盖文妹倪文耀

(1.北京科技大学土木与环境工程学院，北京 100083;2.华北科技学院安全工程学院，北京东燕郊 101601)

基于气压计法的矿井通风阻力测定数据处理系统的程序设计①

盖文妹1②倪文耀2

(1.北京科技大学土木与环境工程学院，北京 100083;2.华北科技学院安全工程学院，北京东燕郊 101601)

分析了传统矿井通风阻力数据处理方法的缺点，设计了一种矿井通风阻力测定数据处理系统VRDPS2.0，并应用于测定数据的处理与分析。该数据处理系统基于Visual Studio 2010开发平台，综合应用了矿井通风阻力测定技术与理论以及vb.net中数据录入、Excel Application对象、COM自动化等技术，实现了包含自然风压计算和误差统计在内矿井通风阻力测定数据的自动处理以及Excel报表的自动化，为矿井通风设计、日常通风管理和通风系统调整提供依据，从而帮助了解通风系统中阻力分布情况，以便降阻增风，而且还为通风设计、网络解算、通风系统改造、调节风压法控制火灾提供可靠的基础资料，为拟定发生矿井火灾、瓦斯煤尘爆炸事故时的风流控制方案提供必要的通风参数。

通风阻力;测定数据;VRDPS2.0;VB.NET;数据处理;Excel报表

目前大多数的煤矿通风阻力测定数据主要依靠工作人员手工计算或是依赖Excel自带的函数插入功能进行计算，适合数据量少而且公式单一时的数据处理，但是当数据较多而又需要多次变换公式计算时，显得尤为繁琐。而且难于控制数据的计算精度［1］。早期的一些矿井通风阻力数据处理系统作为其他系统的附带模块，多针对压差计法所得数据，采用的数据库方法，无法自动生成Excel表格。

针对传统的煤矿通风阻力测定数据处理方法的不足，本文基于VS2010开发平台，综合应用矿井通风理论以及vb.net中数据录入、Excel Application对象、COM自动化等技术［2］，设计了一种新型的煤矿矿井通风阻力测定数据处理系统VRDPS2.0。在本系统中，采用Excel自动生成技术，实现了包含自然风压计算和误差统计在内的矿井通风阻力测定数据的自动处理以及Excel报表的自动化。

1 通风阻力测定

1.1 通风阻力测定的目的及意义

煤矿矿井通风阻力数据的测定是煤矿通风阻力测定的面向对象的程序设计的基础工作之一。矿井通风阻力的测定，不仅可以帮助了解通风系统中阻力分布情况，以便降阻增风，而且还为通风设计、网络解算、通风系统改造、调节风压法控制火灾提供可靠的基础资料，为拟定发生矿井火灾、瓦斯煤尘爆炸事故时的风流控制方案提供必要的通风参数。所以，矿井通风阻力数据的测定。可以为矿井通风系统改造与扩建的设计和优化提供相对准确的现场资料，十分必要而且具有实用意义［3～5］。

1.2 通风阻力测定的内容

1.2.1 测定方法的选用

矿井通风阻力测定有两种方法——气压计法和压差计法，各有优缺点。压差计法携带和铺设传压胶管笨重费时，但数据处理量小;压差计读数较精确，但传压管位置摆放不正会影响测定的正确性。此法适合于对局部地段进行详细精确测定。而气压计法正好与压差计法相反，测定比较简单迅速，但要测算出位能并进行大气压力变化的校正，计算较麻烦;如测点未选在已知标高处，将带来位能计算误差。随着精确测定井下空气压力的通风测定仪表的研制成功，选用气压计法对全矿井进行较精确的通风阻力测定已成为可能。为此，VRDPS2.0针对气压计逐点测定法所得数据进行设计［3］。

1.2.2 通风阻力测定步骤

气压计逐点法测定通风阻力的原理是将井下各测段空气看作是不可压缩的理想气体，采用流体力学中的伯努利方程计算测段通风阻力。在井口或井底车场调好两台精密气压计(Ⅰ、Ⅱ)，并记录初读数。仪器Ⅰ留在原地监视大气压力变化，每隔10～15min记录一次读数，仪器Ⅱ按测点顺序分别测出各测点风流的绝对静压。［4］

2 基于VRDPS2.0的测定数据计算与汇总

2.1 矿井通风阻力测定数据处理系统构建技术

VRDPS2.0包括综合统计和单项统计两大模块，单项统计的功能包括巷道面积测算、测风计算、空气密度测算以及通风阻力测算。综合统计模块适合于科研制表，单项统计适合于煤矿企业通风各小组的分工统计。其示意图如图1所示。

矿井通风阻力测定数据处理系统构建技术路线［5］如图2所示。

图1 VRDPS2.0功能模块示意图

图2 矿井通风阻力测定数据处理系统构建技术路线

2.2 矿井通风阻力测定模型

矿井通风阻力测试步骤如下［5］：

2.2.1 测点布置

测点布置主要在主要风流的交叉分汇点附近，要求测点处断面规整，风流稳定。实测工作开始前在图纸和井下相应位置做好测点编号。

2.2.2 断面积测定

式中，Sg—巷道净过风断面积，m2

S0—巷道过风断面积修正值，m2，根据巷道类型一般取0.4或0.6.

VRDPS2.0中选择单项计算模块里的巷道面积测算功能，输入巷道高度、巷道中宽、巷道形状、巷道过风断面修正值等初始数据后，点击“录入”即可得出巷道净断面积、巷道周长、巷道过风断面积等结果。输入所有数据完毕后选择“导出Excel功能”，即可将所有数据制成Excel表格形式。其输出结果如图3及表1所示。所有输出结果均保留了合理的小数位。

图3 巷道面积测算结果

表1 巷道面积测算数据整理结果

2.2.3 巷道的通风阻力测算

利用VRDPS2.0中单项统计功能模块的测风计算功能可以自动输出各测点风速值和风量值，如图5、表2所示;利用VRDPS2.0中单项统计功能模块的空气密度测算功能可以自动输出各测点空气密度值，输出结果如图6、表3所示;VRDPS2.0中的综合统计功能或者单项统计功能模块的通风阻力测算功能可计算各段巷道的通风阻力，并进行误差计算，如图7、表4所示。

表2 巷道测风计算数据整理结果

图4 巷道测风计算结果

图5 巷道空气密度测算结果

表3 巷道空气密度测算数据整理结果

表4 巷道通风阻力测算数据整理结果

图6 巷道通风阻力计算结果

2.2.4 测定误差分析

由于矿井通风阻力是由主要通风机装置静压和自然风压共同克服的，因此，通风阻力测定的误差可用以下公式计算：

式中：δ—阻力测定误差;

hrs—测定的矿井通风总阻力，Pa;

hrm—计算的矿井通风阻力，Pa;

式中，hw—通风机风硐测压点静压，也即风

机房水柱计读数，Pa;

hv—通风机风硐测压点动压，Pa;

hn—矿井自然风压，Pa，帮助通风时为正，反之为负。式中，ρ——风硐内风流的空气密度，kg/m3;

v——风硐内安装水柱计感压孔断面的平均风速，m/s;

式中，ρi——i测段的平均空气密度，kg/m3;

Zi——i测段高差，m;

N——测段数。

自然风压和误差统计输出结果如图7所示。

3 结论

本文分析了传统矿井矿井通风阻力数据处理方法的缺点，设计了一种新型的处理系统VRDPS2.0，并应用于基于气压计法的矿井通风阻力测定数据的处理。该系统基于VS2010开发平台，综合应用了矿井通风理论以及vb.net中数据录入、Excel Application对象、COM自动化等技术，实现矿井通风阻力测定数据处理的自动化，并导出Excel文件。该系统经推广后得到了很好的实际应用效果，运行良好，具体功能实现归纳如下：

与气压计法测定通风阻力技术有机结合，实现巷道面积、空气密度、巷道测风、一段巷道通风阻力等数据结果处理的自动化，适合不同部门、不同用途的矿井通风阻力测定数据的计算，使得矿井通风部门以及科研工作人员随时整理矿井通风阻力测定数据，及时做出战略决策，指导生产。VRDPS2.0的应用与推广大大减少了工作人员工作量，提高了数据整理的效率。

自然风压既可以作为矿井通风动力，也可能是事故的肇因。因此，研究自然风压的控制和利用具有重要意义。为了确切地考虑自然风压的影响，必须对自然风压进行定量分析。结合自然风压的计算方法，VRDPS2.0可实现自然风压运算和误差统计的自动化，从而为矿井通风设计、日常通风管理和通风系统调整提供依据。

由于仪表精度、测定技术的熟练程度以及风流状态的变化等因素影响，测定结果不免会产生一些误差。如果相对误差在允许范围之内，那么测定结果可以应用;否则进行检查，必要时进行局部重测。VRDPS2.0可以实现误差统计的自动运算，从而为测定结果的分析提供依据，提高了数据处理的效率。

VRDPS2.0与Excel办公软件相结合，应用COM自动化技术，将所录入数据及输出数据制成Excel文件形式，并且保留合理小数位数，为矿井通风部门的工作人员和科研工作人员提供了一种更加简便而高效率的数据处理工具，并且更具针对性，大大提高了工作效率。

［1］盖文妹.矿井通风阻力测定数据处理程序设计与应用［D］.北京：华北科技学院，2010

［2］罗斌.Visual Basic.net精彩编程实例［M］.北京：中国水利水电出版社，2006

［3］张国枢.通风与安全.徐州：中国矿业大学出版社［M］.2007

［4］张国枢.矿井实用通风技术.北京：煤炭工业出版社［M］.1992

［5］杨志强，赵千里.矿井通风三维仿真模拟理论与矿用空气幕理论［M］.北京：冶金工业出版社，2008

Based on Barometer Method Data Processing Design of Mine Ventilation Resistance

GAI Wenmei1，NI Wenyao2
(1.University of Science and Technology Beijing，Beijing100083;
2.North China Institute of Science and Technology，Yanjiao Beijing-East101601)

The paper analyses the disadvantage of traditional the traditional data processing of mine ventilation resistance，which design a ventilation resistance measurement data processing system VRDPS2.0，and applies on the coal mine ventilation resistance.The data processing system is based on Visual Studio 2010 development platform，integrated application of the ventilation resistance measurement techniques and theory，and vb.net in the data entry，Excel Application object，COM automation technology.The system realizes automatic processing of data，including natural wind pressure calculation，error statistics，Excel report making，which provides the basis data for the mine ventilation design，daily adjustment of ventilation management and ventilation systems transformation，and helps help understand the distribution of the ventilation resistance system in order to increase wind by reducing wind，but also provides reliable basic information for ventilation design，network solution，ventilation system，fire control by air pressure regulation，as well as the necessary ventilation parameters.

Ventilation;measured data;VRDPS2.0;VB.NET;data processing;Excel Report

TD722

A

1672－7169(2011)01－0005－05

2010－12－05

盖文妹(1986－)，女，河北保定人，北京科技大学硕士研究生，研究方向：煤矿安全危机辨识评价指标及系统。