高巷道风表移动路线的改良

李 贺

(中国矿业大学 安全工程学院，江苏 徐州 221116)

在煤矿的安全生产中，巷道各用风地点风速的精确测定是一个必要的环节。当前，矿井测定巷道内平均风速时，测风员会将风表正迎风流，按照既定的移动路线在整个断面内均匀移动。虽然当前的风表移动路线考虑到了巷道断面上风速的不均匀性，基本覆盖了全部等风速线，但是随着巷道高度的增加，并考虑到测风员身高的限制，原测风路线已经不能覆盖全部等风速线，甚至路线最高点不能达到巷道最大风速点，这就会导致有效测风区风速偏低，从而导致所测平均风速偏小。为克服上述不足，通过分析巷道断面的等风速分布图，并结合矿山通风理论设计出了新的风表移动路线，相比于原路线，新路线考虑到了有效测风区位置偏低的情况，利用设计的合理性弥补了实际操作时的误差，提高了风速测量的精度。

1 原移动路线误差分析

由于空气的黏性和巷道断面摩擦的影响，巷道断面上风速分布是不均匀的，在贴近壁面处仍存在层流运动薄层，即层流边层，其厚度随着Re的增加而变薄。在层流边层以外，从巷壁向巷道轴心方向，风速逐渐增大，呈抛物线分布，见图1。

设断面上任一点风速为Vi，则井巷断面的平均风速V为

式中：

S—断面面积。

由于受井巷断面形状和支护形式的影响，以及局部阻力物的存在，最大风速不一定在井巷的轴线上，等风速线因而呈现不规则的形状。为计算方便，忽略上述影响，并将等风速线绘制成间隔相等的同心圆，由此绘制出巷道断面等风速线分布图，见图2。

由图2可知，在巷道的轴心部分风速最大，而靠近巷道周壁风速最小，通常所谓巷道内的风流的速度是指平均风速。因此，测量风速时，风表不能只停留在巷道断面的某位置，而应把风表正迎风流，在整个断面内均匀移动。目前移动路线的几种形式见图3。

由图3可知，随着巷道高度和测风员作业疲劳的增加，巷道断面的有效测风区会随之下移，甚至造成最高测风点会低于最大风速点。由图2可知，此时测得的风速会显著低于实际值，从而给通风管理带来误差和不便。

2 对原移动路线的改进

为减小上述测风误差，需要适当增加高测风点测量时间，即加长高测风点测风路线，于是对原风表移动路线作出改进，见图4。

图4 改进后的风表移动路线示意图

这样就会在一定程度上弥补移动路线偏低造成的测量值偏小的问题，以减小测量值与实际值的误差。按照两种移动路线测得的风速，见表1。

由表1可知，在对原移动路线改进之后，测得的风速误差显著减小。

3结语

在高巷道测风工作中发现测得的风速比实际风速偏小，结合巷道断面风速分布规律，在对现有矿井高巷道测风风表移动路线进行分析的过程中发现了

表1 不同风表移动路线的风速测定误差表

问题的所在：高巷道导致测风路线的有效测风区显著降低，设计并试验了改进的测风路线。实地测风数据表明，新的测风路线可以大大减小测风误差，在一定程度上解决了高巷道风速测量值偏低的问题。

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