基于相对压力的矿井通风阻力测定数据处理方法

摘要

本发明涉及一种基于相对压力的矿井通风阻力测定数据处理方法，包括如下步骤：选取矿井的井口作为相对压力零点；计算其他所有测点的相对压力；修正错误的测点相对压力；计算通风网络分支的风阻；修正通风网络分支的风阻。该基于相对压力的矿井通风阻力测定数据处理方法能够避免目前矿井通风阻力测定中气压计基点法数据处理时经常出现巷道阻力值为负数的情况，所述方法进行气压计基点法的数据处理，简便可行，尤其适合全矿井通风阻力测定数据的快速修正。

说明书

技术领域：

本发明涉及一种煤矿通风阻力测定的原始数据处理方法，尤其涉及一种对采用气压计基点法进行矿井通风阻力测定所获取的原始数据进行处理的方法。

背景技术：

矿井通风阻力测定是通风技术管理工作的重要内容之一，是获取矿井通风基础参数的唯一手段。《煤矿安全规程》(2016版)第一百五十六条规定：新井投产前必须进行1次矿井通风阻力测定，以后每3年至少测定1次。生产矿井转入新水平生产、改变一翼或者全矿井通风系统后，必须重新进行矿井通风阻力测定。通过阻力测定不仅可以获取大量的矿井通风原始技术数据，为经济合理地优化矿井通风系统和制定矿井通风安全技术措施提供依据，而且能为矿井灾变时期风流控制、调整和抢险救灾提供必要的基础数据支持。

气压计基点法是进行矿井通风阻力测定的常用方法之一，此方法具有测定工作量相对较小、测定速度快的优点，但是获取的原始数据的精度相对较低，目前方法在计算巷道分支的阻力时，经常有负数的情况出现。在对这些巷道阻力为负数的测定数据进行人为修正时，往往是凭借数据处理人员的经验进行，缺乏精确性；而且修正某条巷道的阻力值后，与其相连的巷道阻力值如何修正也是比较难于处理的问题。

发明内容：

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提出一种基于相对压力的矿井通风阻力测定数据处理方法，该方法能够降低气压计基点法进行矿井通风阻力测定获取的原始数据的处理难度，特别是对计算结果为负数的巷道阻力值进行修正时具有显著的优势。

为实现上述目的，本发明的基于相对压力的矿井通风阻力测定数据处理方法，包括如下步骤：

步骤一、选取矿井的某个人员入井的井口作为相对压力零点，若矿井采用抽出式通风方法，则选取进矿井进风口作为相对压力零点，若矿井采用压入式通风方法，则选取矿井出风口作为相对压力零点。

步骤二、计算其他所有测点的相对压力，计算公式为：

式中：i为测点序号，人工进行排序，需保证唯一性；p_i相为i测点相对于相对压力零点的相对压力，简称i测点的相对压力，单位Pa；k'、k”分别为气压计Ⅰ、Ⅱ的校正系数；p″_i、p″₀分别为气压计Ⅱ在i测点、相对压力零点的读数，单位Pa；p′_i、p′₀分别为与p″_i、p″₀对应时间气压计Ⅰ的读数，单位Pa；ρ_i0为i测点与相对压力零点间空气密度的平均值，单位kg/m³；z_i、z₀分别为i测点与相对压力零点的标高，单位m；ρ_i、ρ₀分别为i测点与相对压力零点的空气密度，单位kg/m³；v_i、v₀分别为i测点与相对压力零点的风速，单位m/s。

步骤三：修正测点的相对压力，具体方法为：

按照矿井风流方向将所有测点的相对压力进行排序，正确的测点相对压力应符合如下原则：若矿井采用抽出式通风方法，则从相对压力零点开始，至矿井主扇风硐，相对压力应依次减小；若矿井采用压入式通风方法，则从相对压力零点开始，至矿井主扇风硐，相对压力应依次增大。若有测点的相对压力不符合上述原则，则应进行修正。修正方法是依据该测点前后测点的相对压力之差，再根据该测点与该测点前后测点之间的巷道的物理参数(包括长度、断面积、周长等)及风量，大致估算该测点所在的前后通风网络分支的阻力，然后根据上述其中一条通风网络分支的估算阻力值与对应的另一测点的相对压力求和或做差计算出该测点的修正相对压力。依此方法，修正所有不符合上述原则的测点相对压力。

步骤四：计算通风网络分支的风阻，计算公式为：

式中：R为通风网络分支的风阻，单位Ns²/m⁸；h为通风网络分支的阻力，其值为通风网络分支风流流入测点与风流流出测点的相对压力之差，单位Pa；Q为通风网络分支的风量，单位m³/s。

步骤五：修正通风网络分支的风阻，具体方法为：

对通风网络分支风阻值进行标准化处理、计算全矿井的自然风压之后，将这些参数连同矿井主扇的工作特性曲线作为相应的通风网络分支属性输入到矿井通风仿真软件绘制的通风网络图中，进行矿井通风网络模拟解算，便可计算出所有通风网络分支的模拟风量。将上述计算出的模拟风量与阻力测定期间对应通风网络分支的实际风量进行对比，若误差在5％以内，说明上述获得的通风网络分支风阻符合矿井实际情况；若误差在5％以上，则需要对相应通风网络分支的风阻进行修正，直至所有巷道的风量对比误差达到5％以内。

采用上述技术方案后，本发明具有以下积极的效果：该基于相对压力的矿井通风阻力测定数据处理方法能够避免目前矿井通风阻力测定中气压计基点法数据处理时经常出现巷道阻力值为负数的情况，所述方法进行气压计基点法的数据处理，简便可行，尤其适合全矿井通风阻力测定数据的快速修正。

附图说明：

图1为本发明的基于相对压力的矿井通风阻力测定数据处理方法的流程图；

图2为本发明的矿井通风网络示意图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易被本领域人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

如图1所示，本发明提供的基于相对压力的矿井通风阻力测定数据处理方法，包括以下步骤：

S1：选取相对压力零点。如图2所示，若矿井采用抽出式通风方法，则选取测点1作为相对压力零点；若矿井采用压入式通风方法，则选取测点6作为相对压力零点。下面以矿井采用抽出式通风方法为例进行说明，选取测点1作为相对压力零点后，则p_1相为0。

S2：计算其它测点的相对压力。按照以下计算公式：

分别计算出测点2、测点3、测点4、测点5、测点6的相对压力p_2相、p_3相、p_4相、p_5相、p_6相。

S3：修正测点的相对压力。按照如图2所示的矿井风流方向，正确的测点相对压力应符合：p_1相＞p_2相＞p_3相＞p_5相＞p_6相以及p_1相＞p_2相＞p_4相＞p_5相＞p_6相。

若计算出的测点相对压力符合上述原则，则进入S4。

若计算出的测点相对压力不符合上述原则，则需要对测点相对压力进行修正。假设有p_3相＜p_5相，修正方法是依据该测点2和测点5的相对压力之差h₂₅，再根据测点3与测点2、测点3与测点5之间巷道的物理参数(包括长度、断面积、周长等)及风量，大致估算出通风网络分支(2，3)及(3，5)的阻力h₂₃及h₃₅。h₂₅、h₂₃、h₃₅满足h₂₅＝h₂₃+h₃₅。然后根据p_2相减去h₂₃或p_5相加上h₃₅的结果计算出测点3的修正相对压力p′_3相。然后利用p′_3相替代p_3相进入S4。

S4：计算通风网络分支的风阻。首先按照发明内容步骤四中的说明计算出所有通风网络分支的阻力h₁₂、h₂₃、h₃₅、h₅₆、h₂₄、h₄₅；然后按照发明内容步骤四中的公式计算出所有通风网络分支的风阻R₁₂、R₂₃、R₃₅、R₅₆、R₂₄、R₄₅。

S5：修正通风网络分支的风阻。将R₁₂、R₂₃、R₃₅、R₅₆、R₂₄、R₄₅进行标准化处理、计算出矿井的自然风压之后，然后将得到的参数连同矿井主扇的工作特性曲线作为相应的通风网络分支属性输入到矿井通风仿真软件绘制的通风网络图中，进行矿井通风网络模拟解算，计算出所有通风网络分支的模拟风量Q₁₂、Q₂₃、Q₃₅、Q₅₆、Q₂₄、Q₄₅。将Q₁₂、Q₂₃、Q₃₅、Q₅₆、Q₂₄、Q₄₅与阻力测定期间对应通风网络分支的实际风量进行对比，若误差在5％以内，说明R₁₂、R₂₃、R₃₅、R₅₆、R₂₄、R₄₅符合矿井实际情况；若误差在5％以上，则需要对相应通风网络分支的风阻进行修正，直至模拟风量Q₁₂、Q₂₃、Q₃₅、Q₅₆、Q₂₄、Q₄₅与阻力测定期间对应通风网络分支的实际风量对比误差达到5％以内。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。