巷道风量测定方法与流程

1.本发明涉及矿井通风的技术领域，尤其是一种巷道风量测定方法。


背景技术：

2.矿井通风是煤矿安全生产的重要内容之一。在矿井通风过程中，需定期对井下巷道的风量进行测定。目前，矿井风量测定方法主要包括传感器测风和人工测风两大类，这两类测风方法均是通过测得风速乘以巷道断面积得到风量。
3.传感器测风的优点是可以实现实时在线监测，同时节省人力物力，但传感器测风时得到的是传感器所在位置的瞬时风速，而巷道断面上各点风速分布不均，呈现由中心向四周由大变小的趋势，所以传感器本身所处位置风速并不一定代表巷道整个断面的平均风速；根据湍流脉动理论，对于巷道风流，瞬时风速是围绕平均风速上下波动的，因此传感器测得的瞬时风速也并不一定是平均风速。因此，基于传感器测得的瞬时风速计算得到的巷道风量易出现误差。
4.传统的人工测风法包括四线法、六线法、八线法和定点法，其中定点法由于定点困难，很少用于巷道风量测量。八线法测风准确，但由于路线复杂不易操作也很少应用。矿井一般采用的是四线法和六线法测风。人工测风较好地兼顾了巷道断面内风速不均和风速脉动变化的问题，所得风速同时进行了空间和时间尺度积分，但却面临着人工操作时风表移动速度不均、风表移动路线难以保持一致等问题，所得风速也可能出现较大误差。
5.sf6(六氟化硫)是一种化学性质稳定气体，在检测浓度范围内对人体无害，具有非常高的检测精度，易于检测，是矿井常用的示踪气体。但目前sf6示踪气体测风法主要用于矿井漏风量的测量，而用于巷道风量的测量仅局限于测量原理和理论计算层面，并没有一种具体的基于sf6示踪气体测量巷道通风量的方法。基于上述内容，提出一种基于sf6示踪气体直接测量巷道风量的方法。


技术实现要素：

6.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
7.为此，本发明提出一种巷道风量测定方法，它基于sf6示踪气体直接进行巷道风量精确测定。
8.根据本发明实施例的巷道风量测定方法，包括以下步骤：第1步骤、在待测巷道上风侧，布置六氟化硫定量控制释放装置；在该待测巷道下风侧，布置六氟化硫浓度测定装置；第2步骤、六氟化硫定量控制释放装置以固定的释放量释放出六氟化硫气体，即巷道上风侧定量控制释放六氟化硫；使用六氟化硫测定装置测定巷道断面内多个测点处的六氟化硫浓度，进而得到巷道断面内多个测点处的六氟化硫浓度值；第3步骤、对比巷道断面内多个测点处的六氟化硫浓度值，判断各个检测点处六氟化硫浓度值是否相等；若巷道断面内各个测点处的六氟化硫浓度值相等，则说明六氟化硫与巷道风流混合均匀；若巷道断面内各个测点处的六氟化硫浓度值不等，则沿着风流方向继续测定下一个断面内各个测点处的
六氟化硫浓度值，直至找到某一断面内各个测点处的六氟化硫浓度值相等即可；第4步骤、将测定的巷道断面内各个测点处浓度值相等的六氟化硫浓度值和六氟化硫释放量代入示踪气体风量测定法计算公式，即可计算出观测巷道的风量。
9.本发明的有益效果是，采用六氟化硫示踪气体测量巷道风量，通过在巷道中心点、左帮、右帮、顶板以及底板上都布置测点，检测各个测点处的六氟化硫浓度值是否相等，若相等则代入示踪气体风量测定法计算公式计算；若不相等则沿着风流方向继续测下一个测点断面，直至测得某一断面内各检测点六氟化硫浓度相等，进而计算巷道风量，此方法测点覆盖范围全面，且对六氟化硫浓度要求相等，可最大限度降低测点不足或是各测点六氟化硫不相等时风量计算的误差，提高风量测定精度，是一种直接进行巷道风量精确测定的方法。
10.进一步具体地限定，上述技术方案中，六氟化硫固定释放量所用单位与矿井风量所有单位统一，单位均为m3/min。
11.进一步具体地限定，上述技术方案中，所述示踪气体风量测定法计算公式如下：
[0012][0013]
其中，q1表示巷道风量与六氟化硫释放量混合均匀后的混合风量，单位为m3/min；q表示示踪气体释放量，单位为m3/min；c表示释放的六氟化硫与巷道内原有风量均匀混合后六氟化硫的浓度；
[0014][0015]
其中，q表示巷道风量，单位为m3/min。
[0016]
进一步具体地限定，上述技术方案中，所述待测巷道为中部不与其它巷道相连的一条单一巷道，即中部没有风流汇入的巷道。
[0017]
进一步具体地限定，上述技术方案中，根据巷道断面形状不同和巷道内设备设施安设情况决定测点布置多少和位置，但不少于五个测点。
[0018]
进一步具体地限定，上述技术方案中，在巷道断面内，取覆盖巷道断面的五个检测点，以检测六氟化硫浓度，所述五个检测点分别位于巷道的中心点、巷道的左帮、巷道的右帮、巷道的顶板以及巷道的底板。
[0019]
进一步具体地限定，上述技术方案中，设定位于巷道中心点处的检测点为第一检测点，位于巷道顶板处的检测点为第二检测点，位于巷道左帮处的检测点为第三检测点，位于巷道底板处的检测点为第四检测点，位于巷道右帮处的检测点为第五检测点；当巷道断面为规则的矩形时，第二检测点和第四检测点的连线中心点为第一检测点，第三检测点和第五检测点的连线中心点也为第一检测点。
[0020]
进一步具体地限定，上述技术方案中，所述六氟化硫定量控制释放装置的释放口处设置有定量流量计，所述定量流量计用于控制六氟化硫的释放量。
[0021]
进一步具体地限定，上述技术方案中，所述六氟化硫浓度测定装置包括用于通入六氟化硫气体的六氟化硫通气口和用于数显六氟化硫气体浓度值的液晶显示屏。
[0022]
进一步具体地限定，上述技术方案中，所述六氟化硫浓度测定装置还包括按键区域，所述按键区域包括上翻键、下翻键、开机确定键、返回键和菜单键。
[0023]
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变
得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
[0024]
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
[0025]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]
图1是本发明的流程图；
[0027]
图2是单一巷道内采用六氟化硫测风示意图；
[0028]
图3是本发明中六氟化硫定量控制释放装置的示意图；
[0029]
图4是观测巷道断面内六氟化硫浓度检测测点布置示意图；
[0030]
图5是本发明中六氟化硫浓度测定装置的示意图。
[0031]
附图中的标号为：1、释放点；2、测定点；3、定量流量计；4、第一检测点；5、第二检测点；6、第三检测点；7、第四检测点；8、第五检测点；9、六氟化硫通气口；10、液晶显示屏；11、上翻键；12、下翻键；13、开机确定键；14、返回键；15、菜单键。
具体实施方式
[0032]
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0033]
见图1、图2、图3、图4和图5，本发明的巷道风量测定方法，包括以下步骤：
[0034]
第1步骤、见图2，在待测巷道上风侧，布置六氟化硫定量控制释放装置；需要说明的是：巷道上风侧是指风流方向先经过的点，具体见图2中的释放点1。其中，待测巷道为中部不与其它巷道相连的一条单一巷道，即中部没有风流汇入的巷道。在该待测巷道下风侧，布置六氟化硫浓度测定装置，见图5。需要说明的是：巷道下风侧是指风流方向后经过的点，具体见图2中的测定点2。
[0035]
第2步骤、六氟化硫定量控制释放装置以固定的释放量释放出六氟化硫气体，即巷道上风侧定量控制释放六氟化硫；六氟化硫定量控制释放装置的释放口处设置有定量流量计，所述定量流量计用于控制六氟化硫的释放量。见图3，六氟化硫定量控制释放装置采用的是六氟化硫储存罐，该六氟化硫储存罐通过定量流量计3以固定速度释放六氟化硫气体。需要说明的是：六氟化硫的释放量是根据巷道中的风量来确定，即巷道中风量越大，六氟化硫释放量也需要越大；反之巷道中风量越小，六氟化硫释放量也越小。
[0036]
在观测点巷道断面内布置足够全面的六氟化硫浓度检测点，使用六氟化硫测定装置测定巷道断面内多个测点处的六氟化硫浓度，即使用六氟化硫测定装置测定各个测点处的六氟化硫浓度，进而得到巷道断面内多个测点处的六氟化硫浓度值。其中，巷道断面内多个测点处的六氟化硫浓度是指在观测点断面内，取巷道中心点、两帮、顶板、底板等覆盖巷
道断面的具有代表性的多个检测点并检测六氟化硫浓度。可以根据巷道断面形状不同和巷道内设备设施安设情况决定测点布置多少和位置，但不少于五个测点。当正好取五个检测点时，在巷道断面内，取覆盖巷道断面的五个检测点，以检测六氟化硫浓度，所述五个检测点分别位于巷道的中心点、巷道的左帮、巷道的右帮、巷道的顶板以及巷道的底板。
[0037]
见图4，设定位于巷道中心点处的检测点为第一检测点4，位于巷道顶板处的检测点为第二检测点5，位于巷道左帮处的检测点为第三检测点6，位于巷道底板处的检测点为第四检测点7，位于巷道右帮处的检测点为第五检测点8；当巷道断面为规则的矩形时，第二检测点5和第四检测点7的连线中心点为第一检测点4，第三检测点6和第五检测点8的连线中心点也为第一检测点4。
[0038]
第3步骤、对比巷道断面内多个测点处的六氟化硫浓度值，判断各个检测点处六氟化硫浓度值是否相等；若巷道断面内各个测点处的六氟化硫浓度值相等，则说明六氟化硫与巷道风流混合均匀；若巷道断面内各个测点处的六氟化硫浓度值不等，则沿着风流方向继续测定下一个断面内各个测点处的六氟化硫浓度值，直至找到某一断面内各个测点处的六氟化硫浓度值相等即可；需要说明的是：考虑到测量误差问题，各测点六氟化硫浓度值并不需要严格相等，各测点六氟化硫浓度值误差范围在5％以内即可。
[0039]
第4步骤、将测定的巷道断面内各个测点处浓度值相等的六氟化硫浓度值和六氟化硫释放量代入示踪气体风量测定法计算公式，即可计算出观测巷道的风量；示踪气体风量测定法计算公式如下：
[0040][0041]
其中，q1表示巷道风量与六氟化硫释放量混合均匀后的混合风量，单位为m3/min；q表示示踪气体释放量，单位为m3/min；c表示释放的六氟化硫与巷道内原有风量均匀混合后六氟化硫的浓度，需要说明的是，此浓度并不是严格意义上的浓度，而是指，当六氟化硫与巷道中的风流均匀混合后，混合后的风流中，六氟化硫占混合风流中的比例，即混合均匀后的风流中六氟化硫所占的比例值；
[0042][0043]
其中，q表示巷道风量，单位为m3/min。
[0044]
在本发明中，六氟化硫固定释放量所用单位与矿井风量所有单位统一，单位为m3/min，而非其他场景下体积单位m3。
[0045]
见图5，六氟化硫浓度测定装置包括用于通入六氟化硫气体的六氟化硫通气口9和用于数显六氟化硫气体浓度值的液晶显示屏10，六氟化硫浓度测定装置还包括按键区域，按键区域包括上翻键11、下翻键12、开机确定键13、返回键14和菜单键15。需要说明的是，六氟化硫浓度测定装置虽然在本发明中是用于测定六氟化硫气体的浓度，但是其实际上并不是仅仅只能用于测定六氟化硫气体的浓度，事实上，它还能用来测定其它气体的浓度，所以开机确定键13的具体作用是：作用一是开机，第二作用是确定想要测定的气体类型；菜单键15是开机后选择想要测定的气体；上翻键11和下翻键12的作用是选择气体类型时的上下翻动；返回键14是用于返回到上一界面。
[0046]
本发明采用六氟化硫示踪气体测量巷道风量，通过在巷道中心点、左帮、右帮、顶板以及底板上都布置测点，检测各个测点处的六氟化硫浓度值是否相等，若相等则代入示
踪气体风量测定法计算公式计算；若不相等则沿着风流方向继续测下一个测点断面，直至测得某一断面内各检测点六氟化硫浓度相等，进而计算巷道风量，此方法测点覆盖范围全面，且对六氟化硫浓度要求相等，可最大限度降低测点不足或是各测点六氟化硫不相等时风量计算的误差，提高风量测定精度，是一种直接进行巷道风量精确测定的方法。
[0047]
需要说明的是：本发明提供的方法不仅局限适用于巷道内风量测量，类似于隧道、管道等场景下的风量测量，且利用本发明测风原理的方法也同样属于本发明测风方法的范畴。
[0048]
以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。