的風速將比實際風速小。因此,測得的風速必須乘上

17、一個修正系數(shù)K1=1.14,才能得出實際的平均風速,即:v實=1.14v測(m/s)。側(cè)身法測風員背向坑道壁站立,手持風速計,使風速計的過風面朝向風流,將手臂向風流垂直方向伸直。若用走線法時,須在巷道被測斷面內(nèi),人隨風表作均勻移動。用側(cè)身法測風時,測風員立于巷道內(nèi)減少了通風斷面,從而增加了風流速度。測量結(jié)果將較實際風速低。因此,實際風速應(yīng)為: (11.4)式中0.4為側(cè)身法人體所占的斷面積。改進側(cè)身法測風員立于巷道內(nèi),背向巷道邊壁,手向側(cè)面伸出,風速計距人體不得小于0.60.8 m,并放于人身向著風流的側(cè)約0.2 m。若采用路線法測量時,其測量路線同側(cè)身法。此法不受人體影響,無需校正。5.風速

18、計的校正風速計的校正每只風速計都附有校正曲線,它反映風速計的指示風速(或轉(zhuǎn)數(shù))與測量風速之間的關(guān)系。由于風速計在使用中其部件磨損、污染、阻塞等原因,會造成風速計的指示風速(或轉(zhuǎn)數(shù))與測定風速關(guān)系的變化,故要求風速計每半年校正一次,作出新的校正曲線。常用風速計的校正方法有:標準風表校正法、回轉(zhuǎn)式校正裝置校正法、風硐校正法等。6.礦井風量的測定與計算礦井風量的測定與計算巷道斷面積與平均風速的乘積即為該斷面通過的風量,即: (11.5)(1)礦井總風量測定礦井總風量的測定,包括總進風量和總排風量的測定。礦井總風量的測定步驟:準備工作、實測、風量平衡與計算。 圖11.6為單翼式通風系統(tǒng)總風量測定布置。

19、A為進風井,B為回風井,C,F為密閉,D為風門,E為調(diào)節(jié)風窗,G為主扇風機。總進風量布在中段石門中(1,2,3測點),總回風布在,中段平巷末端(點4,5,6)及風硐中(點7)。測定期間,所有通風構(gòu)筑物都保持其正常狀況。風量測定記錄與計算可按表11.2進行。(2)井巷通風網(wǎng)路風量分配的檢查方法是:編制全中段風量測量平面圖;測量結(jié)果整理并分析風量分配中存在問題;提出改進意見。圖11.6單翼式通風系統(tǒng)總風量測定布置7.風量平衡風量平衡風量平衡一般可分為三級平衡:一級風量平衡是指總風量與中段主風路之間的風量平衡;二級風量平衡是指各中段主風流與次級風路之間的風量平衡;三級風量平衡是指各次級風路與各需風點

20、之間的風量平衡。在系統(tǒng)測量中,將各測點的風量、風向標在通風系統(tǒng)圖和中段通風平面圖,或簡化在測風圖上。圖中應(yīng)包括主要風路和所布測點的風路。對不同性質(zhì)的測點、污染風流、主要漏風應(yīng)特殊標記標明,以便一目了然看出系統(tǒng)的通風狀況。(2)風量分配圖按工作面與風路的相互聯(lián)結(jié)情況,將各風道的風量用一定寬度比例(如1 mm寬表示1 m3/s)的圖形表示,并用不同的陰影分別表示。通過風量和工作面需要的風量,如圖11.7所示。從其差別可以看出工作面的風量分配是否合理,同時還可看出各不同地點的漏風大小等。(1)通風圖8.繪制通風圖繪制通風圖圖11.7風量分配圖9.指標計算與結(jié)果分析指標計算與結(jié)果分析(1)指標計算礦井

21、總風量: (11.6)式中,為礦井所有主扇風機風量之和,m3/s。單位產(chǎn)量耗風量 (11.7)式中,T為礦井年產(chǎn)礦石量,萬噸。有效風量率效=Q效/Q總% (11.8)式中,Q效為對鈾礦井應(yīng)包括到達工作面的新鮮風量及沖洗風道,控制和減少氡析出所需風量之和。當存在串聯(lián)風和循環(huán)風時,應(yīng)扣除污染的風量。因此有:(11.9)式中,Q工為到達工作面的風量,掘進工作面是指從主風流進入的風量,m3/s;Q控為控制和減少礦井氡析出所采用的各種防止氡滲流進入礦井通風空間中或引氡直接進入回風道所用之風量,m3/s;Q沖為用于稀釋風流經(jīng)放射性坑道到達工作面之前,因氡濃度的增長超過工作面入風風質(zhì)要求的那部分氡濃度所需風

22、量,m3/s;Q污為進入工作面的污風量,m3/s。安全規(guī)定要求礦井有效風量率不應(yīng)低于60%(壓入式通風)和70%(抽出式通風)。全礦漏風率:漏=(Q總-Q效)/Q總100% (11.10)其中外部漏風率:外漏=(Q總-Q入出)/Q總100% (11.11)內(nèi)部漏風率:內(nèi)漏=(Q入出-Q效)/Q總100% (11.12)且:漏=外漏+內(nèi)漏 (11.13)漏風率在外部漏風中還分出主扇風機裝置的漏風率: 扇漏=(Q總-Q井)/ Q總100% (11.14)式中,Q總為有組織進風量(抽出式通風)或出風量(壓入式通風),m3/s;Q井為入風井(壓入式通風)或回風井(抽出式通風)中之風量,m3/s。進入工

23、作面的風量率 (11.15) 工表示工作面實際獲得的風量占其所需風量的比率,用以考核工作面的風量是否滿足要求。若工1,表明風量有余;若工1,表明工作面供風不足。由此可采取措施合理調(diào)節(jié),或減少礦井總風量以節(jié)約電耗,或減少漏風以增加工作面供風。核算各風道和工作面風速是否符合規(guī)定各風道最大風速按表11.1檢驗,最小風速根據(jù)排塵和排氡要求考慮。工作面:vmin0.15 m/s掘進巷道和巷道型采場電扒道:vmin0.5 m/s對全礦風量測定結(jié)果,經(jīng)計算和整理后,還應(yīng)結(jié)合全礦通風系統(tǒng)圖和中段通風平面圖、風量分配圖等進行如下分析:找出礦井內(nèi)、外漏風地點及其原因,提出防漏風措施。找出通風系統(tǒng)中風量分配不當原因

24、,確定調(diào)節(jié)風量方法。結(jié)合氡及其子體濃度的測量,詳細分析礦井氡析出特征,氡析出的體積密度、風流交換時間或者氡及其子體濃度的合格率低的原因。提出和控制減少氡析出,消除污染提高合格率,調(diào)整通風系統(tǒng)及生產(chǎn)計劃的主要措施與方法。(2)測風結(jié)果分析找出風流循環(huán)、短路、串聯(lián)的原因,提出避免措施。詳細分析礦井有效風量率低的原因,提出提高有效風量率的措施。評價通風構(gòu)筑物的優(yōu)劣,提出改善通風構(gòu)筑物質(zhì)量的措施等。以保證工作面有足夠的風量和良好的風質(zhì),提高通風的技術(shù)經(jīng)濟效果。根據(jù)礦井通風的伯諾利方程式,風流沿礦山井巷流動時,任何一段井巷的通風阻力,在數(shù)值上等于該段井巷始末兩個斷面上風流的絕對靜壓差、位能差、動壓差三者

25、之和。這個結(jié)論是進行礦井通風阻力測定的理論根據(jù)。11.3礦井通風阻力的測定礦井通風阻力的測定生產(chǎn)礦井應(yīng)該定期進行通風阻力的測定,目的在于查明各段井巷上通風阻力的分配情況,并針對通風阻力較大的地點或區(qū)段采取有效措施,減少通風阻力,以便改善礦井通風的狀況降低礦井主要扇風機的電能消耗。此外,通過通風阻力測定計算出來的井巷摩擦阻力系數(shù)和局部阻力系數(shù),是進行風量調(diào)節(jié)或改善通風系統(tǒng)工作的可靠基礎(chǔ)資料,還可供設(shè)計時參考和使用。在有氡危害的礦山,按一般礦山的要求測定礦井通風壓力是不能滿足防氡技術(shù)需要的,為搞好排氡通風,對礦井通風壓力的測定要求達到的目的還有:氡問題較大的礦井主要氡源所在區(qū)域的壓力分布,以便尋找

26、造成井下氡問題的原因,有目的的進行通風壓力分布的調(diào)整,控制氡在巖礦裂隙或采空區(qū)中的滲流方向,降低氡在作業(yè)區(qū)段的析出量,減少或防止氡的污染,提高通風降氡的效果。礦井通風阻力測定的方法一般有以下三種:精密壓差計和皮托管的測定法、恒溫壓差計的測定法和空盒氣壓計的測定。(1)選擇測定路線與布置測點在選擇測定路線之前必須下井調(diào)查了解主要通風井巷和整個通風系統(tǒng)的實際情況,然后根據(jù)礦井通風系統(tǒng)圖、開拓系統(tǒng)圖以及有關(guān)的中段平面圖,一般選取通風困難的路線作為主要測定路線。至于全礦共分幾條路線進行測定,要看礦井規(guī)模與通風系統(tǒng)的具體情況以及測定目的而定。測定路線選定后,應(yīng)按下列原則布置測點:凡是主要風流分支匯合的地

27、點必須布置測點。當測點位于分支或匯合處之后時,其間的距離應(yīng)大于巷道寬度的1214倍。1.用精密壓差計和皮托管的測定法用精密壓差計和皮托管的測定法在相互并聯(lián)的幾條巷道中,沿其中任何一條風道測定阻力均可。但在其余風道中應(yīng)布置風量測點,借以測出其余風道中通過的風量。這樣就可按相同的通風阻力和各自的風量求出各條風道的風阻。在測點的前面(以風流方向為準),至少要有3米長的巷道區(qū)段的支架良好,無空頂、空幫、凹凸不平,無堆積物。在井下布置測點的過程中,各測點處要作出明顯的標記,按順序注明測點的編號,還應(yīng)將相鄰兩個測點間的距離以及各測點的巷道斷面量好。(2)人員分工與組織為了保證測定結(jié)果的準確性,最好能在一個

28、工作班內(nèi)將測定工作進行完畢。測定小組通常由67人組成。若礦井范圍很大,測定任務(wù)繁重時,可以組成幾個測定小組同時進行測定工作。(3)測定儀表與工具準備此法需要使用的儀表與工具有靜壓管或皮托管、精密壓差計、膠皮管、三角架、風表、秒表、干濕溫度計、空盒氣壓計及卷尺等。所有儀表在使用前都必須經(jīng)過檢查和校正。此外,應(yīng)備有專門的記錄表格。(4)井下測定工作井下測定時,儀表布置情況如圖11.8所示。圖11.8儀表布置圖1靜壓管;2膠皮管;3精密壓差計測定工作的步驟是,首先在測點1和測點2分別安設(shè)三角架和靜壓管或皮托管;在測點2的下風側(cè)68 m處安置精密壓差計,調(diào)整水平并將液面調(diào)到零位(或讀取初讀數(shù));利用打

29、氣筒將皮托管內(nèi)原有的空氣壓出以換進所測巷道的空氣,然后利用膠皮管將壓差計分別與兩支靜壓管連接起來。當膠皮管無堵塞、無漏氣時,便可在壓差計上讀數(shù),并將讀數(shù)值記在專用表格內(nèi)。以上測定工作完畢后,將測點1的三角架和靜壓管移到測點3,然后在測點2和測點3之間用同樣的方法進行測定,這樣依此類推地測定下去,直到測完最后一個測點為止。測定時的注意事項:膠皮管接頭處連接要牢靠、嚴密,不可漏氣;嚴防水和其他雜物進入膠皮管內(nèi);防止車輛和行人擠壓或損壞膠皮管;當壓差計液面上下波動厲害而使讀數(shù)發(fā)生困難時,可在膠皮管內(nèi)放上一個棉花球,以減小波動便于讀數(shù)。(5)測定資料的計算和整理相鄰兩個測點間的通風阻力按下式計算: (

30、11.16)式中,hr為測定1與2兩點時,壓差計的讀數(shù)值,Pa;K為壓差計的校正系數(shù);1為測點1所在的巷道斷面上的平均動壓,Pa;2為測點2所在的巷道斷面上的平均動壓,Pa。然后將測定路線上各段風路的通風阻力h1-2,h2-3,h3-4加起來,便可求得全礦的通風阻力值。為了便于比較,可根據(jù)全礦通風阻力值與全礦風量值計算出礦井總風阻或礦井等積孔。根據(jù)測定記錄與計算的結(jié)果,可在方格紙上以井巷的累計長度為橫坐標,以通風阻力為縱坐標,將通風阻力變化情況繪制成一條曲線。這樣可以更醒目地表明礦內(nèi)通風阻力的變化。 本方法的優(yōu)點是測定結(jié)果的精確度較高,可以用來測定區(qū)域的通風阻力,同時測定資料的整理和計算也比較

31、簡單,所以在我國金屬礦山和煤礦中應(yīng)用都比較普遍。此測定法缺點是測定工作比較麻煩和復(fù)雜,特別是收放膠皮管的工作量很大,所需的測定時間較長,所需的測定人員也較多。因此,在礦井正常作業(yè)的條件下,尤其是在運輸頻繁的井巷中測定很困難,通常都是利用礦山公休或假日停產(chǎn)條件下進行測定。恒溫壓差計是一種測定相對氣壓的儀器,其構(gòu)造如圖11.9所示。在保溫瓶6內(nèi)裝有玻璃容器1,從容器1中引出管子2和管子3,帶開關(guān)4的玻璃管2從容器的頂部引出;玻璃管3的一端插入容器1之中而與容器底保持一定的距離,并與另一端帶刻度尺的U形管5連成一體。保溫瓶和引出的玻璃管都裝在一只帶有活蓋和小門的木箱內(nèi),木箱的尺寸大約為410 mm1

32、45 mm125 mm。使用儀器前,用冰塊7填滿容器1與保溫瓶6之間的空間,然后打開開關(guān),用漏斗經(jīng)過玻璃管2向容器1中注入大約50 ml的純凈煤油(為了便于讀數(shù),通常將煤油染成紅色),再用吸氣球在U形管5的開口端小心地將煤油從容器1經(jīng)過玻璃管3吸入U形管中。(1)恒溫壓差計的構(gòu)造原理2.用恒溫壓差計測定法用恒溫壓差計測定法圖11.9恒溫壓差計1玻璃容器;2玻璃管;3玻璃管;4開關(guān);5U形管;6保溫瓶;7冰塊;8軟木塞因管2的開關(guān)4是打開的,故敞口的U形管5內(nèi)的油面與容器1內(nèi)的油面必然處于同一水平。關(guān)閉開關(guān)4,待U形管內(nèi)油面穩(wěn)定后,儀器即可使用。恒溫壓差計的基本原理是在保溫瓶6與容器1之間的空間

33、內(nèi)填滿冰塊7,以保持容器1內(nèi)的空氣溫度始終是0 ,這就排除了外界氣溫變化對儀器的干擾;容器1的內(nèi)徑比U形管5的內(nèi)徑大得多,U形管內(nèi)油面的改變只受外界氣壓變化的影響。根據(jù)U形管油面的改變可以測定出氣壓變化值。使用儀器時,首先使容器內(nèi)充滿始點空氣,然后關(guān)閉開關(guān)4,故測定過程中容器內(nèi)的空氣壓力P始終保持恒定而代表著始點(基點)的氣壓。這樣,當其他各測點的氣壓與始點氣壓不相等時,其差值便由U形管內(nèi)油面位置的變化表示出來了。(2)測定方法測定前的準備工作選定測定路線與布置測點。與用壓差計和皮托管的測定法相同,只是在井下布置測點過程中,還要確定各個測點的標高。 測定儀表與工具準備。此法需要使用的儀表有恒溫

34、壓差計、風表、秒表、干濕溫度計和空盒氣壓計等。所有儀表在使用前都要經(jīng)過檢查和校正,此外,還應(yīng)備有專用的記錄表格。井下測定工作利用恒溫壓差計測定通風阻力時,通常采用井下逐點測定法。此法的測定步驟如下。下井前測定小組的人員要有明確的分工;儀表、工具與記錄表格要攜帶齊全;將恒溫壓差計的開關(guān)4打開,然后下井。待U形管內(nèi)的油面穩(wěn)定后,按油面位置讀數(shù),并記錄讀數(shù)的時間和讀數(shù)值。一般讀數(shù)三次,取其平均值(這就是基點的讀數(shù)值)。接著測定風速、空氣溫度和氣壓,并作好記錄。將恒溫壓差計置于測點2,儀器上的開關(guān)4仍然關(guān)閉,待儀器安放平直且U形管內(nèi)油面穩(wěn)定后,分三次進行讀數(shù),并記錄每次讀數(shù)的時間和數(shù)值。按照測定的風速

35、、空氣溫度和氣壓,并作好記錄。這樣按照測定路線,順著風流方向,用同樣的方法在測點3、測點4繼續(xù)進行下去,直到將最后一個測點測定完畢為止。為了校正地面大氣壓力的變化對井下測定工作的影響,在地面還應(yīng)安設(shè)一臺恒溫壓差計,借以記錄在整個井下測定過程中地面大氣壓力隨時間而變化的情況。一般每隔1015 min測定、記錄一次該儀器油面的讀數(shù),直到整個井下測定工作進行完畢為止。采用恒溫壓差計進行通風阻力測定時主要注意事項有:保溫瓶內(nèi)裝填冰塊不能過大,以1520 mm的粒度為宜;保溫瓶的上口要用棉花和軟木塞蓋嚴;使用儀器之前,每個接頭與開關(guān)處均應(yīng)涂抹凡士林油,嚴防漏氣;測定過程中必須經(jīng)常檢查儀器開關(guān)的嚴密性。資

36、料整理計算由于恒溫壓差計測定的是容器內(nèi)恒定的基點氣壓與各測點的絕對氣壓之差值,所以相鄰兩個測點的讀數(shù)之差實際上就是這兩個測點的絕對靜壓之差,故需用此兩測點的位壓差、動壓差進行校正,同時因各測點的讀數(shù)時間不同,而在不同時間內(nèi)同一測點的氣壓是隨地面大氣壓力的變化而變化的,所以還必須用地面大氣壓力相應(yīng)時間內(nèi)的變化值加以校正,故相臨兩個測點間的通風阻力應(yīng)按下式計算:(11.17) 式中,h1-2為測點1與測點2間的通風阻力,Pa;K1為用于井下測定的恒溫壓差計的校正系數(shù);K2為用于地面記錄大氣壓力變化的恒溫壓差計的校正系數(shù);B1為測點1處恒溫壓差計的讀數(shù)值,Pa;B2為測點2處恒溫壓差計的讀數(shù)值,Pa

37、;Z1為測點1處的標高,m;Z2為測點2處的標高,m;1為測點1處的空氣重率,kg/m3;2為測點2處的空氣重率,kg/m3;v1為測點1處在巷道斷面上的平均風速,m/s;v2為測點2處在巷道斷面上的平均風速,m/s;B1為在測點讀取讀數(shù)B1的同時,地面儀器的讀數(shù),Pa;B2為在測點讀取讀數(shù)B2的同時,地面儀器的讀數(shù),Pa。 最后將所選擇的測定路線上各段井巷的通風阻力相加起來,即得到全礦的通風阻力值。 恒溫壓差計測定法與上法相比較,井下測定工作簡單和方便,可以大大縮短測定時間,適合于豎井、斜井和其他不便使用上法的井巷的通風阻力的測定。若能改變儀器結(jié)構(gòu),提高測定結(jié)果的精確度,將會得到更加廣泛的應(yīng)

38、用。 這種測定法的測定步驟及優(yōu)缺點與恒溫壓差計測定基本相同,但此法的測定精確度較恒溫壓差計法要差,如果能改進儀器的結(jié)構(gòu),提高測定結(jié)果的精確度,則具有更為廣泛的使用價值。3.用空盒氣壓計測定法用空盒氣壓計測定法11.4礦井空氣的污染檢查礦井空氣的污染檢查1.污染檢查的目的和主要內(nèi)容礦井污染檢查中的氡和氡子體的測量,主要是指配合礦井通風系統(tǒng)測定和專門進行風流污染檢查中的系統(tǒng)性測量,對礦井系統(tǒng)性污染檢查和通風系統(tǒng)測定一樣,每年至少進行兩次,即冬、夏各一次,以觀察礦井空氣中氡及其子體污染可能的最大變化。其主要目的是:檢查礦井空氣中氡及其子體濃度的變化狀況(或輻射狀況),它對風流的污染程度和特點,借以評

39、價礦井輻射危害程度,通風系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟合理性以及其他降氡、降子體措施的有效性等。 其主要內(nèi)容有:檢查礦井總?cè)腼L中的氡及其子體濃度是否符合風流風質(zhì)要求。通常要求礦井入風口空氣的含氡量不大于0.2 Bq/L。含塵量不得大于0.2 mg/m3。檢查進入工作面的各級入風流的污染狀況,查明污染原因,確定污染位置。通常要求進入工作面的風流含氡量不大于1 Bq/L。檢查礦井,特別是采掘工作面的輻射狀況;空氣中氡及其子體濃度合格情況;分析礦井和采掘工作面的污染來源、通風狀況及其不良原因。檢查各中段回風及礦井總回風中氡及其子體濃度,計算礦井和各中段總排氡量。檢查各通風構(gòu)筑物質(zhì)量及其通風降氡效果;結(jié)合漏風檢查,分

40、析漏風對入風污染和通風降氡的影響。 綜合分析礦井空氣中氡及其子體濃度的變化狀況;計算礦井氡子體和氡的平衡比;各種氡的來源比例;分析測量不同時期礦井氡析出特征、通風狀況,提出礦井通風降氡的評價意見,以及減少氡析出量、降低礦井空氣中氡及其子體濃度、調(diào)整和改進通風系統(tǒng)的措施。礦井空氣污染檢查方法通常是,氡(包括氡子體)與風同時測量,沿順風路測量,初測摸底,然后逆風重點追蹤。2. 檢查方法、步驟、布點原則檢查方法、步驟、布點原則 測量步驟和通風系統(tǒng)測量相同,大體分準備、測量、資料整理和分析三步進行。 測點布置原則:在滿足測量和檢查目的的基礎(chǔ)上,注意測點代表性,測點布置盡可能少。通常對風路污染檢查,沿風

41、流的分、匯風點,途經(jīng)礦體,采空區(qū)或與其有空氣動力學聯(lián)系的井巷、通風構(gòu)筑物、廢棄或暫不作業(yè)的采場及坑道出風口的下風側(cè),以及風路上有其他漏入風、循環(huán)風的地方布置測點。根據(jù)各測定項目的具體要求,有: 對入風風質(zhì)的檢查,主要布點處是礦井總?cè)腼L口、各中段進風口、以及各采掘工作面入風口。對礦井總排氡量的檢查,應(yīng)在各中段回風道或總回風道出風口附近布點。對采掘工作面,應(yīng)根據(jù)測定目的和要求,反映工作面氡、氡子體濃度,以及通風狀況,選擇具有代表性測點,在采掘工作面回風流中亦需布點。 為反映礦井風流污染率,應(yīng)沿風流均勻布點。 檢查可疑點的氡及其子體的污染,應(yīng)在該可疑點的風流上、下風側(cè)布點,等等。3.資料整理和分析資

42、料整理和分析通常將測定資料按表11.3進行整理匯總,以便按各項目要求,計算有關(guān)參數(shù)和分析用。 上述污染檢查數(shù)據(jù)中,既有反映井下氡濃度分布的測定結(jié)果,也有為尋找氡源的觀察數(shù)據(jù),還有檢查入風風質(zhì)和通風狀況的氡及其子體濃度值等。這些測定數(shù)據(jù)應(yīng)按測定目的和內(nèi)容進行分類分析。(1)氡源分析分析礦井氡的來源,礦井空氣中氡及其子體的污染狀況,弄清礦井氡析出特征,是確定礦井通風系統(tǒng)調(diào)整和改進的重點,是搞好礦井通風降氡管理的基礎(chǔ)。對礦井氡源分析,要明確礦井氡污染類型及其分布,它們對礦井通風的不良影響程度和大小,找出污染源位置,弄清氡析出特征,以便針對問題性質(zhì),采取有效措施,為擬制通風系統(tǒng)調(diào)、改方案提供依據(jù)。(2

43、)礦井氡來源和氡析出比例依礦床地質(zhì)、水文地質(zhì)、開采技術(shù)條件、采礦方法及其生產(chǎn)活動特點、管理水平等的不同,礦井空氣中氡的來源和氡析出比例有較大差異。一般來自礦巖暴露表面的氡析出,約占20%70%。對于礦巖鈾含量較高的壓入通風礦井,此種來源所占比例較大;來自礦堆中的氡析出,視各礦所用采礦方法類型、礦石鈾品位,賦存狀態(tài)及礦井存礦量的不同,所占礦井中氡來源比例約為5%45%;來自采空區(qū)、充填體、崩落體中析出的氡可達30%80%,尤其對采用分層崩落法開采,抽出式通風礦井,這種來源的氡析出可高達88%以上;來自礦井水或地下水析出的氡,通常不占重要比例,約在10%以下,僅在個別高含氡地下水涌出的礦井,其析出

44、氡的比例有可能達30%。(3)氡析出特征上述不同的氡析出比例,反映了不同礦井的不同氡析出特征。從氡析出的機理而言,氡析出特征可按下述三種基本析出形式來分析。以濃度梯度為動力的氡的擴散析出。如來自礦巖體表面的氡析出,通常屬于此種析出形式。只有當?shù)V巖體裂隙十分發(fā)育,除礦巖體表面的氡析出外,可能同時還存在第二種析出形式。以壓力梯度為動力的氡的氣載滲流析出。這種析出形式,通常又可分外部滲流和內(nèi)部滲流,前者主要是由礦井大氣與地表大氣之間的壓力狀態(tài)所引起;后者主要是由礦井空氣的壓力分布所造成。不論何種滲流,均與礦井礦巖的物理力學性質(zhì)密切相關(guān)。當?shù)V井礦巖具有強滲透性,或者通過礦巖(如崩落體、充填體或采空區(qū))

45、與地表有空氣動力學聯(lián)系,又采用抽出式通風的礦井,應(yīng)當特別注意氡的這種外部氣載滲流析出。通常對礦井風流污染起重要影響的主要還是礦井各中段、各坑道、各采場、各采空區(qū)及它們相互間的內(nèi)部滲流。氡的這種氣載滲流析出有時比氡的擴散析出還大得多,甚至嚴重污染礦井大氣,影響鈾礦通風降氡效果。因此鈾礦通風管理中,應(yīng)特別注意氡的這種氣載氡滲流析出。以溫度梯度為動力的氡的對流析出。這種對流析出形式,在礦井條件下,一般表現(xiàn)不十分突出,但是對于高溫礦井、近地表的采空區(qū)和獨頭巷道的氡析出,應(yīng)注意氡的這種析出形式對礦井大氣所造成的影響。我們常稱的氡析出,通常是對上述三種析出形式的統(tǒng)稱。由于各礦井條件不同和復(fù)雜多變,從而顯現(xiàn)

46、出各礦氡析出特征的不同,甚至對同一礦井,隨著生產(chǎn)的發(fā)展,或礦井條件的變化,各時期各個區(qū)段的氡析出特征亦不會一樣。不同的氡析出特征,所造成的對礦井大氣的污染狀況不同,所采取的通風降氡措施及礦井通風系統(tǒng)調(diào)整與管理的重點也有所不同。對于自礦巖體暴露表面擴散析出的氡為主要氡源的礦井或區(qū)段,風流中氡濃度將逐漸升高,多采用以“稀(稀釋)、排(排出)”為主的通風降氡、降氡子體措施,用以減少礦井空氣中氡濃度,或控制和縮小通風體積,減少氡析出量。增大風流稀釋能力,亦可輔以噴涂防氡覆蓋層辦法,來阻擋和降低其擴散氡析出量。 對于源自采空區(qū)、崩落體以及充填體、留礦堆中氡的氣載滲流析出為主的氡析出,將造成風流中氡濃度的

47、突增,氡濃度曲線斜率明顯增高,而對污染以后風路上的氡濃度變化不太明顯,尤其以采空區(qū)滲出來的污風中,其氡子體與氡的平衡比值較高。以串聯(lián)通風的采場或工作面的污染情況,有上述污染特點,這種滲流析出的氡進入風流后,將造成礦井風流及工作面較大的污染,不僅使入風氡濃度增高,且具有可能隨風流在礦井停留時間的延長,風流中的氡子體與氡的平衡比值增大,造成風流老化程度加速,故應(yīng)特別重視這種氡源的污染。對于這種污染,僅以增大風量的辦法一般難以奏效,主要應(yīng)通過對礦井空氣壓力的恰當調(diào)配,改變氣載滲流方向來解決,對于有些充填 體、留礦堆中氡的這種滲流析出,還要從礦房結(jié)構(gòu)上想辦法。對于以地下水或礦井中擴散析出的氡為主要氡析

48、出的礦井,地下水進入礦井的涌水點,氡濃度較高,當這些地方通風不良時,氡濃度可達異常高。此時氡的擴散與水流方向有關(guān)。當有通風時,水流方向與風向一致,其濃度差較小;水流方向與風向相反時,其濃度差較大。消除、減少這種氡源的污染,主要采用“隔離”(如水溝加蓋)或“引泄”(如鉆孔抽排等)方法,并輔以通風。(4)污染類型 礦井中的各種不同氡源,將造成礦井空氣的污染,又稱為氡污染源。按其對風流污染的分布狀況,氡污染源又可分為均布污染源(沿程污染)和集中污染源(集中污染)兩種類型。沿程污染是指連續(xù)分布于風路上的污染,其風流中氡濃度及氡子體濃度,將隨風流而逐漸增高,其濃度變化較均勻,無濃度的突變現(xiàn)象,它的特點是

49、其污染分布具有連續(xù)性。如礦巖體暴露面的氡析出,撒落于坑道底板上的礦渣面上的氡析出,以及地下水或礦坑水中的氡析出都屬于此類。集中污染是指存在于風路上某一局部或某幾處的污染,當風流流經(jīng)此種污染源或與污染源有相連通道時,它將造成風流中濃度的突然增高,其濃度變化在風路局部地點或區(qū)間呈跳躍狀。如含氡濃度很高的污風混入風流,就是一種較典型的集中污染源。此外礦井中常見的集中污染有:自廢舊坑道、采空區(qū)中的氡析出;自相鄰采場出來的串聯(lián)污風以及通風構(gòu)筑物中的滲漏污風、循環(huán)風等。通常查找污染源的方法是:沿風路布點,測量風流中氡濃度分布 (有時為分析其污染強度還需同時測其風量的變化),并作出沿風路的氡濃度分布曲線,結(jié)

50、合對風路的調(diào)查,估計可能的污染源位置,在此基礎(chǔ)上,再增密布點,確定污染源位置;若氡濃度緩慢增高,氡濃度曲線逐漸上升,表明為沿程污染,風路上可能存在均布污染源。然后按污染源指標進行分析,找出井下風路上最大的污染源(氡來源比例最高)即為礦井主要污染源。(5)污染源查找和其位置的判斷污染源查找和其位置的判斷根據(jù)測定結(jié)果作出礦井空氣污染分布圖就可以判斷污染類型。污染分布圖分為兩種:一種是直接在通風系統(tǒng)圖或中段通風平面圖上用不同顏色標出各測點的超過或未超過最大允許濃度值,同時在圖上標出各測點的風流方向和風量值。這樣可醒目看出礦井空氣中氡及其子體濃度分布的大致情況,如風流方向、何處出現(xiàn)最高氡濃度、何處通風

51、不良等。另一種是以風路長度為橫坐標,氡濃度(或污染率)為縱坐標作出風路污染分布圖。污染速率污染源向主風流輸送氡的速率,用P表示,Bq/s;污染程度污染源造成主風流氡濃度的增高值,以Ac表示,Bq/L;風流污染率風流中每米或每千米的氡濃度梯度以污表示,Bq/(Lm)。污染強度指集中污染源污風中的氡濃度C污,Bq/L; 為了更好地分析污染源的性質(zhì),并對其進行評價,可以采用以下幾個指標:(6)評價污染源的幾個指標礦井空氣中氡及其子體濃度的污染狀況及其變化,直接或間接反映了礦井或工作面的通風狀況。對通風狀況的分析,在于檢查礦井或工作面的通風效果、風流的穩(wěn)定性、風流風質(zhì)和風量是否滿足要求,各種通風降氡措

52、施及通風構(gòu)筑物的有效性,用以評價礦井通風系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟合理性。礦井或工作面通風狀況的分析,可以根據(jù)不同的目的要求,按氡子體與氡的平衡比值來分析;按平均氡濃度與最高氡濃度之差來分析;按氡與氡子體合格率來分析;按入風風質(zhì)系數(shù)來分析;按漏風的污染狀況來分析等。 (7)通風狀況的分析主扇工況測定是指在日常生產(chǎn)條件下,對主扇風機實際運轉(zhuǎn)工作狀況進行測定。測定內(nèi)容包括該條件下主扇產(chǎn)生的風量、風壓、轉(zhuǎn)數(shù)和消耗的功率以及運轉(zhuǎn)效率等。測定主扇工況的目的是:檢查主扇風量和風壓是否符合礦井生產(chǎn)發(fā)展的要求,工況是否需要調(diào)整,需作多大調(diào)整,如何調(diào)整。11.5主扇工況測定主扇工況測定主扇運轉(zhuǎn)狀況是否在允許范圍內(nèi)。即主扇應(yīng)

53、在其特性曲線穩(wěn)定區(qū)段內(nèi)運轉(zhuǎn),也就是風壓最大值不得超過風壓曲線上最大值的 90%。對軸流式主扇,應(yīng)在“駝峰”范圍以外;風機運轉(zhuǎn)靜壓效率應(yīng)大于70%;風機工作輪圓周線速度,軸流式不超過100 m/s,離心式不超過60 m/s;軸流式葉片安裝角應(yīng)在1545之間。如果主扇不能滿足上述條件,或工況落在允許范圍之外,則應(yīng)考慮是否有必要改造、更換主扇,或改進通風系統(tǒng),以使主扇與通風系統(tǒng)相匹配。了解主扇實際負荷,計算主扇用電量,占生產(chǎn)用電及通風總用電量之比率,以及單位風量電耗指標。考察主扇實際運轉(zhuǎn)效率。了解礦井總風阻大小,為礦井通風節(jié)能可能性提供資料。 積累主扇運轉(zhuǎn)歷史資料,了解通風網(wǎng)路中風壓、風量的變化狀況

54、,以分析研究和調(diào)整通風系統(tǒng)。1.主扇風量測定主扇風量測定主扇風量通常包括進入礦井總風量、井蓋及風扇機裝置的漏風量。它的測定可在擴散器口或風硐中進行測定。(1)擴散器口的測定在擴散器口測定主扇風量之前,應(yīng)先探測擴散器口風流的速度場。只有當擴散器口的速度場變化不大時,才可在擴散器口用風表按線路法或分點法進行測定;當擴散器口的速度場變化很大時,不宜在擴散器口測定。(2)風硐中測量當風硐內(nèi)風速10 m/s時,人員可進入風硐進行風速測定;當風硐內(nèi)風速10 m/s時,可在風硐內(nèi)設(shè)置皮托管用橡皮管連接壓差計,測其速壓,再換算成風速。2.主扇風壓測定主扇風壓測定根據(jù)通風動力與阻力關(guān)系,扇風機風壓h扇計算公式為

55、:壓入式主扇h扇=h硐全 Pa (11.18)抽出式主扇h扇=h硐全+h擴速 Pa (11.19)安設(shè)在井下的主扇h扇=h壓全+h抽全=h壓靜+h壓速-h抽速 Pa(11.20)式中,h硐全為扇風機風硐內(nèi)相對全壓,Pa;h擴速為扇風機擴散器口的速壓,Pa;h抽靜,h抽速為分別為主扇入風道的相對靜壓和速壓,Pa;h壓靜,h壓速為分別為主扇出風道的相對靜壓和速壓,Pa。 風硐內(nèi)的相對全壓的測定可采用下列兩種方法:(1)分別測定風硐內(nèi)的靜壓和速壓h硐全=h硐靜h硐速 Pa (11.21)式中,h硐靜為風硐內(nèi)的相對靜壓,Pa;h硐速為風硐內(nèi)的平均速壓,Pa。 h硐靜可在風硐內(nèi)設(shè)置靜壓管或皮托管,用壓差

56、計測得;h硐速可按已測得的扇風機風量Q扇與風硐斷面S硐計算得的風速或直接測得的平均風速求得。(2)直接測定風硐全壓在風硐斷面上均勻布點,用皮托管和壓差計測出各點全壓,平均值作為風硐全壓。3.主扇功率與轉(zhuǎn)數(shù)測定主扇功率與轉(zhuǎn)數(shù)測定 主扇功率測定常采用以下三種方法:(1)功率表測定法 對于三相三線制系統(tǒng),常采用兩功率表測其三相功率。用功率表測定精度較高,但要另行接上一套功率表和互感器等,較費事,故適用于要求精度高的專題測定,如風機性能試驗等。(2)電度表測定法 主扇通常都裝有電度表,只要用秒表測定電度表中鋁盤每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù),用電度表本身的常數(shù)(即1千瓦時鋁盤的轉(zhuǎn)數(shù))去除,并乘上電壓互感器變壓比K壓和電

57、流互感器交流比K流即可求得主扇功率N:N=3 600K壓K流 千瓦 (11.22)式中,t為測定時間,s;f為電表常數(shù),r/ kWh;n為測定時間t秒內(nèi)鋁盤的轉(zhuǎn)數(shù),r。 若為單相電表,則按上式求出的功率N,需再乘以3才是主扇的實際功率。(3)電流、電壓表測定法根據(jù)主扇電流、電壓表讀數(shù)和實際的功率因數(shù),按下式計算主扇功率。N=IUcos kW (11.23)式中,I為線電流,A;U為線電壓,kV;cos為功率因數(shù),無量綱。 用功率因數(shù)表測定,實測有困難時,可根據(jù)異步電機的負載率按表11.4近似確定。對同步運轉(zhuǎn)時可取cos=1。主扇轉(zhuǎn)數(shù)測定可采用機械轉(zhuǎn)速表,或電子轉(zhuǎn)速計。主扇與電機用靠背輪聯(lián)結(jié)時,

58、測定電機轉(zhuǎn)數(shù)即為主扇轉(zhuǎn)數(shù)。通過皮帶輪傳動時,測得的電機轉(zhuǎn)速,還應(yīng)乘上皮帶輪的傳動比。 (11.24)式中,電為電機效率,%,可由電機銘牌上查得;h扇為扇風機風壓,Pa;Q扇為扇風機風量,m3/s。(2)礦井風壓損失 壓入式通風礦井風壓損失:h阻=h硐全h自-h出速 Pa (11.25) 抽出式通風礦井風壓損失:(1)風機實際運轉(zhuǎn)效率4.資料整理資料整理h阻=h硐全h自 Pa (11.26)式中,h自為礦井自然風壓,與扇風機作用方向一致時,取正值;反之取負值;h出速為壓入式通風出風風井口排往大氣的速壓;其他符號意義同前。(3)計算單位風量的功率消耗 單位風量的功率消耗為:W= kWs/m3 (1

59、1.27)e= kWhs/m3 (11.28)式中符號意義同前。(5)分析對礦井主扇工況測定結(jié)果的分析,應(yīng)結(jié)合扇風機特性曲線來進行。主要是根據(jù)所測風壓、風量值,在扇風機特性曲線圖上找出工況點,再按工況點所在位置,結(jié)合礦井生產(chǎn)情況作出如下分析和判斷: 主扇風量和風壓是否達到礦井供風要求。 (4)單位風量的電耗為:為達到礦井所需供風要求(如風量或風壓的提高或降低),主扇的葉片安裝角度或轉(zhuǎn)數(shù)應(yīng)作多大改變。若為兩段扇風機,主扇段(級)數(shù)是否需要改變(增加或減少一段)。電機和風機的能力夠不夠,是否需要更換電機。主扇實際運轉(zhuǎn)效率能否達到國家要求,實際運轉(zhuǎn)效率過低的原因何在,是礦井阻力與該類型風機不相匹配,

60、還是風機本身效率不高或其他原因?應(yīng)從哪些方面采取措施,提高風機運轉(zhuǎn)效率或更換風機,以降低電能消耗。比較主扇單位風量功率或單位風量電耗是否過高,原因何在?是礦井通風阻力過大還是風機運轉(zhuǎn)效率低,或是總風量偏高,如何著手進行改進等。 11.6礦井通風優(yōu)化及可靠性評價礦井通風優(yōu)化及可靠性評價礦井通風是一個運用多種技術(shù)手段輸送、調(diào)度空氣在井下流動,維護礦井正常生產(chǎn)和勞動安全的動態(tài)過程。在生產(chǎn)期間其任務(wù)是利用通風動力,以最經(jīng)濟的方式,向井下各用風地點供給質(zhì)優(yōu)量足的新鮮空氣,保證工作人員的呼吸,稀釋并排除氡、粉塵等各種有害物質(zhì)、降低熱害,給井下創(chuàng)造良好的勞動環(huán)境。在發(fā)生災(zāi)變時,能有效、及時地控制風向及風量,