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矿井涌水量观测方法主要有以下几种

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公司新闻

2024-01-04 15:38:57

来源:陕西鼎瑞建设工程有限公司

矿井涌水量观测方法主要有以下几种
1、水桶法
水桶法指的是,将涌出的水导入一定容积的量水桶(圆形或方形),用秒表测流满该量水桶所需的时间,然后按下式计算涌水量:
Q= V/t
式中Q——涌水量,m3/h(m3/min)
V——量水桶的体积,m3
t——水流满量水桶的时间,h(min)
2、水位标定法
水位标定法指的是利用水泵将水窝(或水仓)中的水位降低,然后停泵,测量回升到原来位置所需要的时间,然后按下式计算涌水量:
Q=FH/t
式中Q——涌水量,m3/h(m3/min)
F——水窝(或水仓)的断面积,m2
H——水位回升的高度,m
t——水流满凉水桶的时间,h(min)
3、水泵能力法
水位能力法指的是维持水位不变时增加水泵的排水能力,按下式计算涌水量:
Q=KNW+SH/t
式中Q——涌水量,m3/h(m3/min)
K——水泵的排水系数,%(当新水泵排清水时K=1,旧水泵排清水时K=0.8,排混水时K=0.9,旧水泵排混水时K=0.7,双台旧水泵排水时K=0.6)
N——增加的水泵台数,台
W——水泵的铭牌排水量,m3/h(m3/min)
S——水仓(或水窝)水平截面积,m2
H——水位上升的高度,m
T——水位上升所需的时间,h(min)
当H=0时,即水位不上升,则Q=KNW
4、浮标法
浮标法指的是利用木屑或纸屑作为浮标,测量水沟中水的流速,根据水沟断面计算涌水量。按下式计算涌水量:
Q=KVF
式中Q——涌水量,m3/h(m3/min)
F——断面面积,m2
V=L/t
t——从断面1到断面2的水流时间,h(min)
L——从断面1到断面2的水距离,m
K——断面系数,与水沟粗糙度、风流方向和大小有关:在一般情况下,水沟水深大于1.0吗,当水沟粗糙时,K=0.75—0.85;在水沟水沟平滑时,K=0.80—0.90。
此计算方法可用于巷道排水沟中水的测量;当涌水较大,淹没巷道水沟时,也可用来测量巷道流水中水量。
5、堰测法
堰测法指的是在井下排水沟中设置测水堰板,使水流通过一定形状的堰口水流高度,然后计算涌水量。
堰测法采用的测水堰板通常有三角堰、梯形堰和矩形堰3种,见图
(a) 三角堰(b)梯形堰 (c)矩形堰
堰测法计算涌水量公式分别如下:
三角堰:Q=0.014
梯形堰:Q=0.0186BH
矩形堰:Q=0.01838(B-0.2h)h
式中Q——涌水量,m3/h(m3/min)
h——堰口水流高度,m
B——堰底宽度,m
6、流速仪法
流速仪法指的是使用流速仪测定水流速度,实测水流速度,实测水流断面,然后计算涌水量。
前言 
矿井各水平涌水一般通过水沟汇入该水平水仓,故可以用汇入该水平水仓的各条水沟流量值之和近似代替该水平涌水量,将各水平观测到的流量之和相加即得矿井涌水量;同时水仓的水每天通过水泵将水排到地面,每天的排水量近似等于每天的涌水量,将各水平排水量相加也可得到矿井涌水量。矿井涌水量直接观测存在很大的困难,一般情况下采用间接观测的方法,进行一定的近似处理,通过长期生产实践,总结经验教训,现将几种实用方法介绍如下。 陕西矿山工程,矿山工程施工哪家好,西安矿山工程监理,矿山工程资质
一、 断面流速法 
(一)、流速测量 
选取矿井各个水平与水仓入口连通的底板巷水沟为观测对象,选取一段平直断面大小大致相等的水沟段,设置观测站1和2,两观测站距离应尽量长一些,50到100m为宜。选取一颜色醒目的轻质薄片作为观测标志物,一名观测者从观测站1将标志物轻轻放下,同时启动秒表开始计时,观测站2处也应有一名观测者,当标志物到达观测站2时,这名观测者将漂流标志物取上来,同时停止秒表。量取观测站1到观测站2的距离,根据距离和时间算出流速(单位取m/h)。 
(二)、断面观测 
量出水沟宽度,钜形断面直接量取,梯形断面量取水流断面的中线,量取水流深度,计算出水流断面积(单位取m2)。 
(三)、矿井涌水量计算 
根据流速×水流断面积计算出流量,将该水平水仓各入口的流量相加,即为该水平的矿井涌水量,同样方法观测、计算其他水平矿井涌水量,将各水平的矿井涌水量相加即为全矿井涌水量。 
(四)、注意事项 
1、观测标志物密度应小于水,能漂浮在水面上,大小适中,长宽均小于水沟宽度的1/2,形状规则,沿横、竖两条对称轴,两侧受力均衡,能平稳顺着水流漂动,不会发生旋转而碰到水沟壁,发生停顿,影响对流速的观测。 
2、为排除观测过程中人为因素的影响,以上过程应独立进行三次,取平均值。 
二、 三角形薄壁堰测法 
我们知道,地面明渠可以采用堰测法测流量,把观测值代入一个由大量数据推出的经验公式得到流量,当明渠流量较大,一般采用矩形堰或梯形堰测流量,而煤矿井下水沟一般流量较小,如果使用矩形堰或梯形堰测量流量,则上下游的液位差很小,这会使得测量误差增大,为了使测量结果更加准确往往使用三角形堰。 
三角形堰一般为堰口形状为等腰直角三角形的薄壁堰,当采用公式Q=kh5/2(系数一般取0.014)进行计算时,h的单位取cm,计算得Q的单位为L/S,将所得的Q乘以3.6即可换算成常用单位m3/h。当采用上述公式时,堰高应大于等于Z大刻度值h的2倍,渠宽应大于等于Z大刻度值h的3~4倍,本矿水沟宽度一般为40cm,故采用下图所示三角堰测涌水量。 
注意事项 
1、应选取平直、水流平稳的巷道段进行测量。 
2、观测前,应先将观测位置前后10m的水沟内的淤泥清理干净,保证巷道的断面大小符合要求,不影响测量结果。
3、三角堰应垂直于巷道底板和两壁放置,要使堰板上边线保持水平,且保证堰板底部不漏水,边上未挡到的部分应用板状物封堵严实,使之尽量不漏水。 
4、观测过程中,要等上游液面平稳下来不再变化,再进行读数,应站在上游一侧读数,读液面的Z高位置。 
三、 水泵排水量等效法 
矿井各水平涌水一般通过水沟汇入该水平水仓,每天通过水泵将水排到地面,每天的排水量近似等于每天的涌水量,故将各水平排水量相加即得矿井涌水量。 
D一天,开启水泵排水,记下时刻,排水结束时,记下水位传感器读数。第二天,按D一天开启水泵时刻开始排水,注意观察水位传感器读数,当读数达到D一天排水结束读数位置时,停止排水,记下时刻,计算出排水所用时间。连续观测三天,求出所用时间的平均值。 
根据P=UI,当电压不变,电功率(可近似看成排水功率)与电流成正比例关系,按公式U= = 可求出实际电功率P实,即为水泵实际排水功率,亦即水泵单位时间实际排水量。 
水泵单位时间实际排水量×排水时间得到该水平排水量,因为D一天和第二天是同时刻开始排水的,算出的排水量近似等于该水平24小时的涌水量,除以24得到矿井每小时涌水量(单位取m3/h)。同样方法观测、计算其他水平涌水量,将各水平的涌水量相加即为全矿井涌水量。 
小结 
通过长期生产实践证明,对同一区域同时使用这三种矿井涌水量实用观测方法,所得结果基本一致,说明这三种方法是比较准确的,同时这三种方法简便易行,具有较强的可行性和可操作性,能够在涌水量较小的矿井得到推广和应用。 

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