采礦 《礦井通風(fēng)》實驗指導(dǎo)書

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1、礦井通風(fēng) 實驗指導(dǎo)書） 華北理工大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院實驗中心 2016年3月 實驗?zāi)夸? 實驗一通風(fēng)管道點壓測定（2學(xué)時） 2 實驗二 通風(fēng)管道斷面流場系數(shù)及風(fēng)量測定（2學(xué)時） …… ……………4 實驗三 管道 系數(shù)測定（ 2 學(xué)時） ……..…… …….… ……..………………… 8 實驗四 風(fēng)機特性測定（ 2 學(xué)時） ………..…………..………..………………………13 實驗五 礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化及反風(fēng)演習(xí)（4 學(xué)時）…..……..……..……..………………19 實驗一 通風(fēng)管道點壓測定 一、實驗?zāi)康募皟?nèi)容 掌握風(fēng)管中點壓測定方法，驗證不同通風(fēng)方式（壓入式通風(fēng)與抽出

2、式通風(fēng)）下， 全壓、動壓、靜壓間的關(guān)系（即h = h + h ）。 全 動 靜 要求有數(shù)據(jù)計算過程。 二、實驗方法及儀器 1．實驗方法 （ 1）采用皮托管壓差計法 本實驗如圖 1 所示。每臺實驗設(shè)備同時容納學(xué)生4-6 人，分成兩組，每組 2-3人 每組使用抽出段（1、 2、 3、 4），壓入段測點（5，6）各一個。 2．實驗步驟 （ 1）將皮托管傳壓頭置于風(fēng)管中心點處，管頭迎著風(fēng)流方向。 （2）將儀器控制閥門置于“校正”位置后，調(diào)平儀器底盤（將底盤上的水淮泡調(diào) 至指標(biāo)圓環(huán)中央）。 （ 3）根據(jù)測定壓力值大小，選定儀器傾斜系數(shù)（選定時要有足夠余量，以免酒 精溢出。沒有把握

3、時，選最大系數(shù)，再由大向小調(diào)整，以增加精度。 （ 4）旋動零位調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)斜管中酒精液面，使之酒精孤面剛好與零刻度線相 切。 （5）按所測壓力用膠管連接儀器端口和皮托管相應(yīng)端。 （6）開動風(fēng)機，讀取相應(yīng)壓力值。 （7）測完上述壓力后，將儀器控制開關(guān)置于校正位置后，更換膠管接法，按上 述方法測定其余壓力。 注意：測定壓入式三個壓力時，將出風(fēng)口閘門關(guān)閉2/3。 3．實驗要點 （1）為了增加測定的準(zhǔn)確性，儀器內(nèi)的酒精必須經(jīng)常更換，否則，使用前必須 對儀器進(jìn)行校正。 （2）實驗者必須通曉儀器的原理及結(jié)構(gòu)，具有判明儀器指示是否正常的能力。 排出斜管中氣泡時，要監(jiān)視斜管液面，以免將酒精吹出

4、。 （3）連接儀器接口前必須正確判明壓力大小，保證儀器 “+”端，接高壓力， “-” 端接低壓力。 （4）按實驗報告內(nèi)容逐項記錄，儀器讀數(shù)乘以儀器傾斜系數(shù)即所測壓力值，水 柱。 （5）酒精內(nèi)一般不宜添加顏色。 （6）將實驗結(jié)果代入下式，計算誤差S, —般S的值不應(yīng)超出土 5%范圍。 h — h — h S = -Q D J x 100% h Q 式中 hQ 全壓，帕； h D ——動壓，帕； h j 靜壓，帕。 4．實驗圖表 V壓力 \測項 通風(fēng)\ 方式\ 全壓 動壓 靜壓 測點 號碼 儀器 傾斜 系數(shù) 讀數(shù) （毫米） 壓力 （帕） 儀器 傾斜

5、系數(shù) 讀數(shù) （毫米） 壓力 （帕） 儀器 傾斜 系數(shù) 讀數(shù) （毫米） 壓力 （帕） 抽出式 壓入式 實驗二 通風(fēng)管道某斷面流場系數(shù)及風(fēng)量的測定 一、實驗?zāi)康募皟?nèi)容 1．掌握管道中風(fēng)量測定基本方法； 2．測定圓形風(fēng)管斷面的流場系數(shù)。 要求有數(shù)據(jù)計算過程。 二、實驗方法及儀器 1．實驗方法：采用等面積圓環(huán)法測定流場系數(shù)。要求每組測定風(fēng)管入風(fēng)段測點1 個。每臺設(shè)備 6 人，分兩組。第一組測 1 點，第二組測 3 點。使用儀器同實驗一。 2．實驗步驟 （1） 儀器調(diào)平、調(diào)零，選擇傾斜

6、系數(shù)。 （2） 按動壓測定連接皮托管與儀器端口（注意：儀器“+”口接全壓；“—”口 接靜壓）。 （3）測點布置見圖 2。 （4）將出口閘門關(guān)閉 2/3。 式中 R ——第 i 個測點圓環(huán)半徑，毫米； i R——風(fēng)管半徑93,毫米； i 從風(fēng)管中心算起圓環(huán)序號； 等面積圓環(huán)數(shù)（n=3）。 （ 5）進(jìn)行各測點動壓測定。各測點位置每次用尺量好（ Li ）。如圖 3 所示。此實 驗只要求測定與風(fēng)管軸向相垂直的一組測點。為了計算流場系數(shù)，中心點風(fēng)速也應(yīng)測 出。 （ 6）測定大氣壓，溫度數(shù)值。以便計算空氣密度。 三、實驗要點 1．測點位置尺寸的量取要準(zhǔn)確（用鋼板尺量?。?。各點

7、尺寸見表 1。 2．測定中必須使皮托管水平段與風(fēng)管軸向平行。 3．計算平均風(fēng)速不應(yīng)包括中心點風(fēng)速。 4．測定中，風(fēng)流波動造成讀值波動，屬正常現(xiàn)象，讀取平均值即可。 四、計算公式 1．某測點風(fēng)速，米/秒 Vi 二 式中Vi——某測點風(fēng)速，米/秒; p——空氣密度，Kg/米3； h —— 測點動壓，帕。 di 2.空氣密度p : P 二 0.00346 E T 式中p ——實驗條件下空氣密度，Kg/米 3； P 實驗條件下大氣壓力，帕； T——實驗條件下空氣絕對溫度，開。 3 ?平均風(fēng)速V f V i V = i =1 pn 式中 V ——斷面平均風(fēng)速，米/

8、秒； p V ——第 i 點測定風(fēng)速，米 / 秒； i n —— 測點總數(shù)，（ n=6 ） 4．流場系數(shù)計算式為： V K =-p LV Z 式中 K ——流場系數(shù)； L V —— 斷面中心點風(fēng)速，米 / 秒； z V —— 斷面平均風(fēng)速，米 / 秒。 p 5．風(fēng)量計算式 Q = V - S 米 3/秒 P 式中 V ——斷面平均風(fēng)速，米/秒。 p S——風(fēng)筒斷面積（0.027米2） 五、實驗圖表 表1測點位置尺寸（Li） 測點號 1 2 3 中心點 4 5 6 測點圓環(huán)半徑 （mm） 85 66 38 0 38 6

9、6 85 測點位置尺寸 （mm） 5 14 50 87 124 160 169 測點尺寸：從皮托管壓蓋頂面到皮托管標(biāo)記點。 表 2 流場系數(shù)測定記錄 、'、、、、 測點 項目 、、、、 1 2 3 4 5 6 中心點 儀器傾斜系數(shù) 動壓讀數(shù)（毫米） 動壓值（帕） 風(fēng)速（米/秒） 大氣壓 P= 毫米泵柱， 溫度 T= 開，儀器傾斜系數(shù) K = p 圖4流場網(wǎng)速分布圖a 平均風(fēng)速V p 流場系數(shù)K L 米/秒；

10、 中心點風(fēng)速V z ； 風(fēng)量 Q 米/秒； 米 3/S 。 實驗三通風(fēng)管道2 系數(shù)測定 一、 實驗?zāi)康募皟?nèi)容 通風(fēng)管道九系數(shù)測定，要求學(xué)生完成一種粗糙度下，雷諾數(shù)，九系數(shù)間的定量測 定。該實驗驗證紊流狀態(tài)下，阻力系數(shù)不變。 要求有數(shù)據(jù)計算過程。 二、 實驗方法及儀器 1．實驗方法 該實驗布置見圖5,本實驗要求做出1條R -九曲線（logRe——logio

11、o九），測定 e 摩擦阻力，計算對應(yīng)的九系數(shù)（整流格阻力忽略不計），調(diào)節(jié)出口閘門開度，調(diào)節(jié)風(fēng) 量，改變 R 值。 e 該實驗每臺設(shè)備一組學(xué)生，用 1， 3 測點。 2．每組儀器 YYT斜管壓力計，1臺；皮托管，2支；膠管，3支。 3．實驗步驟 （1）將儀器調(diào)平、調(diào)零。選擇傾斜系數(shù)（YYT）。 （ 2）皮托管頭與風(fēng)管中線重合，全壓孔朝向風(fēng)流。 （ 3）用膠管按圖 5 連接儀器與皮托管。 （4） 將出風(fēng)口閘門全開（此時風(fēng)量最大）。 （5） 開動風(fēng)機，讀取測定段靜壓差、及動壓（曲線第一點數(shù)據(jù)）。 （6） 將出口閘門調(diào)到第二位置，重復(fù)前項測定（曲線第二點數(shù)據(jù)）。每次調(diào)小風(fēng) 量（

12、關(guān)閉閘門），要適度。以保測點良好分布。 （7） 依次類推，一條曲線測6個點（共6組靜壓差及動壓數(shù)據(jù)）。 三、 實驗要點 每臺設(shè)備一組學(xué)生，統(tǒng)一指揮，要互相配合。 四、 計算公式 （1）測定段摩擦阻力h，水柱。 m -p )+ 13 (Z r - Z r) 13 由于 1，3 兩斷面面積相等，平均動壓相等，因此上式中第二項為零，又1，3 兩 點處同一水平，第三項也等于零；所以（p -p ）實際上就等于h。 1 3 m （ 2 ）風(fēng)管風(fēng)量 由所測動壓求算（見實驗二） 3）計算摩擦風(fēng)阻 h m 式中 h ——測定段摩擦阻力，帕； m Q —— 風(fēng)管風(fēng)量，米 3/

13、秒。 （4）摩擦阻力系數(shù)a 式中 a 風(fēng)管摩擦阻力系數(shù)，牛?秒2/米4； R——風(fēng)管摩擦風(fēng)阻牛?秒2/米 8； m P——風(fēng)管周界（P =0.6米）； L—測定段風(fēng)管長度（L=l米）； S——風(fēng)管有效斷面積（S=0.027米2）。 （5）達(dá)西系數(shù)九 九=8丄a （米礦專業(yè)） P 式中九 達(dá)西系數(shù)； P ——空氣密度（p =1.293Kg/米3）； a 風(fēng)管摩阻系數(shù)，牛?秒2/米4； d ——風(fēng)管內(nèi)徑（ d =186 毫米）米。 （ 6）雷諾數(shù) R Vd R = — ev 式中 V ——風(fēng)管內(nèi)平均風(fēng)速，米/秒； p d —— 風(fēng)管內(nèi)徑，米； v ——流體

14、粘性運動系數(shù)(V=15?10-6),米2/秒。 ( 7)平均風(fēng)速 V p V 二 Q pS 式中 V ——風(fēng)管內(nèi)平均風(fēng)速，米/秒； p Q ——風(fēng)管風(fēng)量，米 3/秒； 五）實驗圖表 表 3 風(fēng)管 系數(shù)測定記錄 4.9 5.1 5.3 5.5 圖⑹Re—曲線」 IgLOO^ E.0 1,8 - 1.6 - 1.4 - 1.2 - 1.0 - 0,8 - 0i6 -一 0.4 0.2 0

15、 實驗 風(fēng)機特性測定 一、實驗?zāi)康募皟?nèi)容 本實驗進(jìn)行風(fēng)量與風(fēng)機全壓、功率、效率關(guān)系的三條曲線的實際測定。使實驗者 掌握風(fēng)機性能測定的原理、儀器、數(shù)據(jù)整理、計算方法及必要的組織工作。 要求有數(shù)據(jù)計算過程；在同一個圖中畫出風(fēng)量與風(fēng)機全壓、功率、效率關(guān)系的三 條曲線。 二、實驗方法及儀器 1．實驗方法 采用進(jìn)出氣實驗方案（即風(fēng)機入、出口都有管路）。按國家標(biāo)準(zhǔn)，本實驗風(fēng)量測 定，使用入口集流器測定風(fēng)量，用在入口整流網(wǎng)上貼紙片的方法調(diào)節(jié)風(fēng)量（圖紙片直 1） 將 1，3點皮托管傳壓頭置于風(fēng)管中心，迎著風(fēng)流方向，與風(fēng)管中心線重合。 2） 儀器調(diào)平、調(diào)零。

16、3） 將出風(fēng)口閘門全開（此時風(fēng)量最大）。 4） 開動風(fēng)機測定集流器靜壓及3，5 兩斷面靜壓差，并記錄電流、電壓表的讀 數(shù)（曲線第一點數(shù)據(jù)）。 (5)在入口整網(wǎng)上貼紙片 1 片。重測上述數(shù)據(jù)(曲線第二點數(shù)據(jù))。 (6)多次重復(fù)前項內(nèi)容(曲線其余點數(shù)據(jù))。 三、實驗要求 (1) 風(fēng)量計算式 Q 二 0.082 v g 式中 Q ——風(fēng)量，米 3/秒； h —— 集流器靜壓，帕。 g (2) 風(fēng)機全壓H Q H 二(P - P ) + (h - h ) - r(z - z ) Q 5 3 pd 5 pd 3 5 3 式中 (P - P )——入排風(fēng)管測點3，5 間靜壓差

17、，帕； 53 (h - h )——入排風(fēng)管間平均動壓差，帕； pd 5 pd 3 r(z - z ) ——入排風(fēng)管間位能差，帕。 53 實際上(P - P)即為風(fēng)機全壓H 5 3 Q (3) 電機輸入功率 N N 二 \/3IVcoscp 式中N 電機輸入功率，千瓦； I——線電流，安； U——線電壓，千伏； cos申——功率因數(shù)(0.85)。 (4)風(fēng)機效率n Q - H n 二 Q x 100% N - n d 式中 n ——風(fēng)機效率， %； Q ——風(fēng)機風(fēng)量，米 3/秒； H ——風(fēng)機全壓，帕； Q n 電機效率（n =0.9）, %。 d

18、d 五）實驗圖表 表 4 風(fēng) 機 特 性 測 定 o~- 140 — iso- ioo— 80一 60 — 40 — 20 — 0.1 0.2 0.3 図量Q （米卿'）a 圖◎）扇何機特性曲線 N(kW) 200 150 LOO 50 HQ(mm) EM G( o 3 o 2 5 Id o

19、 實驗五 礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化及反風(fēng)演習(xí) 一、實驗?zāi)康募皟?nèi)容 熟練掌握采煤工作面通風(fēng)路線；掘進(jìn)工作面通風(fēng)路線；礦井通風(fēng)阻力測定方法； 掌握風(fēng)門調(diào)節(jié)風(fēng)量方法；礦井反風(fēng)演習(xí)內(nèi)容。 二、實驗方法及儀器 1．實驗方法 通過畢托管測定巷道全壓，動壓和靜壓。通過調(diào)節(jié)風(fēng)門實現(xiàn)礦井反風(fēng)，并測定反 風(fēng)風(fēng)量。 該實驗每臺設(shè)備一組學(xué)生，每組 4人，用 2，3 測點。 2．每組儀器 礦井通風(fēng)實驗?zāi)M裝置，一臺；YYT-2000斜管壓力計，1臺；皮托管，2支；膠 管， 3 支。 3．實驗步驟 （1）將儀器調(diào)平、調(diào)零。選擇傾斜系數(shù)（YYT）

20、。 （ 2）皮托管頭與風(fēng)管中線重合，全壓孔朝向風(fēng)流。 （ 3）用膠管連接儀器與皮托管。 （ 4）開動風(fēng)機，讀取測定點全壓、動壓和靜壓。 （ 5）連接膠管，讀取測定段靜壓差。 （6）通過調(diào)節(jié)風(fēng)門，使風(fēng)流反向，重新測定該點的動壓。 （ 7）設(shè)計礦井反風(fēng)流程及注意事項。 三、實驗要點 每臺設(shè)備一組學(xué)生，統(tǒng)一指揮，要互相配合。 四、計算公式 （1）測定段摩擦阻力h，水柱。 m (p - p )+ 23 (Z r - Z r ) 23 由于 2， 3 兩斷面面積相等，平均動壓相等，因此上式中第二項為零，又 2， 3 兩 實際上就等于h。 m 點處同一水平

21、，第三項也等于零；所以（p -p 23 （ 2 ）風(fēng)管風(fēng)量 見實驗數(shù)據(jù)表 1。 （3）計算摩擦風(fēng)阻 h m h R = —m m Q 2 式中 h ——測定段摩擦阻力，帕； m Q ——風(fēng)管風(fēng)量，米 3/ 秒。 （4）摩擦阻力系數(shù)a 式中 a 風(fēng)管摩擦阻力系數(shù)，牛?秒2/米4； R——風(fēng)管摩擦風(fēng)阻牛?秒2/米 8； m P——風(fēng)管周界（P =0.5米）； L—測定段風(fēng)管長度（L=l米）； S——風(fēng)管有效斷面積（S=0.018米2）。 五、實驗圖表 1 \壓力 通風(fēng)方式 全壓 動壓 風(fēng)量 儀器傾 斜系數(shù) 讀數(shù)（毫米） 壓力（帕） 儀器傾 斜系

22、數(shù) 讀數(shù)（毫米） 壓力（帕） 儀器傾 、 讀 斜系數(shù) 抽出式 六、實驗圖表 2 七、實驗圖表 3 測次 動壓 反風(fēng)風(fēng)量 儀器 傾斜系數(shù) 讀數(shù) （毫米） 壓力 （帕） 1 礦井反風(fēng)演習(xí)流程及注意事項 第一、礦井反風(fēng)演習(xí)方案流程 一、 演練時間：20 XX年**月**日**午**時。 二、 由演練指揮長下達(dá)演習(xí)開始指令。 三、 調(diào)度室接到井下假定火災(zāi)事故報告。 五、由礦長組織成立礦井反風(fēng)指揮部及領(lǐng)導(dǎo)組。 六、由總指揮下達(dá)命令,立即組織井下人員撤離。 八、指揮部下達(dá)全礦井反風(fēng)指令。

23、 九、配電室切斷井下一切電源。 九、在規(guī)定時間內(nèi)，通風(fēng)組固定防爆門，實施風(fēng)機反轉(zhuǎn)反風(fēng)。 十、總指揮宣布命令由通風(fēng)部門組織反風(fēng)效果測定。 十一、通風(fēng)組測定完畢，指揮部命令恢復(fù)正常通風(fēng)。 十二、由通風(fēng)組和供電組配合完成井下恢復(fù)通風(fēng)供電。 十三、正常以后，總指揮下達(dá)命令演習(xí)結(jié)束。 十四、縣局領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行現(xiàn)場總結(jié)發(fā)言。 第二、礦井反風(fēng)演習(xí)方案 一、接到事故報告 20xx年**月20日*午**點，調(diào)度員接到井下電話匯報：井底發(fā)生火 災(zāi)，隨即迅速向礦長匯報，礦長接到匯報立即召集人員到達(dá)監(jiān)控中心，指 揮協(xié)調(diào)救援工作。（現(xiàn)場在監(jiān)控中心） 場景1 ：調(diào)度員接到井下事故報告，并迅速向礦長電話匯報。 場景

24、 2:礦長迅速召集人員趕赴監(jiān)控中心現(xiàn)場指揮。 場景 3：監(jiān)控員密切關(guān)注監(jiān)控數(shù)據(jù)和視頻。 二、成立應(yīng)急救援指揮部及領(lǐng)導(dǎo)組 礦長現(xiàn)場宣布成立應(yīng)急救援指揮部，礦長任（指揮長）負(fù)責(zé)全面指揮協(xié) 調(diào)，總工程師任副組長負(fù)責(zé)反風(fēng)技術(shù)和安全措施保障，機電副礦長任副組 長負(fù)責(zé)供電通訊保障，安全副礦長任副組長負(fù)責(zé)通風(fēng)組對通風(fēng)設(shè)施和通風(fēng) 效果檢測，生產(chǎn)副礦長任副組長負(fù)責(zé)現(xiàn)場各環(huán)節(jié)協(xié)調(diào)。 三、指揮部研究制定反風(fēng)方案 場景 1：指揮部查看圖紙，研究確定救援方案。 場景 2：調(diào)度員電話通知井下各地點人員撤離。 場景 3：各應(yīng)急小組分頭積極準(zhǔn)備到位，緊張有序。 場景 4：井口設(shè)立警戒線，警戒牌。 四、指揮長

25、下達(dá)反風(fēng)指令 場景 1：指揮長下達(dá)全礦井反風(fēng)指令。 場景 2：機電副礦長長下達(dá)井下斷電指令及回復(fù)。 場景 3：總工下達(dá)反風(fēng)操作指令。 五、實施反風(fēng) 場景 1：各環(huán)節(jié)人員迅速到位，固定好防爆門。 場景 2：風(fēng)機房值班人員執(zhí)行反風(fēng)操作。 場景 3：主井口信號紅旗反向飄動。 場景 4：電話匯報在規(guī)定時間反風(fēng)正常實施。 場景 5：值班員、監(jiān)控員不間斷監(jiān)測有關(guān)數(shù)據(jù)。 六、反風(fēng)測定 場景 1：指揮長命令通風(fēng)小組進(jìn)行反風(fēng)數(shù)據(jù)測定。 場景 2：通風(fēng)小組準(zhǔn)備到位，出發(fā)開展工作。 場景 3：各環(huán)節(jié)進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測，緊張有序。 七、恢復(fù)通風(fēng) 場景 1：通風(fēng)組匯報完成數(shù)據(jù)測定。 場景 2：指揮長下令恢復(fù)通風(fēng)。 場景 3：總工電話下達(dá)指令。 場景 4：通風(fēng)組實施正常通風(fēng)操作，然后打開固定防爆門固定裝置 九、現(xiàn)場恢復(fù) 場景 1：指揮長下達(dá)命令井下恢復(fù)通風(fēng)和供電。 場景 2：總工和機電副礦長逐步下達(dá)指令。 場景 3：供電組和通風(fēng)組配合恢復(fù)過程。 十、演習(xí)結(jié)束 場景 1：井下匯報通風(fēng)供電正常。 場景 2：監(jiān)控系統(tǒng)顯示數(shù)據(jù)正常。 場景 3：指揮長下達(dá)命令，演習(xí)結(jié)束。