4. 测定路线选择与测点布置原则

矿井通风阻力测定的精度,在很大程度上不取决于仪器本身,而取决于“路线选得对不对、测点放得准不准”。同一台精密微压计,若测点落在涡流区或漏风汇合处,读出的数据可能偏差数倍;反之,普通仪器配合规范布点,也能得到可用于风阻计算的可靠结果。本节围绕通风系统图这一基础资料,讲清测定路线的确定方法、测点间距的控制、测点位置的选择以及现场标记方法。

一、从通风系统图到测定路线

测定路线不是随意挑一条巷道走一遍,而是要在通风系统图上先完成“选线”。基本依据是:测定路线必须是一条从进风井口(或主要进风大巷起点)出发,经用风地点,最终到达回风井口的主风流路径,且沿途各段风量应基本稳定、无大量漏风汇入或分出。原因很直接——阻力测定要计算的是 h = R·Q² 中的 R,若某段巷道中途有分支漏风,则该段前后风量不等,用单一 Q 值反算风阻就会失真。

实际操作中,先在系统图上用不同颜色标出主要进风路径、主要回风路径和需重点考察的用风分支,再从中筛选出一条“主干连续、风量稳定、覆盖主要用风点”的路线。对于多翼对角式、分区式通风系统,通常需要确定 1 条主测路线加若干条并联支路路线,分别测定后汇总。选择时应避开三类区段:一是采空区附近漏风严重的巷道;二是风速过低(低于 0.5 m/s)的扩大巷道,微压差信号弱、误差大;三是存在局部通风机、风窗等强烈局部阻力且流态紊乱的地点,除非该处本身就是测定对象。

二、测点间距的控制

测点间距没有唯一标准,但应遵循“按阻力分布疏密布置”的原则,而不是等距离机械布点。工程上常用的控制方法是:

  • 在断面规整、支护一致、无分支的长直巷道段,测点间距可放宽至 50~100 m,甚至更长;
  • 在断面变化、支护变化、拐弯、分岔、汇合、风门风窗等局部阻力集中处,必须在其前后各设一个测点,间距缩短到 5~20 m,把局部阻力“夹”在两个测点之间;
  • 两个测点之间的巷道应保持风流稳定,中间不得有分支、漏风口或人员车辆频繁通行;
  • 整条路线的测点总数应使每段阻力占总阻力的比例可分辨,一般主测路线布置 15~30 个测点较为常见,具体随路线长度和系统复杂度调整。

这样布置的实质,是把整条路线的总阻力分解为“摩擦阻力段 + 局部阻力段”的可加序列,便于后续逐段计算风阻并定位高阻力区段。

三、测点位置的选择

选定间距后,具体把测点落在哪个断面上,直接决定读数质量。核心要求是测点断面处风流稳定、无涡流、无漏风。具体应满足:

  1. 测点应设在巷道直线段内,距拐弯、分岔、断面突变处至少 5~10 倍巷道直径(或当量直径)的下游,避开弯道后的涡流区;
  2. 测点断面应完整、支护良好,无片帮、堆积物、积水或风筒、管路遮挡;
  3. 测压钻孔或静压管应布置在断面壁面附近、气流平稳处,同一断面上取压点应避开正对风流方向的高速区与壁面分离区;
  4. 若需在同一断面测动压求风速,测点应按等面积环法或对数分布法布置多个测点,取平均值;
  5. 测点应便于人员安全到达和仪器安放,避免在运输频繁、有坠落风险的区段设点。
判断断面是否“稳定”的简易办法:在候选断面用微风速仪沿断面扫测,若各点风速差异小、方向一致,说明流态较稳;若出现回流或风速骤变,应向下游平移测点。

四、现场标记方法

测点一经确定,必须在现场做可复现的标记,否则复测时位置漂移,前后数据无法对比。常用做法是:在测点断面附近的巷帮用醒目油漆画出十字或圆圈标记,并标注测点编号(如“C-07”);同时在测压钻孔或静压管接口处挂牌,写明编号、断面位置和测定日期。编号应与通风系统图上的标注一一对应,形成“图—点—牌”三者一致的对应关系。对于需要长期复测的主要测点,可预埋固定测压接头,避免每次重新钻孔造成位置误差。

测定路线与测点布置示意(通风系统图局部) 进风 井口 主进风大巷(长直段) C-01 C-02 拐弯(局部阻力) C-03 C-04 采区用风地点 分支/漏风(避开) 主要回风巷 C-05 C-06 回风 井口 图例与布点规则 长直段测点(间距 50~100 m) 局部阻力前后测点(间距 5~20 m,夹住拐弯/分岔) 回风段测点(避开漏风汇合处) 主风流方向 分支/漏风(测点应避开) 标记:巷帮油漆十字 + 编号牌(如 C-07)

五、一个可参考的布点记录示例

为使“图—点—牌”对应关系可核查,现场宜同步填写测点记录表。下表为某主测路线局部示例,参数为教学假设值,仅示意字段与填写方式:

测点编号 位置描述 与前点间距(m) 断面特征 标记方式
C-01主进风大巷距井口 30 m—直段、锚喷、规整油漆十字+编号牌
C-02主进风大巷中段80直段、无分支油漆十字+编号牌
C-03拐弯前 8 m25直段、近拐弯预埋测压接头
C-04拐弯后 10 m18直段、流态恢复预埋测压接头
C-05回风巷入口下游 15 m60直段、避开漏风汇合油漆十字+编号牌

需要强调的是,路线与测点确定后应先在系统图上复核一遍:检查是否有测点落在分支、漏风点或涡流区,检查相邻测点间是否夹住了全部主要局部阻力源。复核通过再进场布点,可避免大量返工。测定过程中若发现某段风量前后明显不一致,应回到系统图重新判断该段是否存在未识别的漏风,必要时增设测点或调整路线,而不是强行用平均值计算风阻。

测点位置一经标记,复测时应严格沿用同一断面和同一取压位置。位置漂移会引入额外的系统误差,使前后两次风阻计算结果失去可比性。