矿井通风阻力测定及微机处理系统研究.pdf

第16卷第5期 2007年5月 中 国 矿 业 CHINA MININGMAGAZINE Vol. 16 , No. 5 May 2007 矿井通风阻力测定及微机处理系统研究 3 王国臣 黑龙江省鸡西大学安全与环境工程系 鸡西158100 摘 要通过矿井通风能量方程原理,并利用数据库技术中的关系型数据系统,建立数模、算法及 程序,编制了一种科学、经济、快速而简捷的矿井通风阻力测定数据微机处理系统软件,能在极短时间 内完成通风阻力的全部测定工作。 关键词能量方程 通风阻力 气压计法 数据库技术 中图分类号 TD722 文献标识码 B 文章编号 1004 - 4051 2007 05 - 0107 - 03 VENTILATION RESISTANCE MINE MEASUREMENTS AND COMPUTER PROCESSINGSYSTEMS RESEARCH Wang Guochen Jixi Heilongjiang university security and environment engineering departmentJixi 158100 Abstract Energy equation through the ventilation principles , and the use of database technology - based data systems relations , the establishment of a number of modules , algorithms and procedures , prepa2 ration of a scientific , economic , rapid and precision of the ventilation resistance measurement data computer software , in a very short period of time to complete all the ventilation resistance measured. Key words Energy equation Ventilation resistance Barometer France Database technology 3基金项目 黑龙江省教育厅高职高专科研项目10555020 收稿日期 2007 - 01 - 17 作者简介王国臣1964 - 男 山东省高唐县人 采矿工程专 业高级工程师。 矿井通风阻力测定工作,是通风安全技术管理 工作的重要内容之一。在每一个矿井,如要科学、 经济、合理地组织矿井通风工作,就必须定期进行 通风阻力测定。煤矿安全规程第119条规定 新井投产前必须进行1次矿井通风阻力测定,以后 每3年至少进行一次。矿井转入新水平或改变一翼 通风系统后,必须重新进行矿井通风阻力测定。 从以上可知,通风阻力测定是一项重要的工 作,准确度要求高。本系统采用Visual FoxPro 610编写,具有最新可视化关系数据库管理系统开 发平台,具有强大的数据管理能力,比较完善的数 据应用系统。 2 矿井通风阻力测定的理论基础 矿井通风阻力测定中,由于仪表的不同,分为 两类压差计法和气压计法。 1压差计法测定通风阻力 风流在水平井巷中流动,设1、2断面的参数 分别为风流的绝对静压P1、P2Pa ;风流的平 均流速υ1、 υ2m/ s ; 风流的密度ρ1、 ρ2 kg/ m3 ; 距基准面的高程Z1、Z2; g -重力加速度, m/ s2m。由能量方程可得到测定矿井通风阻力 基本公式 hR≈ P 1-P2 υ 2 1 2ρ 1- υ 2 2 2ρ 2 g ρ1Z1-gρ2Z2 , J/ m31 对于水平巷道,见图1所示。由于Z1Z2, 可以近似认为z1ρ1g-z2ρ2g 0。 图1 水平巷道通风阻力测定 同时p1-p2h测k代入1式得 hR h测k υ 2 1ρ1/2-υ 2 2ρ2/2 2 式中h测-压差计测出的数据, Pa ; k-气压计的校正因数。 对于倾斜巷道,见图 2 本例题引用下行风, 但原理同样适用于上行风。 由于压差计A侧液面承压为p1z1gρm1, B 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 中 国 矿 业第16卷 侧液面承压为p2z2gρm2,压差计所示测值为 p2-p1 z1gρm1- z2gρm2 h测k3 把3式代入1式得 hR h测k υ 2 1ρ1/2-υ 2 2ρ2/2 4 图2 倾斜巷道通风阻力测定 从式3和式4可以看出,这两式是一样 的,这就是压差计法测定阻力的公式。 1气压计法测定通风阻力 气压计法测定一般可分为基点法和同步法。 ① 基点法 对于基点法测定时,两点间的通风阻力计算公 式为 hR k1 p 1-p2 k2 pc 2-pc1 υ 2 1ρ1/2-υ 2 2ρ2/2 ρ1ρ2 z 1- z2 g/ 25 式中k1, k2-测量气压计和校正气压计的因数, 包括校正因数及单位换算系数; p1,p2-测量气压计前、后两测点的读数, Pa ; pc1,pc2-基点校正气压计在测定气压计读 取测值时的读数, Pa。 ② 同步法 同步法是用两台气压计在测段的前、后测点同 时测定其气压值,因此不必考虑地面气压变化的影 响。 同步法测定时两点问的通风阻力计算公式为 hR k1p1- k2p2 υ 2 1ρ1/2-υ 2 2ρ2/2 ρ1ρ2 z 1- z2 g/ 26 由于矿井通风管理工作中普遍采用同步法,故 本微机处理系统的编程主要针对同步法。 从式2、4、5、6中可知,只要测定 两点的压差、风速和空气密度,便可求出测段两点 间的阻力。 3空气重率的确定 根据空气学说,矿井内空气的密度计算公式 为 ρ0100349P/ T -0100134ΨPd/ T7 式中Pd- 0161exp 17127td 273115 td ; P-大气压力, Pa ; T-空气的绝对温度, K; Ψ-空气的相对湿度, ; td-测点空气温度,℃。 由于空气的相对湿度及饱和气压需查表得到。 在本系统中,只要输入空气的干温度和湿温度,即 可在数据库里将相对湿度查出。 γ gρ8 4摩擦阻力系数α的确定 αf hfS 3/ Q2 L U9 式中αf-测段实测空气摩擦阻力系数, Ns2/ m4; hf-测段间的阻力, Pa ; S-测段的断面积, m2; Q-测段通过的风量, m3/ s; L-测段长度, m ; U-测段断面周长, m。 根据测定的空气摩擦阻力系数,换算成标准矿 井空气密度 0 1122kg/ m3时的摩擦阻力系数α, 即 α0.122αf/ρf 式中ρf为测段实测的空气密度, kg/ m3。 5风阻Rf的确定由于矿井阻力计算公式hf RfQ2得 Rfhf/ Q210 这就是计算风阻R的公式。 6巷道断面S的确定 对于规则、支架完好的矩形和梯形巷道 SHb11 对于混凝土砌的三心拱巷道 Sb h 0126 b 12 对于半圆拱巷道 Sb h 0139 b 13 式中H-巷道净高,m; b-梯形和矩形巷道为其中心宽度,拱形巷道 为其宽度, m ; h-拱基高, m。 7自然风压的计算 根据自然风压的计算,如果能直接测出自然风 压的矿井,按测出的自然风压计算。或者根据进、 回风侧的空气平均密度计算出自然风压,公式为 HNρ1Z1g-ρ2Z2g14 式中ρ1 、 ρ 2-进风侧、回风侧空气的平均密度, kg/ m3; 801 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 第3期王国臣矿井通风阻力测定及微机处理系统研究 Z1、Z2-进风侧、回风测测点标高, m。 8精度校验 根据风机房测定的水柱计的数据来校验精度, 求出矿井的通风阻力。计算公式如下 hm h测-υ 2 1ρ1/2HN 15 式中hm-矿井的通风总阻力, Pa ; h测-风机房水柱计的读数, Pa ; υ 2 1-风机进风侧的风速, m/ s。 根据上式计算出的通风总阻力和系统测定计算 出的总阻力相比较,误差不得大于5 经过本系 统的处理,能很好地将误差控制在最小限度内。 3 系统介绍 1系统功能 ① 同步法测定数据处理;② 采用压差计法测定 数据进行处理;③可靠性、准确的数据和数据计 算;④ 数据库和表的建立;⑤ 可视化编程;⑥ 打印 各种报表与表格。 2系统软、硬件支持 本系统采用64位编程,须在586及以上机型, 须有Windows98或WindowsNT支持。 3系统开发 本系统只需写很少的程序代码,就可以建立功 能比较完善的数据应用系统,能与Word、cl、 VisualBasicT等软件高度共享和交换数据,并具有 Visusal系列功能强大、面向对象等特点,以其完 备的理论基础和易实现性,受到通风技术管理人员 的欢迎。 本系统由以下几个模块组成 ① 数据输入模块。本模块处理用户输入的各种 原始数据。接收屏幕由Visual Foxpro的屏幕生成 器自动生成。本系统可以使用户输入最少的数据, 只需将必要的数据输入,其相关的数据在别的表格 里不必再输入,本系统将其数据自动加上,可实现 关系数据库标准语言的数据定义、修改和查询功 能。 ② 数据处理模块。本系统可将用户输入的数 据,按一定的公式计算有关的数据,并将其存入相 关的文件中,可进行修改与有效性检验,选择结 构、循环结构程序设计,能实现函数、子程序与过 程调用等。如用户只需输入干温度和湿温度,系 统将根据干温度和湿温度查出相对湿度,然后根据 公式7求出空气的密度,再根据公式8求出 空气的重率,并将它们的结果存入它们的数据库文 件中。 ③ 数据输出模块。本模块根据用户输入的数据 和系统处理后的数据进行可视化显示或在打印机上 打印出来。 ④ 数据处理见图3。 图3 4系统应用示例 2001年10月,鸡西矿业集团张新煤矿在东三 采区进行了通风阻力测定。这次测定,在主要的回 风道上布置了35个测点。利用人工计算要花费15 ～20d ,而且在计算过程中出现错误。利用本系统 大大减少了时间,输人数据和处理只需1h ,而且 计算准确。测点越多,这种优势越能显示出来。本 系统能处理9999条记录,且具有通用性,如已 经处理好一个系统后,须处理另外一个系统时,只 需将相应的数据库文件改名即可,以后需调用时, 只要将数据库文件改回原来的名字即可。本系统能 很好地满足矿山通风技术管理的需求。 参考文献 〔1〕 淮南矿业学院通风安全教研室编.矿井通风技术测定及其应 用[M].北京煤炭工业出版社, 1990. 6. 〔2〕 马维绪,等.煤矿通风安全技术应用与研究[ M].徐州 中国矿业大学, 1999. 〔3〕 中国矿业大学.矿井通风计算及程序设计.北京煤炭工业 出版社, 1990. 〔4〕 张国枢.通风安全学[ M].徐州中国矿业大学出版社, 2000. 〔5〕 秦跃平.矿井通风[ M ].徐州中国矿业大学出版社, 2002. 〔6〕 徐文泉.现代测试技术[M].上海上海科学技术文献出 版社, 1986. 〔7〕 白英彩.微型计算机及其应用[ M].北京科学出版社, 1987. 〔8〕 罗忠石等.循序渐进学VFP [M].成都电子科技大学出 版社, 2002. 2. 〔9〕 侯运炳等.计算机技术及应用[ M].徐州中国矿业大学 出版社, 2002. 〔10〕 何学秋.安全工程学[M].徐州中国矿业大学出版社, 2000. 5. 〔11〕 R. .N. .FORSTER. Innovation the attacker’s advan2 tage [J ]. New York Summit , Books , 1986 , 223 - 237. 901 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.