高巷道風表移動路線的改良

李 賀

(中國礦業大學 安全工程學院，江蘇 徐州 221116)

在煤礦的安全生產中，巷道各用風地點風速的精確測定是一個必要的環節。當前，礦井測定巷道內平均風速時，測風員會將風表正迎風流，按照既定的移動路線在整個斷面內均勻移動。雖然當前的風表移動路線考慮到了巷道斷面上風速的不均勻性，基本覆蓋了全部等風速線，但是隨著巷道高度的增加，并考慮到測風員身高的限制，原測風路線已經不能覆蓋全部等風速線，甚至路線最高點不能達到巷道最大風速點，這就會導致有效測風區風速偏低，從而導致所測平均風速偏小。為克服上述不足，通過分析巷道斷面的等風速分布圖，并結合礦山通風理論設計出了新的風表移動路線，相比于原路線，新路線考慮到了有效測風區位置偏低的情況，利用設計的合理性彌補了實際操作時的誤差，提高了風速測量的精度。

1 原移動路線誤差分析

由于空氣的黏性和巷道斷面摩擦的影響，巷道斷面上風速分布是不均勻的，在貼近壁面處仍存在層流運動薄層，即層流邊層，其厚度隨著Re的增加而變薄。在層流邊層以外，從巷壁向巷道軸心方向，風速逐漸增大，呈拋物線分布，見圖1。

設斷面上任一點風速為Vi，則井巷斷面的平均風速V為

式中：

S—斷面面積。

由于受井巷斷面形狀和支護形式的影響，以及局部阻力物的存在，最大風速不一定在井巷的軸線上，等風速線因而呈現不規則的形狀。為計算方便，忽略上述影響，并將等風速線繪制成間隔相等的同心圓，由此繪制出巷道斷面等風速線分布圖，見圖2。

由圖2可知，在巷道的軸心部分風速最大，而靠近巷道周壁風速最小，通常所謂巷道內的風流的速度是指平均風速。因此，測量風速時，風表不能只停留在巷道斷面的某位置，而應把風表正迎風流，在整個斷面內均勻移動。目前移動路線的幾種形式見圖3。

由圖3可知，隨著巷道高度和測風員作業疲勞的增加，巷道斷面的有效測風區會隨之下移，甚至造成最高測風點會低于最大風速點。由圖2可知，此時測得的風速會顯著低于實際值，從而給通風管理帶來誤差和不便。

2 對原移動路線的改進

為減小上述測風誤差，需要適當增加高測風點測量時間，即加長高測風點測風路線，于是對原風表移動路線作出改進，見圖4。

圖4 改進后的風表移動路線示意圖

這樣就會在一定程度上彌補移動路線偏低造成的測量值偏小的問題，以減小測量值與實際值的誤差。按照兩種移動路線測得的風速，見表1。

由表1可知，在對原移動路線改進之后，測得的風速誤差顯著減小。

3結語

在高巷道測風工作中發現測得的風速比實際風速偏小，結合巷道斷面風速分布規律，在對現有礦井高巷道測風風表移動路線進行分析的過程中發現了

表1 不同風表移動路線的風速測定誤差表

問題的所在：高巷道導致測風路線的有效測風區顯著降低，設計并試驗了改進的測風路線。實地測風數據表明，新的測風路線可以大大減小測風誤差，在一定程度上解決了高巷道風速測量值偏低的問題。

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