《矿井通风技术》实训（实验）指导书

《矿井通风技术》实训(实验)指导书

项目一矿井空气成分测定

一、目的和要求

1.熟悉气体采样器和检定管的结构及工作原理。

2.掌握检定管的测定方法。

3.能够分析矿井空气中有关气体浓度是否符合安全标准。

二、工作原理及所需器件

CO,CO2、O2检测方法主要有取样分析法和快速测定法。取样分析法分析仪器

多用气相色谱仪，其优点是精度高，且可同时完成多种气体的分析；缺点是取样送

检时间长、操作复杂、设备成本高。快速测定法包括便携仪测定法和检定管配合采

样器测定法。便携仪尽管具有操作简易、读数直观等优点，但单价高、易损坏。检

定管配合采样器测定法具有操作方便、快速准确、费用低廉等优点，因此在煤矿中

得到广泛应用。

co、CO2、02检定管检测方法相同，只是所用检定管不同而已。仅以co检定

管为例说明。按照co检定管指示剂和变色原理不同可分为比长式和比色式两种，

目前常用的是比长式检定管。

1比长式co检定管

比长式CO检测管结构如图1.1所示，它是一支①(4〜6)x150mm的玻璃管，以

活性硅胶为载体，化学试剂发烟硫酸和碘酸钾反应生成12。5为指示剂并吸附在硅胶

上，当CO和I2O5接触时，CO能使卜。5还原成游离碘，12和SO2作用生成棕色化合

物，反应式如下：

I2O5+5CO-5CO2+12

I2+SO2-棕色化合物

1

生成的棕色化合物会在玻璃管壁上形成一个棕色环，棕色环随着气体通过向前移动，

移动的长度与气样中所含co浓度成正比，因此可从玻璃管上的刻度直接读出co

的浓度值。

1一堵塞物；2—活性炭；3—硅胶；4一消除剂；5—玻璃粉；6一指示粉

图1.1比长式CO检定管结构示意图

国内生产CO检定管的厂家较多，规格型号略有差异，但工作原理基本相同。

下面仅介绍鹤壁煤业(集团)有限责任公司种经营分公司和西安煤矿安全仪器厂生

产的比长式CO检测管主要性能，见表1.1。

表1.1我国煤矿用比长式CO检定管主要性能表

厂家型号测量范围/%采样体积/ml送气时间/s颜色变化

厂家

鹤煤集团一型0.0005-0.005100200白色~棕色、

多种经营二型0.001-0.0550100白色~棕色

分公司三型0.01-0.550100白色一棕色

四型0.2〜550100白色一棕色

五型0.5-1550100白色f棕褐色

西安煤矿CiD0.0005-0.005100200白色f棕色

安全仪器CiZ0.005-0.150100白色f棕色

厂CiG0.05-150100白色f棕色

2比色式CO检定管

比长式CO检定管结构如图1.2所示，它是一根①(4〜6)X160mm两端封闭的玻

璃管，管内装有黄色指示剂和白色硅胶，黄色指示剂是由以活性硅胶为载体吸附酸

氨和硫酸钢的混合溶液而制成，白色硅胶为吸水剂。

1—脱脂棉：2—活性化硅胶；3—指小胶

图1.2比色式CO检定管结构示意图

当含有co的气体通过检定管时，在硫酸杷的催化作用下，酸氨被co还原，

随co浓度增加指示剂颜色由黄色变成黄绿、绿黄、绿、兰绿、兰。指示剂变色程

度与通气时间及co浓度的乘积成正比，因此根据指示剂变色程度不同，来确定待

测气体浓度。

3气体采样器

与检定管配套使用的还有圆筒形压入式手动采样器。结构如图1.3所示。

1一气嘴2一接头胶管3-阀门把4-变换阀5—垫圈6一活塞筒

7一拉杆8一手柄

图1.3圆筒形压入式手动采样器结构示意图

采样器由变换阀和活塞筒等部分组成。活塞筒6用来抽取气样，变换阀4则可

以改变气样流动方向或切断气流。当阀门把手3处于垂直位置时，活塞筒与接头胶

管2相通；当阀门把手顺时针方向旋转水平位置时，活塞筒与气嘴1相通；阀门把

手处于45。位置时，阀门将活塞筒与外界气体隔断。在活塞拉杆7上刻有标尺，可以

表示出手柄拉动到某一位置时吸入活塞筒的气样体积（ml）,采样器最大导气量一般

为50ml.

三、实训步骤

1.准备工作。首先检查气体采样器的气密性和检定管完好性。将气体采样器阀

门把手转到45。位置，拉动活塞拉杆，若能自动回复到原位置，则表明气体采样器不

漏气。检查检测管的生产日期、有效期及破损情况，确保检测管完好。

2.采取气样。圆筒形压入式手动采样器使用时，先将阀门把手转到水平位置，

在待测地点拉动活塞拉杆往复抽送气2〜3次，使待测气体充满活塞筒，再将把手扳

3

至45。位置。

3.送入气样。按检测管上的箭头指向，首先用小砂轮片打开箭头尾部一端，迅

速插入胶管接头，再打开检定管另一端。把采样器手扳至垂直位置，按检定管上规

定的送气时间，把气样均匀的送入检定管。

4.读值。拔出检定管，变色环所指的刻度即为待测气体的浓度。

四、实训记录、实训报告

实训记录见表1.2

表1.2实训记录表

则定次数123平均值

气体种类

co

C02

02

按照实训目的要求，记录每一环节步骤地操作情况；实训报告应认真分析参数、

数据、出现的问题、现象、解决的方法结果等。

五、考核方法及评分标准

内容：矿井空气中CO浓度测定。

方法：根据学生实际操作的情况进行考核评分。

要求：能用检定管和采样器准确测定CO浓度。

评分标准：见表1.3

表1.3评分标准表

考核任务考核内容配分考核标准得分

1.1能够正确使用检定管和

1利用检定管和多种

矿井空气中co浓多种气体采样器，（30分）

气体采样器测定co浓100

度测定1.2能够测定矿井空气中

度

CO浓度，（50分）

4

1.3能够分析矿井空气中

CO浓度是否符合标准，（20

分）

总配分100合计得分

六、小结

检定管配合采样器测定法具有操作方便、快速准确、费用低廉等优点，因此在

煤矿中得到广泛应用。在使用和测定过程中应注意以下事项：

1.检定管应放在阴凉处，两端切勿碰坏，使用时也不要过早打开两端，以防影

响测定效果。

2.比长式检定管的推送待测气体时间应根据厂家标定的时间。

3.微量气体测定：如果所测气体浓度低于检定管最小示值时，可采用延长推送

时间或增加送气次数的方法进行测定。其结果要除以时间延长的倍数或增加送气的

次数，即为被测气体的实际浓度。其计算公式如下：被测气体的真实浓度=检定管指

示值/时间延长的倍数或增加送气的次数。

4.高浓度气体测定：若被测环境气体浓度大于检测管的上限，即气样未送完检

测管已全部变色，在优先考虑测定人员的防毒措施后，可采取下述措施测定。先抽

取一部分待测气体试样，然后用新鲜空气进行稀释若干倍，最后将所测结果乘以稀

释倍数，即为所测气体实际浓度。其计算公式如下：被测气体的真实浓度=检定管指

示值义稀释倍数。

七、思考题

1.大屯煤电公司徐庄矿技术员，用比长式CO检定管测定一氧化碳浓度时发现

了两个问题：（1）50毫升气样没送完，检定管已达到最高值；（2）50毫升气样送完,

棕色环并没出现。请解释原因，并提出解决问题方案。

2,采用检定管法快速测定CO浓度时，为何普遍使用比长式检定管，而较少使

用比色式检定管。

5

项目二矿井空气温湿度测定

、目的和要求

1.掌握干湿球温湿度计工作原理和测定方法。

2.会测矿井空气温度和相对湿度，会求绝对湿度。

二、工作原理及所需器件

1相对湿度测定

干湿球温度计是一种最常用的相对湿度测定仪器。按结构不同可分为手摇湿度

计和风扇湿度计，目前井下常用的为风扇湿度计，其结构如图2.1所示。

1-干球温度计；2-湿球温度计；3-湿棉纱布；4、5-双层金属保护管；

6—通风器；7—风管

图2.1风扇湿度计

它主要由两支完全相同的温度计和通风器组成。一支保持通常的干燥状态，称

干球温度计，所测温度为干球温度，即为通常所说的温度；另一支的球部包上浸水

的纱布，称湿球温度计，所测温度为湿球温度。温度计的外面均罩着表面光亮的双

层金属保护管，以防损坏和热辐射的影响。通风器内装有风扇和发条，上紧发条，

6

风扇转动，风管内将产生稳定的气流，则干、湿球温度计的球部处在同一风速下。

因纱布水分蒸发时吸收热量，湿球温度计的读数小于干球温度计的读数。空气

愈干燥，则水蒸发愈快，湿球温度下降也愈大。根据干、湿球温度计的读数差值，

就可查出空气相对湿度（0/%）,见表2.1。

表2.1相对湿度表

湿球干湿温度计示度度差/匕

示度00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.05.56.06.57.0

/℃相对1■湿度0/%

01009183756761544842373127221814

11009183766962565044393430252117

21009284777064585247423733282421

31009285787265605449443935312723

41009386797367615651464237333026

51009386807468635753484440363229

61009387817569645954504642383431

71009387817670656056524844403733

81009488827671666257534946423935

91009488827772686359555147444037

101009488837873696460565249454239

111009489847974696561575450474441

121009489847975706662595552484542

131009590858076716763605653504744

141009590858176726864615754514845

151009590858177736965625955525047

161009590868278747066636057545148

171009591868278747167646158555249

181009591878379757168656259565350

191009591878379767269656259575451

201009691878380767369666360585552

211009692888480777370676461585653

221009692888481777471686562595754

231009692888481787471686563605855

241009692888581787572696663615856

251009692898582787572696764625957

2610096928985S2797673706765626057

271009693898682797673716865636058

7

281009693898683807774716866636159

291009693898683807774726966646260

301009693908683807775726967656260

311009693908784817875737068656361

321009793908784817876737168666361

2温度测定

测定温度的仪器相对简单，可采用液体温度计或热电偶温度计。液体温度计是

利用液体热胀冷缩的原理制成的，通常有水银和酒精温度计两种，井下使用最多的

是酒精温度计。温度测定也可用风扇湿度计和空盒气压计测定，其中湿度计的干球

温度即为通常所说的温度常用的温度标尺(温标)有摄氏、华氏和凯式三利l

(1)摄氏温度(℃)是在一个大气压下水的冰点作为0℃,水的沸点作为100℃,

中间均分成100个刻度。我国、俄罗斯和欧洲许多国家都采用这种温标。

(2)华氏温度(°F)是在一个大气压下水的冰点作为32°F,水的沸点作为212

°F。英美等国家都采用这种温标。

(3)开氏温标(K)也称绝对温标。它是以绝对零度为基点的温标，在绝对零

度(-273.15℃)时分子将停止运动。在一个大气压下水的冰点为273.15K,水的沸

点作为373.15K。在热力学计算时要用到该温标。

摄氏温度、华氏温度和绝对温度间的换算关系式如下：

9

°F=-℃+32

5

℃=|(°F-32)

K=℃+273.15

3绝对湿度计算

根据测出的相对湿度，可算出绝对湿度。绝对湿度可用下式计算：

f=谟饱

式中：/一绝对湿度，g/m3；

(p—相对湿度，%;

产饱一同温度下饱和水蒸气量(查表可得)，g/m\

8

三、实训步骤

1.用吸水管吸取适量干净的水，将湿球温度计的棉纱布浸湿。

2.上紧风扇发条，小风扇转动吸风。

3.待小风扇运转一定时间后，读取干球温度C）和湿球温度（入，℃）。

数据记入表2.2。

4.在同一地点，应这样重复测定3次。

四、实训记录、实训报告

实训记录见表2.2

表2.2相对湿度测定数据记录表

空气温度/'C相对湿度平均值备注

测定方法测定次数

（%）（%）

F球温度湿球温度△t

1

风扇式2

3

按照实训目的要求，记录每一环节步骤地操作情况；实训报告应认真分析参数、

数据、出现的问题、现象、解决的方法结果等。

五、考核方法及评分标准

内容：矿井空气温湿度测定。

方法：根据学生实际操作的情况进行考核评分。

要求：会用风扇式温湿度计测定温度和相对湿度。

评分标准：见表2.3

表2.3评分标准表

考核任务考核内容配分考核标准得分

1测定矿井空气温1.1会用普通温度计测定矿井空

矿井空气温湿度测

度20气温度;（10分）

定

1.2会用干湿球温度计测定矿井

9

空气温度。（10分）

2.1能够正确使用风扇式湿度计；

（20分）

2.2会使用风扇式湿度计测定空

2测定矿井空气湿

气相对湿度；（20分）

度80

2.3会使用风扇湿度计计算空气

的绝时湿度；（15分）

2.4会编制空气湿度测定报告。

（25分）

总配分100合计得分

六、小结

采用风扇式温湿度计测定温度和相对湿度，具有操作方便、快速准确、费用低

廉等优点，因此在煤矿中得到广泛应用。在使用和测定过程中应注意以下事项：

1.在测定时，为保证数据的准确性，应尽可能快地读数，同时应避免对着温度

计急速呼吸。

2.包裹湿球温度计的纱布，力求松软，并有良好吸水性，纱布应经常保持清洁。

在测定时，应将小风扇发条上紧，等到小风扇运转3-4分钟后再进行读数，读值时

视线应与温度计的液面在同一水平上。

3.纱布未浸水前，干、湿球温度计的读数差值不应太大，一般规定的容许差值

为0.1°C。差值太大时会影响测定结果的准确度。

七、思考题

1.使用风扇湿度计测定矿井空气相对湿度时，若湿球温度计的棉纱布未完全用

水浸透，测定出的相对湿度值是偏大或是偏小？并说明原因。

2.井下某处用风扇湿度计测得风流的干球温度为31℃,湿球温度为29℃。求

此处空气的相对湿度和绝对湿度，并分析该环境对人体的适宜性。

10

项目三矿井空气中大气压力测定

、目的和要求

1.掌握空盒气压计和水银气压计工作原理和测定方法；

2.会测大气压力。

二、工作原理及所需器件

1空盒气压计

大气压力P也就是绝对静压，其测量仪器主要采用水银气压计和空盒气压计。

水银气压计是一种固定式气压计，一般用于井上下固定机房或是井下洞室内测大气

压；而空盒气压计可携带到井下任一地点测大气压，一般用于非固定地点测大气压。

空盒气压计的内部结构见图3.1

1、2、3、4—传动机构；5—拉杆；6—真空盒；7一指针8一弹簧

图3.1空盒气压计内部结构图

其感应部分是一波状形金属盒6,把盒内的大部分空气抽出，使其中空气压力

为50-60毫米水银柱，然后将盒焊接起来。8是一片弹簧，拉住金属盒面，使其不会

被大气压强压扁。当大气压增加时，盒面会向下凹一些；大气压减小时，盒面要凸

出一些。这些微小变化通过传动机构1、2、3、4把它放大，由拉杆5传给指针7,

使指针偏转一定角度，即可从刻度盘上读出大气压值（hPa）«

2水银气压计

水银气压计分为动槽式和定槽式两种，其原理相同，都是由一端封闭的玻璃管,

内装水银所组成。一般先将装满水银的玻璃管正放，然后再倒置入水银槽内，使封

闭端成为绝对真空。槽式水银气压计结构见图3.2。

II

图中5盛水银的皮囊，转动旋钮螺钉4可调节囊内水银的高低，使它恰好与尖

端3相接触；2是密封玻璃管内的水银柱，玻璃管外有金属壳保护，金属壳上附有

从5中水银面和3接触处开始算起的刻度尺，因此可以直接从1处刻度上读出管内

水银柱的高度。6是测微游标旋钮。

测定时，转动底部调节螺丝4使槽内的水银面正好与尖端3接触，然后转动调

节螺丝6使水银面正好与游标零刻度线相切，由刻度和测微游标读出大气压力值

(mmHg)o

1—水银柱面：2—水银柱：3—尖端：4—旋钮螺钉；5—皮囊：6—测微游标旋钮

图3.2槽式水银气压计结构示意图

三、实训步骤

I.采用空盒气压计测量大气压时，须将空盒气压计平行风流方向(消除速压影

响)放置在测量地点•停留10-20分钟，待指针变化稳定后读数。

2.采用水银气压计测量大气压时，只需将其悬挂于待测地点，等候管内水银面

升降稳定后，其所指高度读数，就是待测地点的大气压。

12

四、实训记录、实训报告

实训记录见表3.1

表3.1实训记录表

^次数123平均值

测定地点

1

2

3

五、考核方法及评分标准

内容：矿井空气中大气压力测定。

方法：根据学生实际操作的情况进行考核评分。

要求：会用风扇式温湿度计测定温度和相对湿度。

评分标准：见表3.2

表3.2评分标准表

考核任务考核内容配分考核标准得分

1.1能正确使用数字式气压计，水银

气压计和空盒气压计，（20分）

1.2会使用数字式气压计测定大气压

力,（20分）

矿井大气压力的测1.3会使用水银气压计测定大气压

1大气压力测定100

定

力，（20分）

1.4会使用空盒气压计测定大气压

力,（20分）

1.5会编制大气压力测定报告，（20

分）

总配分100合计得分

13

按照实训目的要求，记录每一环节步骤地操作情况；实训报告应认真分析参数、

数据、出现的问题、现象、解决的方法结果等。

六、小结

采用空盒气压计和水银气压计测定大气压力，具有操作方便、快速准确、费用

低廉等优点，因此在煤矿中得到广泛应用。在使用和测定过程中应注意以下事项：

1.空盒气压计的测量范围是800-1064hPa,因此只能测定该量程范围内的大气

压力。

2.空盒气压计由于弹簧的弹力不稳定，其准确度比水银气压计要差，在使用时，

应先用水银气压计核对，记下它们的差值，以便作必要的校正。

3.采用空盒气压计测大气压，读数前，需要一面注意指针位置，一面用手指轻

击气压计的外壳，直到指针不再移动为至。读数时，视线与刻度盘平面要保持垂直,

同时，还要根据每台仪器出厂时提供的校正表（或曲线），对读数进行刻度、温度及

补偿校正。

4.采用水银气压计测大气压时，由于刻度尺是金属制成的，热胀冷缩会引起读

数误差，所以还必须进行读数的温度校正，实际大气压Pc=P设一AP温。温度校正

表见表3.3。

表3.3温度校正表

\内气压

读黄铜刻度尺换算到0匕时的温度校正值

温彘7^

740750760770780

10-1.21-1.22-1.24-1.26-1.27

15-1.81-1.83-1.86-1.89-1.91

20-2.41-2.44-2.48-2.51-2.54

25-3.01-3.05-3.09-3.13-3.17

30-3.61-3.66-3.71-3.75-3.80

七、思考题

I.使用风扇湿度计和水银气压计，测得矿井某处的空气温度为20℃、相对湿度

为60%、大气压为101325Pa,求该处空气的密度？

2.使用空盒气压计和水银气压计测定大气压力，为何读数需校正？如何校正？

14

项目四矿井空气密度与两点高程测算

一、目的和要求

1.由相对湿度、大气压力等测定参数，会计算空气密度；

2.由空气密度和大气压力参数，会测算两点高程。

二、工作原理及所需器件

1空气密度

矿井空气密度是一项重要的物理参数，在通风阻力和通风动力内容中会频繁用

到该物理量。单位体积空气所具有的质量称为空气的密度，用p来表示。即：

M

P=—

产v

式中p-----空气的密度，kg/m3；

M-----空气的质量，m；

V——空气的体积，

一般来说，空气的密度是随温度、湿度和压力的变化而变化。在标准大气状况

下（P=101325Pa>t=O℃s（p=0）,干空气的密度为1.293kg/m3o湿空气的密度计算

公式如下：

必=0.0034号（1-0.378鲁）

式中P------空气的压力，Pa；

T——热力学温度（T=273+t）,K；

t一一空气的温度，。C；

（P------相对湿度，%：

P®——温度为t（℃）时的饱和水蒸气压力（差表可得），pa。

由上式可见，压力越大，温度越低，空气密度越大。当压力和温度一定时，湿

空气的密度总是小于干空气的密度。一般将空气压力为101325Pa,温度为20℃,相

对湿度为60%的矿井空气称为标准矿井空气，其密度为1.2kg/m3。

15

因此，只要测得空气压力、温度和湿度参数，就可利用公式计算出湿空气密度。

2两点高程测量

确定地面点高程的测量工作。一点的高程一般是指这点沿铅垂线方向到大地水

准面的距离，又称海拔或绝对高程。

测量高程常用的方法有3种：①水准测量是测定两点间高差的主要方法，也是

最精密的方法，主要用于建立国家或地区的高程控制网。②三角高程测量是确定两

点间高差的简便方法，不受地形条件限制，传递高程迅速，但精度低于水准测量。

主要用于计算大地点高程。③气压高程测量是根据大气压力随高度变化的规律，用

气压计测定两点的气压差，推算高程的方法，精度低于水准测量、三角高程测量，

主要用于丘陵地和山区的勘测工作。

1、水准测量

水准测量是利用水平视线来测量两点间的高差。由于水准测量的精度较高，所

以是高程测量中最主要的方法。

2、三角高程测量

三角高程测量是测量两点间的水平距离或斜距和竖直角（即倾斜角），然后利

用三角公式计算出两点间的高差。三角高程测量一般精度较低，只是在适当的条件

下才被采用。

3、气压高程测量

根据大气压力随高程变化的规律，用气压计测定两点的气压差推算高差的方

法。大气压力常以水银柱高度表示，温度为0℃时，在纬度45。处的平均海面上大

气平均压力约为760毫米水银柱。每升高约11米，大气压力减少1毫米水银柱。

一般气压计读数精度可达0.1毫米水银柱，约相当于1米的高差。由于大气压力受

气象变化的影响较大，气压高程测量精度低于水准测量和三角高程测量，主要用于

高差较大的丘陵地和山区的勘测工作。通常用空盒气压计和水银气压计，前者便于

携带，多用于野外作业，后者常用于固定测站或检验前者。

常用的气压计测高差公式为：P「Pz=pgH

16

三、实训步骤

1、用空盒气压计测定院士楼一层和五层底板处大气压力，记录数据Pl、P2；

（2）根据公式Pi-P2=pgH,计算出一层底板和六层底板之间高度H；

（3）楼层间距hi=H/4；

（4）用皮尺实测楼层间距h2,算出测定误差△=|h「h2|/h|。

四、实训记录

实训记录见表4.1

表4.1实训记录表

定次数123平均值

测定地点

一层底板

三层底板

五层底板

五、考核方法及评分标准

内容：矿井空气密度和两点高程测定。

方法：根据学生实际操作的情况进行考核评分。

要求：会用空盒气压计、水银气压计测定大气压力，会测算空气密度和高程。

评分标准：见表4.2

表4.2评分标准表

考核任务考核内容配分考核标准得分

1.1能正确使用湿度计、水银气压计

和空盒气压计，（20分）

空气密度和两点高1空气密度与楼1.2会测算空气密度（20分）

100

程测定层间距测算

1.3会测算两点高程，（20分）

1.4会测算楼层间距，并分析误差（20

分）

17

1.5会编制测定报告，（20分）

总配分100合计得分

按照实训目的要求，记录每一环节步骤地操作情况；实训报告应认真分析参数、

数据、出现的问题、现象、解决的方法结果等。

六、思考题

1.从理论角度分析，空气密度测算是否还有其它方法?

2.利用气压高程测量方法，还可以测定哪些物体高度？

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项目五井巷风速与风量测定

一、目的和要求

1.能正确使用机械翼式风表和数字式风表；

2.会准确测定巷道风速；

3.会计算风量并编制风量测定报告。

二、工作原理及所需器件

1测风仪表

直接测量井巷风速常用的仪表是风表，又称风速计；也可采用皮托管间接测算

风速。目前，煤矿中常用的风表按结构和原理不同可分为机械式、热效式、电子叶

轮式和超声波式等几种。

(1)机械式风表

机械式风表是目前煤矿使用最广泛的风表。它全部采用机械结构，多用于测量

平均风速，也可以用于点风速的测定。按其感受风力部件的形状不同，又分为叶轮

式和杯式两种，其中，杯式主要用于气象部门，也可用于煤矿井下；叶轮式在煤矿

中应用广泛。

机械叶轮式风表由叶轮、传动蜗轮、蜗杆、计数器、回零压杆、离合闸板、护

壳等构成，如图4.1所示。

1-叶轮；2-蜗杆轴；3-计数器；4-离合闸板；5一回零压杆；6一护壳

图4.1机械翼式风表

风表的叶轮由8个铝合金叶片组成，叶片与转轴的垂直平面成一定的角度，当

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风流吹动叶轮时，通过传动机构将运动传给计数器3,指示出叶轮的转速。离合闸

板4的作用是使计数器与叶轮轴联结或分开，用来开关计数器。回零压杆5的作用

是能够使风表的表针回零。

风表按风速的测量范围不同分为高速风表(0.8~25m/s)、中速风表(0.5~10m/s)

和微(低)速风表(0.3~5m/s)三种。三种风表的结构大致相同，只是叶片的厚度

不同，起动风速有差异。

(2)数字式风表

数字式风表使用最多的是电子叶轮式风表，它是由机械结构的叶轮和数据处理

显示器组成。其测定原理是，叶轮在风流的作用下旋转，转速与风速成正比，利用

叶轮上安装的一些附件，根据光电、电感等原理把叶轮的转速转变成电量，利用电

子线路实现风速的自动记录和数字显示。它的特点是读数和携带方便，易于实现遥

测。如MSF—1型风速计就是利用电感变换元件的电子叶轮式风速计。

2风速分布

空气在井巷中流动时，由于空气的粘性和井巷壁面粗糙程度的影响，风速在巷

道断面上的分布是不均匀的。一般来说，位于巷道轴心部分的风速最大，靠近巷道

周壁部分的风速最小，如图4.2所示，通常所谓巷道内

的风速都是指平均风速v均。平均风速v典与最大风速

v大的比值叫做巷道的风速分布系数(速度场系数)，

用K速表示，其值与井巷粗糙程度有关，巷道周壁越

光滑，K速就越大，即断面上的风速分布越均匀。据

调查，对于砌诡巷道，Kif=0.8~0.86；木棚支护巷道，

1＜速=0.68~0.82；无支护巷道，K速=0.74~0.81。

图4.2巷道中的风速分布

3测风方法

由井巷断面上的风速分布可知，巷道断面上的各点风速是不同的，为了测得平

均风速，可采用线路法或定点法。线路法是风表按一定的线路均匀移动，如图4.3

所示；定点法是将巷道断面分为若干格，风表在每一个格内停留相等的时间进行测

20

定，如图4.4所示，根据断面大小，常用的有9点法、12点法等。

图4.4定点法

测风时，根据测风员的站立姿势不同又分为迎面法和侧身法两种。

迎面法是测风员面向风流，将手臂伸向前方测风。由于测风断面位于人体前方,

且人体阻挡了风流，使风表的读数值偏小，为了消除人体的影响，需将测得的真风

速乘以1.14的校正系数，才能得到实际风速。

侧身法是测风员背向巷道壁站立，手持风表将手臂向风流垂直方向伸直，然后

在巷道断面内作均匀移动。由于测风员立于测风断面内减少了通风面积，从而增大

了风速，测量结果较实际风速偏大，故需对测得的真风速进行校正。校正系数K由

下式计算：

S-0.4

K=----

S

式中S—测风站的断面积，n?；

0.4-测风员阻挡风流的面积，n?。

三、实训步骤

1.测风员进入测风站或待测巷道中，先估测风速范围，然后选用相应量程的风

表。

2.取出风表和秒表，先将风表指针和秒表回零，然后使风表叶轮平面迎向风流,

并与风流方向垂直，待叶轮转动正常后（约20~30s）,同时打开风表的计数器开关

和秒表，在Imin的时间内，风表要均匀地走完测量路线（或测量点），然后同时关

闭秒表和计数器开关，读取风表指针读数。为保证测定准确，一般在同一地点要测

三次，取平均值，并按下式计算表速：

n

21

式中v«一风表测得的表速，m/s；

〃-风表刻度盘的读数，取三次平均值，m；

t—测风时间，一般60s。

3.根据表速查风表校正曲线，求出真风速v真。

4.根据测风员的站立姿势，将真风速乘以校正系数K得实际平均风速v均，即:

va)=Kv真>m/s

5.根据测得的平均风速和测风站的断面积，按下式计算巷道通过的风量：

Q-v均S

式中Q一测风巷道通过的风量，m3/s；

S-测风站的断面积，n?,按下列公式测算：

矩形和梯形巷道：S=H・B

三心拱巷道：S=B(77-0.07B)

半圆拱巷道：S=B(/7-0.11B)

H一巷道静高，m；

B-梯形巷道为半高处宽度，拱形巷道为净宽，mo

四、实训记录、实训报告

实训记录见表4.1

表4.1实训记录表

测定项目测点断每次测定的风表读数真实风风量/

测定磊

序号面积/m：123平均速/(m/s)(m3/s)

1

2

3

4

五、考核方法及评分标准

内容：井巷风速测定。

方法：根据学生实际操作的情况进行考核评分。

要求：会用机械翼式风表测定井巷风速。

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评分标准：见表4.2

表4.2评分标准表

考核任务考核内容配分考核标准得分

1.1能正确使用机械式风表和

数字式风表，（15分）

1.2会使用机械翼式风表测定

矿井空气中风速空气风速，（45分）

1矿井空气的风速测定100

的测定

1.3会使用数字式风表测定空

气风速，（15分）

1.4会编制风速测定报告。（25

分）

总配分100合计得分

按照实训目的要求，记录每一环节步骤地操作情况；实训报告应认真分析参数、

数据、出现的问题、现象、解决的方法结果等。

六、小结

在井巷风量测定中，普遍使用机械翼式风表，它具有结构简单，操作方便，适

用范围广，成本低廉等优点，在使用时应注意以下事项：

I.风表的测量范围要与所测风速相适应，避免风速过高、过低造成风表损坏或

测量不准；

2.风表不能距离人体和巷道壁太近，否则会引起较大误差；

3.风表叶轮平面要与风流方向垂直，偏角不得超过10°,在倾斜巷道中测风时

尤其要注意；

4.按线路法测风时，路线分布要合理，风表的移动速度要均匀，防止忽快忽慢,

造成读数偏差；

5.秒表和风表的开关要同步，确保在Imin内测完全线路（或测点）；

6.有车辆或行人时.，要等其通过后风流稳定时再测；

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7.同一断面测定三次，三次测得的计数器读数之差不应超过5%,然后取其平

均值。

七、思考题

1.根据测风仪表原理和风速分布情况，讨论对井下测风地点有哪些要求？

2.机械翼式风表测出的数据为何要进行校正，如何校正？

3.如何测定微风风速？

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项目六风流点压力测定

、目的和要求

1.能正确使用皮托管和U型压差计测动压、相对静压及全压，并验证相对压力

之间的关系；

2.会计算管道中某点的总压和风速。

二、工作原理及所需器件

测量井巷中（或管道内）某点的相对压力或两点的压力差时，一般需要用皮托

管配合压差计来进行。压差计有U形压差计、单管倾斜压差计、补偿式微压计等，

这里仅介绍常用的U形压差计。

1皮托管

皮托管是承受和传递压力的工具。它由两个同心圆管相套组成，其结构如图5.1

所示.内管前端有中心孔，与标有“+”号的接头相通；外管前端侧壁上分布有一组

小孔，与标有号的接头相通，内外管互不相通。

图5.1皮托管结构示意图

使用时，将皮托管的前端中心孔正对风流。中心孔接受的是风流的静压和动压

之和（即全压），用胶皮管将皮托管的“+”接头与压差计相连，可测出全压。侧孔

接受的是风流的静压，用胶皮管将皮托管的接头与压差计相连，可测出静压。

将皮托管的“+”接头和接头分别与压差计两端相连，测出的压力是动压。

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2U形压差计

按测压量程不同，常用的有U形垂直压差计和U形倾斜压差计两种，构造如图

5.2所示。

1-U形玻璃管；2-标尺

图5.2U形压差计（a）垂直形（b）倾斜形

U形垂直压差计由垂直放置的U形玻璃管和标尺组成，U形玻璃管中通常装入

纯净的水，当玻璃管两端分别接入不等的空气压力时，通过两端液面的高差，在标

尺上读出空气压力差。

U形垂直压差计精度低，但量程大，适用于精度要求不高，压差较大的地方，

如矿井主通风机房内测量风碉内外的压差。为了减小读数误差，可使用U形倾斜压

差计，其测得的读数按下式计算压差：

〃=0・g・L・sina

式中：h一两液面的垂直高差，即压差，Pa；

p一玻璃管内液体的密度，kg/m3；

L-两端液面倾斜长度差