用标准状态时的空气密度换算风量的适用性.pdf

用标准状态时的空气密度换算风 量的适用性 永荣矿务局 通 风 处 龚孟君 煤矿 安 全规程执行说明 1698 年 版 以下简称 执行说明 规定 在计算矿井的有效风 量 漏风量和漏风 率 时 为了能相互对比 风量都换 算成标准 状态时进行对比 即按下式计算 Q标一Q 平愕 m3 s 式 中 p 测一测定地点风流的空气密度 kg m 3 Q测一测定地点风量 m s 1 2一标准状态时的矿井空气密 度 即 取大气压力为1 0 1 3 2 弓P a 气温 为2 时的空气密度 kg m3 n 上述换算初看起似乎只 是少部分通风 指标的计算方法问题 如果仔细分析一 矿井有效风量 漏风量和漏风率的计算公 式后 就不难发现 这种换算实际上涉及 了矿井所有测定地点的风量换算 是大量 的 日常工作 这样 不仅增加了现场测定 和计算的工作量 而且给通风管理带来混 乱 使本来极为简单的 问题变得复杂起 来 甚至可能造成概念混淆 判断失误 为此 笔者就执行这 一 规定四年来 的体会 谈 淡自己粗 浅看法 井探讨其适 少 门性 气中的 它和 空气 一样呈游离状态 因 此 它的变化规律仍服 从于气体状态方程 其 体积为 V 2M T R z P m3 l 风流中空气的体积为 V k M kTR叱 P m 3 2 按体积浓度百分比计算的风流中的沼 气浓度为 又1 00肠 3 将 化简得 C v 二 V k V l 2 式代人 3 式后 再杀 器 氮 4 一 井下风流的空气密度与沼气浓度 的关系 我们知 道 矿 井 11 1的 沼气是混合在空 式中 V V k 质量为M 的沼气和质量 为M k的空气 分别 占有的体积 m M M k 体积为V 时沼气和体积 为V k时空气的质量 kg R R 召气和空气的气休常数 J kgK T 热力学温 度 勺 P 大气压力 P a C 风流 中的沼气浓度 肠 4 式说明井下风流 中的 沼气浓度 不随大气压力和 温度的变化而变化 即 与 空气密度无关这是因为混合在井下风流 中的 沼气和空气同处于 一微气候环境 中 它们受大气压 力和温度影响时体积的变化 率 相 同 所以其比值不变 二 井下空气 密度的变化 笔者曾对 永荣局 曾永家山矿总进风 井 总排风井及采掘工作面的空气温度和 大气压力进行过较氏时 间的测定和调查 并近似计算出各点不同时期的空气密度 虽然 数据不够多 也 不很精确 但它大体 上能反映 出一种变化趋势 一 而且也 基本符 合多数矿井的规律 从 时间上看 井下各点的 空气密度同 时受到大气压力和温度的影 响 冬季密度 大 夏季密度小 春秋两季次之 如图所 示由 于受地面气温的影响 进风井的 空 气密度变化最大 其变化率在 4 1 8 肠 一4 53肠之间 采掘工作面次之 变化率在 2 2 6肠 一2 3 4 肠之间 排风井变化最 小变化率仅在 1 1 5肠 一2 0 4肠之间 三 空气密度变化对矿井通风管理的 影响 1 空气密度变化对矿井有效风量率 的影响 根据矿井有效风量率的计算公式 可知 不考虑空气密度的影响时 K l二 Q采十Q掘 Q桐 Q它 只1 00肠 Q排 考虑空气密度的影响时 K 工 Q采 一干 是 一 Q 5 p掘 1 2 十Q 节瞥 Q 带 x 肠 Q排 一 别犷 式 中 P 长91价 K l 矿井有效风量 率 Q采 Q掘 Q铜 Q它 分别为采煤 掘进 铜室及其它通 风地 点 的有效风量 m s p采 p掘 1 2 0 p铜 p它 分别为以上各 点的空气 密度 kg m 1 15 1一总进风升 3一采煤二曰乍 而 2一掘迸工 作面 孟一总排风并 Q排 矿井总排风量 m 3 s j p排 矿井总排风流中的 空气密度 kg m3 为了计算方便 令 p i p采 p掘 p而同 p它 艺Qi Q采 Q掘于Q酮 Q它 并代入 6 式 经简化后得 P 艺Q i P排Q排 式代入 7 式 得 卫j K I P排 8 尹 1KSK 护 从空间上看 风流由进 风井经采掘工 作面全排 风井这一过程巾 空气密度不断 变化 其影响 因素包括开采深度 地面气 温 井下热环境参数等诸多方面 很难描 述 但是 通过对现场 实测资料的分析 可以看出 空气进入井下后 密度逐渐增 加 然后又逐渐减小 到排风井后 进入 比较稳定的状态 x10 0肠 7 由表l可知 p汀p排 般大于 1 即考 虑空气密度变化的影响后 矿井有效风量 率要比不考 虑时大p p排倍 2 空气 密度变化对矿井外部漏风 率 的影响 同样可根据矿井外部漏风 率的计 算公式推出 不考虑空气 密度的影 响时 K 二 1 一 粤 一又1 肠 9 闷月 考虑空气密度的影响1 1 j K Z声 1 一 p进Q进 P 排Q排 义1 0 0肠 1 0 式 Tl了 K 度井外部漏风率 Q进 Q排 矿井总进风量 和总排风 量 m 3s p 进 p排 矿井总进风和总排风 处 的 空气密度kg m 同样可从表1中看出 p进 p撰大于1虑 p 进Q进 p 排Q排 增大 即考虑空气密 度变化的影 响后矿井外部漏风 率比不考虑 时小 表2是曾家山矿在同等条件下经过换 算和不经换算时 的外部漏风情况 井下各测点空气密度与排风井空气密度比值 p i p 排 表1 月月份份 8 8 84 4 46 6 66 6 6了了8 8 89 9 91 0 0 01 1 1 112 2 2 平均均 测测 点点 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 总总进风井井 1 一06 7 7 7 1 07 1 1 1 1 1 3 3 31 一0 27 7 7 1 一016 6 6 1 一0 0 5 5 5 1 015 5 51 一01 0 0 0一0 3 1 1 1 1 一057 7 7 5 1 一 03 7 7 7 延延深 掘进工 作面面1 一074 4 4 1 0C 8 8 8 1 074 4 41 一0 5 7 7 7 1 0 5 3 3 3 1 一0 5 1 1 1 l 0 6祥祥1 一04 7 7 7一0 45 5 5 1 054 4 41 078 1 064 4 41 一061 1 1 2 2 2 740 采 煤 煤 1 一03匀 匀1 034 4 4 1 1 0 44 4 4 1 一0 3公公1 一035 5 5 1 一0 2 5 5 5 l 一0 31 1 1 1 一023 3 3一02 0 0 0 1 一020 0 0 1 037 1 02 5 5 51 032 2 2 工工作面面面面面面面面面面面面面面 矿矿井外部漏风率比较表表 2 2 2 时时间间 一 一 一一 关 二 一 鱼 一一 一 项项项 日 一 1 一 l 一 一 4 0 011 1 1工2 2 21 1 12 2 2吕吕4 4 4 4 46 6 67 平均均备注注 匕 一 二 盛 6 了 带到 奋仕仕仕仕仕仕仕仕仕仕 1 1 1 盯 8 Q进 m s min 7通 5 72 43 3 3 3 3 po o o o o o o 7 4 31 1 17 65 4 4 4 了了 未 换算算 1 1 108吕 一 Q排 m min 眺 藻藻藻藻藻藻藻藻藻藻藻藻藻藻藻藻藻藻藻藻藻藻藻藻藻 8 3 5舀舀吕527 7 77 0 9 8 5 1 1 1 1 1 K K K K K吕 1 一一一一 U乙山一一一一曰才去 去去 1 1 06 6 610 一2 4 4 4 4 4 4 4 了了了了了了口O R R R R R R R R R 二 曰如 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7817 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 一一一一一 卜曰曰曰一 k曰 2 7 7 一 16 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 1 1 1 1 1 1 1 1 18 3 0 0 0 一 9一74 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 1 1 10 8 8 一吕 Q进 m s m 一 7063 3 3 R O落吕吕7 716 6 67488 8 8 96 6 67 咒孟空 空甲 1咋 咋 7召96 6 67 751 1 1 一 760 4 4 4 己换算算 1 1 1日8一7 7 7 Q排 m min 8 20 5 5 5 5 5 5 57匀6日日7吕7 5 5 5 5 5 5 58082 2 28053 3 3 3 3803e e e e e K K K K K 745勺 勺2一9 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 92 2 2 4 一81 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 7 一2 5 5 5 3 一75 5 5 5 5 5 41 1 1 1 1 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 014 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 n 交O O O 2 2 2 2 2 2 2一艺7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 蒸 器 骂 四 用标准状 态时的空气密度换算风 所带来的问题 1 对测定 的风量进行换算 无非是 要有一个统一的标准 以便于 比较 而通 风管 理中则以 作业规 程 或 风量计 划 为依据 进行 检查 在编制这 些风量 计划时没有换算 也不可能换算成 标准 计划风量 用实测风量经换 算为 标 准 风量 后再同没有换算过的 计 划风量 相 比较 岂不矛盾 2 井下测得的风量 通过换算 人为 地改变了矿井空气密度 由此可能造成某 些地点的风量实测时足够 或不够 但 通过换算后反而不够 或足够 这就造 成了混乱 因为实测风量是井下现场测定 的实 实在在的风量 而 标准风量 则是 一种假设的在现场并不存在的风量 用 这 个假设 标准 去衡量实际的东西 必然 失误 3 由于现场测定是一套来经换算的 数据而 报表 台帐等又是 一 套经过换算的 数据 因此通风管理人员很难判断井下任 一洪风点的风歇是否满足 因为井下空气 的密度是随大气压力和温度的变化而不断 地变化着的 谁也无法预料 即使比较有 经验的技术人员也常常弄不准 使通风管 理工作复杂化 4 为了对测定的风量进行 换算 测 风人员除了携带各类风速表和瓦斯检定器 外 还要携带气压 计和温度计 增加了测 定工作量和繁琐计算过程 相对 地降低了 劳动效率 五 适用性的探讨 综上所述 用标准状态时 的空气密度 对矿井风量进行换算 有利有弊 其适用 性有一定 的范围 不能一概而论 1 在计算矿井有效风量率和平时的 风量调整 每旬 月 风量测定报表时可 以不考虑空气密度的变化 其一 矿井风 量配备和瓦斯管理不受空气密度变化的影 响 其二 风量每 旬测定一次 一天 中测 定的时间多数在白班 这样 就把空气密度 变化的范围大大缩小了 据 曾家山矿初步 测定 大气压 力变化率每旬在 土 1呱左右 每 夭变化仅士 0 3肠左右 其 三 目前 测 风普遍采用机械式风表 而它的操作误差 允许不超过5肠 并不比空气密度变化率 小 其四 矿井有效风量率在风量不换算 的情况下其值稍稍偏小 这有利于严格通 风管理 2 在需要进行对比的时候 而且要 求测定精度比较高的倩况下 应考虑空气 密度变化的影响 此时必须进行换算 比 如 在测定矿井外部漏风量和计算外部漏 风率时 如表2所示 不经过换算 其漏风 率 可能因为空气密度的变化增加几个百分点 曾家山矿年平均3 1 造成假象 责任编拆刘克仁 卜接 4页 肠 说明绝大部份工作面预测是可靠的 四 几 点认识 1 在采 准范围开展区域预测 划 分突出危险区 和突出威胁区 然后采取 工作面预测弥补区域的不足 进一步提高 了防突措施的针对性和可靠性 2 采用断层 褶曲 煤厚变化 瓦 斯异常涌出作为区域预测的敏感指标是可 行的 工作面预测采用钻屑指标法简单易 行 其临界值的实验方法为现场试验提供 了科 学依据 两者结合确定的临界值符合 现场实际 3 采用突出率 突出 准确率和不突 出准确率评价区域预测和工作面预测的可 靠性具有实用价值 4 还应进一步完善区域预测方法 进一步研究判断工作面真正有突出危险的 方法 责任编拼玉玉街 文 章 TD 742 关于轴流式通风机 0品振 问题 的分析及其改进 一一李如 恒 煤矿 安全 1 0 92 哑8 5 7 文 巾以某矿东风井轴流式通风机 喘振 问 题为 倒 对 其 I喘振 的危害 原因 进行了分 析 并介绍了改进措施及其 效果 术已通 过鉴定 此项技术 城补了我国煤矿 灭火 技 术的空白 TD72 4 矿井不 停产 条件下扇风机性能测定 一 肖 集戍 朋遂安 煤 矿安 全 19 9 2 傀8 8一9 在矿井不 停产条件下 为使扇 风机性能测定 的准确 要在测 试断面积上乘一个0 6 0 8的修 正系数 这样的测试计算结果与川风机的实际运 行 山线及厂家样木的待性曲线才基本符合 TD72 4 在不停产 条件下提高矿井主扇风机性能测试 准确 性方法的研究一陈燎 原 潘地林 煤 矿 安 全 19 02 他s 2 2 2 6 文中提出一种利用风机 并联运行 法和网路风 阻并联法 使风机入口气流处于缓变流场中 实 现了在不停产条件下较准确地测试主扇性能的新 方法 并在现场得到实测验证 TD7 2 5 天井钻机在通 风改造工程中的应用一张 文瑞 等 煤矿安全 l 2 她s 2 0一1 2 利用AT 1 2 0