气压计基点法测定矿井通风阻力的误差分析及基点位置的选择.docx

气压计基点法测定矿井通风阻力的误差分析及基点气压计基点法测定矿井通风阻力的误差分析及基点位置的选择位置的选择1 概述矿井通风阻力测定是生产矿井通风管理的一项重要内容。目前，矿井阻力测定已基本淘汰了倾斜压差计测定法，大多采用省时省力，操作简单的气压计测定方法，特别是在大型矿井的全矿井阻力测定中更是如此。采用气压计进行阻力测定时，测定方法又分为基点法和同步法 2种。同步法是将 2 台气压计分别安置在井巷的两侧，并约定时间同时读取风流的静压值。而基点法则是用 1 台气压计监测基点气压的变化，另 1 台气压计沿测定线路逐步测定风流的静压。由于同步法采用 2 台气压计同时读数，从而有效地避免了地面大气压力变化和其他扰动因素的影响。测定精度主要受气压计性能本身的影响。若采用 2 台相同精度和漂移性能的气压计，其测定精度易于保证。但要求 2 台气压计同时读数，测定过程的联络和配合较困难，测定速度慢。而基点法则相反，它是目前较为常用的测定方法。本文试图从基点法测定的原理入手，对测定误差产生的原因、基点位置的确定等问题进行探讨，希望能为提高基点法在实际应用过程中的精度有所帮助。2 基点法测定误差来源分析2.1 基点法测定原理采用基点法进行井巷通风阻力测定时，测定段的通风阻力计算公式为：式中 K1、K2移动气压计和基点监测气压计的校正系数；P1、P2移动气压计在井巷进风测点和出风测点不同时刻的读数，Pa；P01、P02在读取 P1和 P2时，基点气压计的读数，Pa；V1、V2井巷进风测点和出风测点不同时刻的风速，m/s；Z1、Z2井巷进风测点和出风测点的标高，m；1、2井巷进风测点和出风测点处的风流密度，kg/m3;12测定段风流平均密度，kg/m3。从形式上看，（1）式和描述井巷通风阻力的典型的伯努利能量方程类似，具有相同的物理意义，它们都表示任意井巷进、出 2 个断面上的能量差。但是（1）式中的压力、风速和密度等物理量是气压计等仪器沿测定线路在测定段进出风测点不同时刻的测定值，如果地面大气压力和井下风流是严格的稳定流，并且在测定时间内不考虑地面大气压力滞后等因素的影响，（1）式就准确的反映了测定段的通风阻力。但是矿井实际风流和地面大气压力往往是变化的，这样由于 2 个测点读数的非同时性，就必然导致测定过程中误差的产生，这是由基点法本身所造成的。由于（1）式中各项的物理意义不同，产生误差的原因也不同，因此有必要对其分别进行讨论。2.2 基点法测定误差分析为了详细的分析基点法测定中误差产生的原因，将（1）式分成 3 个部分如加以讨论，即位压差项、速压差项、静压差项。（1）位压差项：任一测段位压差的表达式为：hz12=( Z1Z2)gz12(2)在正常生产条件下，风流的密度变化较小，并且也易于测算。对位压差 hz12影响最大的是测点的标高。在实际测定中，由于测定标高的不准确而导致测定段的阻力出现负值的情况时发生。为此，在测定线路布点时，尽可能将测点布置在标高已知的地方，并且事先将测线布置图送有关的地质部门，以便准确确定出测点的标高数值。对于测点难以选在已知标高的位置时，可根据具体情况进行推算。这里有 2 种情况，一种是测定段位于在巷、石门或者上下山等坡度已知的巷道时，则可根据巷道的坡度和已知标高测点到未知标高测点的距离进行推算。另一种对于巷道起伏变化大，又缺乏坡度变化准确资料的测段，采用上述的推算方法比较困难时，可根据前后测点的有关参数推算待求测点的最可能标高值，并以此作为该测点的准确标高进行位压差的计算。（2）速压差项：速压差的测算公式为：影响速压差项精度的主要因素是进出风测点的风速。井巷中运输设备的运行、大批人员的移动对风表的读数都会产生直接的影响，从而引起测点风速值的误差。因此，测风点 应设在免受上述因素干扰的地点。由于风流汇合或分流都会产生涡旋，对于处在交叉点附近的测点，为了避开涡旋，在从分风点或合风点流出的风流中，测点的位置与该分风点或合风点的距离不小于巷道宽度的 1214 倍；在流入分风点或事风点的风流中，测点的位置与该分风点合风点的距离不小于巷道宽度的 34 倍，并且务分支的风量都要进行测量，以便相互验证。一般而言，井下风流的动能值较小，速压差在阻力中所占比例很小，不会引起较大的误差。但是如果在测点附近设有风门，若恰好在测定时风门开启或者关闭，则可能引起较大的误差。所以在测风速时，应采用多次测定，取平均值的方法，避免粗大误差的产生。（3）静压差项：静压差项的测算公式为：hs=K1( P1P2) K2( P02P01) （4）上式由 2 项组成，第 1 项表示测段进行风测点的静压差，第 2 项表示井下移动气压计在测点读数时刻，基点气压计的变化情况。如前所述，基点法通风阻力测算公式是根据稳定流的伯努利能量方程而得到的。而矿井风流并不是严格