1、實驗一 通風阻力測定一、實驗目的1.學習測算通風阻力及摩擦阻力系數的方法，加深對礦井通風阻力的理解。2.掌握測定通風阻力、求算風阻、等積孔和繪制風阻特性曲線的方法。3.掌握在通風管道中測算摩擦阻力系數的方法。二、實驗原理原理：根據能量方程可知，當管道水平放置時，兩測點之間管道斷面相等，沒有局部阻力，且空氣密度近似相等時，則兩點之間的摩擦阻力就是通風阻力，它等于兩點之間的絕對靜壓差（）。根據第三章內容可知，管道的摩擦阻力可用下式計算：Pa風阻為 ，等積孔為 , 摩擦阻力系數為 /m4換算為標準狀態的為 /m4 礦井空氣的密度為斷面平均風速為 管道風量為 三、實驗儀器和設備干濕球溫度計、空盒氣壓計

2、、通風管道、皮托管、單管傾斜壓差計。四、實驗內容及步驟1.依據空盒氣壓計和干濕溫度計的測定結果計算空氣的密度。2. 測定風道的斷面平均風速；測點布置：為了準確測得斷面風速分布，必需合理的布置動壓測點。通常是將圓斷面分成若干等面積環，并在各等面積的面積平分線上布置測點，如圖1所示為三等面積環的測點布置。如速度場縱橫對稱，也可以只在縱向（或橫向）上布置測點。圖1 測點布置分布圖3.將U型壓差計和皮托管用膠皮管按連接，檢查無誤后開機測定。4.當水柱計穩定時，同時讀取h阻1-2記入實驗報告書中。5.用皮尺量出測點1、2之間的距離，根據管道直徑，計算出管道面積和周長，記入實驗報告書中。6.根據上述數據計

3、算風阻、等積孔、摩擦阻力系數，記入實驗報告書中。五、實驗數據記錄本實驗共測了4組數據，同學們有選擇性的抄其中一組即可，第1組數據：表1 空氣參數記錄表原始大氣壓P0(hPa)干球溫度()濕球溫度()溫度修正值示度修正值補充修正值大氣壓修正值P(hPa)空氣密度(kg/m3)9281565.80.3120.618002925.031.1087表2 管道參數與壓差計讀數記錄表測量次數(Pa)測點間距離（m）周長（m）斷面（m2）空氣密度（Kg/m3）15.391.80.9440.05521.108723.6932.89平均3.99表3 平均風速測量參數表測點編號123456789101112動壓值

4、/Pa13.69 13.71 13.63 13.67 13.61 13.22 13.15 13.20 13.31 13.24 13.36 13.76 平均動壓/Pa13.46 平均風速（m/s）24.28 表4 管道摩擦風阻與摩擦阻力計算結果表平均風速（m/s）風量（m3/s）管道風阻值（）等積孔（m2）摩擦阻力系數（/m4）摩擦阻力系數標準值（/m4）24.28 1.342.22 0.7982188650.000220.000238 第二組數據：表1 空氣參數記錄表原始大氣壓P0(hPa)干球溫度()濕球溫度()溫度修正值示度修正值補充修正值大氣壓修正值P(hPa)空氣密度(kg/m3)92

5、81565.80.3120.618002925.031.1087表2 管道參數與壓差計讀數記錄表測量次數(Pa)測點間距離（m）周長（m）斷面（m2）空氣密度（Kg/m3）14.88 1.80.9440.05521.108723.18 32.38 平均3.48 表3 平均風速測量參數表測點編號123456789101112動壓值/Pa13.08 13.10 13.02 13.06 13.00 12.61 12.54 12.59 12.70 12.63 12.75 13.15 平均動壓/Pa12.85 平均風速（m/s）23.19 表4 管道摩擦風阻與摩擦阻力計算結果表平均風速（m/s）風量（m

6、3/s）管道風阻值（）等積孔（m2）摩擦阻力系數（/m4）摩擦阻力系數標準值（/m4）23.19 1.282.12 0.8170030560.000210.000227 第三組數據：表1 空氣參數記錄表原始大氣壓P0(hPa)干球溫度()濕球溫度()溫度修正值示度修正值補充修正值大氣壓修正值P(hPa)空氣密度(kg/m3)9281565.80.3120.618002925.031.1087表2 管道參數與壓差計讀數記錄表測量次數(Pa)測點間距離（m）周長（m）斷面（m2）空氣密度（Kg/m3）122.31 1.80.9440.05521.1087220.61 319.81 平均20.91

7、表3 平均風速測量參數表測點編號123456789101112動壓值/Pa30.36 30.38 30.30 30.34 30.28 29.89 29.82 29.87 29.98 29.91 30.03 30.43 平均動壓/Pa30.13 平均風速（m/s）54.35 表4 管道摩擦風阻與摩擦阻力計算結果表平均風速（m/s）風量（m3/s）管道風阻值（）等積孔（m2）摩擦阻力系數（/m4）摩擦阻力系數標準值（/m4）54.35 32.32 0.7806734510.000230.000249 第四組數據：表1 空氣參數記錄表原始大氣壓P0(hPa)干球溫度()濕球溫度()溫度修正值示度修正

8、值補充修正值大氣壓修正值P(hPa)空氣密度(kg/m3)9281565.80.3120.618002925.031.1087表2 管道參數與壓差計讀數記錄表測量次數(Pa)測點間距離（m）周長（m）斷面（m2）空氣密度（Kg/m3）115.92 1.80.9440.05521.1087214.22 313.42 平均14.52 表3 平均風速測量參數表測點編號123456789101112動壓值/Pa25.34 25.36 25.28 25.32 25.26 24.87 24.80 24.85 24.96 24.89 25.01 25.41 平均動壓/Pa25.11 平均風速（m/s）45.

9、29 表4 管道摩擦風阻與摩擦阻力計算結果表平均風速（m/s）風量（m3/s）管道風阻值（）等積孔（m2）摩擦阻力系數（/m4）摩擦阻力系數標準值（/m4）45.29 2.52.32 0.7806734510.000230.000249 實驗二 扇風機特性測定一、 實驗目的1. 掌握扇風機特性測定方法。2. 通過測定加深理解扇風機風量和風壓、功率與效率的關系。二、 實驗設備與儀表5.5KW軸流式風機、風筒、調節閘門、皮托管、U形壓差計、單管壓差計、電度表(或功率表、或電壓表、電流表與功率因數表)、秒表、空盒氣壓計、濕度計、膠皮管、酒精、皮尺、轉速計（本實驗不測風機轉速）。三、 實驗方法和計算實

10、驗按圖1所示布置，用調節閘門由全開到全閉調節風機工況79點，測定每一工況時的風量、風壓和電動機功率，經過計算，繪制該扇風機的特性曲線。圖1 風機特性布置圖（1）風量測定在扇風機入風側斷面I處用單管壓差計測得相對靜壓his后按下式計算風量Q： m3/s （1） m/s （2）式中：I斷面的平均風速，m/s； I斷面的面積，m2； 測定時的空氣密度，kg/m3；K 集流器系數，經標定，本實驗所用集流器系數為0.95I斷面的相對靜壓，Pa。（2）扇風機風壓測定因今所以又因III斷面風筒很短，其阻力可略去，故式中：扇風機的全風壓，Pa；扇風機的靜風壓，Pa；扇風機所克服的通風阻力，Pa；， ， 扇風機

11、出口，風筒I斷面、II斷面的平均動壓，Pa；，I、II斷面的相對靜壓，Pa。由上式可知，只要測得I、II斷面的相對靜壓（，）即可算出扇風機的風壓和靜壓。（3）電動機功率測定本實驗采用三相功率表讀出其表指針偏轉格數n后，用下式計算電動機輸入功率N電。N電0.04×n（4）扇風機效率計算扇風機全壓效率扇風機靜壓效率（5）空氣密度測定用空盒氣壓計測大氣壓，用濕度計測濕度，計算空氣密度。（6）測點斷面積測算（7）繪制扇風機特性曲線以風量為橫坐標，扇風機的靜壓、功率、效率為縱坐標，分別繪制QHs、QN電、Qs的關系曲線。注：1.轉速測定可參閱教材的有關部分；3. 壓力讀數為mmH2O，應換算為

12、Pa帶入公式計算。實驗數據及處理先將表格填好后，在坐標紙上繪出下圖，通風機性能的畫法不能照抄下圖，要參考課本上的性能圖畫（如風壓曲線在下，功率和效率曲線在上）。斷面積S=0.0552m2，大氣參數P=92509Pa，干溫15.6，濕溫5.8空氣密度：=1.1087kg/m3工況調節風流參數風機參數電機參數hv1(Pa)hv2(Pa)hv3(Pa)hv4(Pa)hv5(Pa)h均(Pa)平均風速(m/s)平均風量(m3/s)風流靜壓(Pa)風機靜壓(Pa)電流(A)電壓(V)功率因數Nm(Kw)N(Kw)(%)1120130140130125129 201.11070119911.93800.9

13、67.51 1.32 17.58 2180175180165170174 231.3995117010.93800.966.88 1.52 22.11 3250230230220210228 271.4985010809.93800.966.25 1.61 25.76 4270275280290275278 301.6572010007.73800.964.86 1.65 33.95 5320300310320305311 31.71.756409507.13800.964.48 1.66 37.10 6400420430410390410 36246087093800.965.68 1.74

14、 30.63 7450470500510490484 402.234082013.53800.968.52 1.80 21.17 參考圖：實驗三 礦內空氣中瓦斯濃度的測定及瓦斯爆炸演示一、 實驗目的1. 學習并掌握光學瓦斯檢定器的構造，原理和使用方法。2. 掌握瓦斯爆炸的必要條件。二、 試驗原理當瓦斯室內的瓦斯濃度一定時，我們可以看到一組干涉條紋：如果改變瓦斯室里的瓦斯濃度，折射率發生改變，因此光程也就發生改變，這樣通過空氣和瓦斯室的兩列光波就發生了新的光程差，干涉條紋發生移動，報據移動量的大小便可確定瓦斯濃度。煤礦井下普遍使用AQG-1型光干涉式瓦斯檢定器測CH4和CO2的濃度，它的工作原理

15、如下圖1所示圖1 檢定器的光學系統1.光源；2.透鏡；3.平行平面鏡；4. 氣室；5.大三棱鏡；6.三棱鏡；7.望遠鏡觀察系統；8.物鏡；9.測微玻璃；10.分劃板；11.目鏡;12.目鏡保護玻璃;13.平行玻璃；A.空氣室；B.瓦斯室如圖1所示，燈泡1發出的光，經過聚光鏡2射到平面鏡3后，分成兩束光線，一束自平面鏡a點反射，經右空氣室，大三棱鏡和左空氣室后又回到平面鏡上，再經鏡底反射到鏡面的b點。另一束在a點折射后進入境底后反射出采，經過沼氣室，大三棱鏡6，又經過沼氣室到干面鏡b點與第一束光線一同進入三棱鏡7再經90反射在物鏡8的焦平面上產生了光的干涉現象，從目鏡可以清楚地看到彩色干涉條紋。

16、 實驗方法：每人可從瓦斯爆炸驗室裝置內抽取瓦斯，觀察濃度，測定兩次，求其平均值填入實驗報告中。三、實驗儀器光學瓦斯濃度檢定器、瓦斯爆炸模擬裝置。四、實驗步驟 （一）瓦斯濃度的測定 1、使用前的準備工作 (1）對藥品進行檢查 裝在儀器內部的吸收管，裝有氯化鈣或硅膠，起吸收水份的作用，有效的氯化鈣成散狀顆粒，接近失效時成結塊狀態，外吸收管內裝有Ca(OH)2、吸收CO2，Ca(OH) 2和CO2發生化學反應時為放熱反應，用嘴吹吸收管會發熱，否則失效。 (2)對氣球、瓦斯通路進行氣密檢查，先檢查吸氣球是否漏氣，用手捏扁吸氣球，另一手捏緊吸氣

17、球上的膠皮管，手松開后，吸氣球不膨脹還原，說明吸氣球不漏氣。 檢查氣體通路是否漏氣的方法是，把吸氣球接上儀器排氣孔把進氣口堵住，用手捏扁吸氣球，然后松開，如果吸氣球不起，說明儀器不漏氣，打開進氣孔，吸氣球即起，說明氣路暢通可以使用。 (3)光路系統檢查，把電池裝入儀器，按下電源按鈕由目鏡觀察干涉條紋是否清晰，若不清晰可轉動目鏡筒使分劃板的刻度最清晰。干涉條紋不清楚時可調整燈泡位置，再按測微按鈕，觀察微讀數雙察窗是否電源接通。 (4)用新鮮空氣清洗氣室，用井下和測定地點溫度相接近的新鮮空氣清洗瓦斯室，可防止對好零的干涉條紋移動。 (5)干涉條紋的零位調整：

18、第一步按下微讀數按鈕，旋轉測微螺旋，使刻度盤的零位與指示線重合，第二步按下電源開關轉動主調螺旋，從目鏡中觀察，把干涉條紋中最黑的一條與分劃板上的零位線對準，旋上護蓋，此后護蓋嚴禁打開，以免撞動主調螺旋使零位移動。 2、瓦斯濃度測定 在測定地點連續捏放吸氣球5-6次，按下光源按鈕，從目鏡上讀出黑線位移后的整讀數，再轉動微調螺旋，使該黑線退到與該整讀數重合。此時按下微讀數按鈕，從微調讀數觀察窗內的讀數盤上讀出小數位。整數加上小數為瓦斯濃度。3、二氧化碳的測定 在只有CO2而無CH4的礦井里，用瓦斯檢定器可以直接測出C02的濃度，測定時應把外吸收管去掉，測定方法與測定沼

19、氣完全一樣，但最后讀數應乘以0.955。 若被測空氣中CO2和CH4同時存在時，應進行兩次測定，第一次取下外吸收管測出CH4和CO2的混合濃度。第二次把外吸收管接上測出CH4的濃度，混合濃度減去CH4濃度再乘以0.955，即為CO2的濃度。（二）瓦斯爆炸的演示 將瓦斯送入在瓦斯爆炸演示裝置里面，當CH4濃度達到810%時停止送氣，然后啟動電火花引爆，瓦斯爆炸，有巨大響聲并可看到沖破密封紙的火焰。 五、實驗數據處理及結果 瓦斯濃度：（請在0.3%2.5% 之間任選一數，班級至少有10組不同數據）實驗四 煤與瓦斯突出參數測定實驗報告實驗目的：1. 掌握突出煤

20、層鑒定的單項指標法測定原理。2. 學會測量并計算煤層堅固性系數、破壞類型、瓦斯放散初速度、瓦斯含量參數。實驗原理近年來在煤與瓦斯突出機理眾多假說中，趨向認為“綜合作用” 假說較為切合實際。綜合作用假說認為煤與瓦斯突出時由于地壓、瓦斯壓力、煤的物理機械性質綜合作用的結果。單項指標臨界值法中巖石堅固性系數f、煤的破壞類型、瓦斯放散初速度和瓦斯壓力可以綜合反應煤與瓦斯突出的各作用因素。單項臨界值表法中的各參數的臨界值參考下表：煤層堅固性系數f破壞類型瓦斯放散初速度p瓦斯壓力（相對壓力臨界值0.5、100.74注：限于瓦斯壓力需要在煤層中測定，實驗室不具備條件，因此，瓦斯壓力測定試驗只作為了解，不參與

21、實測。實驗儀器搗碎筒、天平（最大稱量1000克，感量0.5克），小錘、漏斗、容器；放大鏡；WT-1瓦斯放散初速度測定儀。實驗步驟（一） 堅固性系數測定1、將玻璃筒放置在水泥地板或20mm厚的鐵板上，放入試樣一份，將2.4kg重錘提高至600mm高度，使其自由落下沖擊試樣，每份沖擊3 次，把5份搗碎后的試樣裝在同一容器中。2、把每組（5份）搗碎后的試樣一起倒入孔徑為0.5mm的分樣篩中篩分，篩到不再漏下煤粉為止。3、把篩下的粉末用漏斗裝入計量筒內，輕輕敲打使之密實，然后輕輕插入具有刻度的活塞尺與筒內粉末面接觸。在計量筒口相平處讀取數值h（即粉末在計量筒內實際測量高度，mm）。當h30mm時，沖擊

22、次數n即可定為3次，按以上步驟斷續進行其它各組的測定。當h30mm時，第一組試樣作廢，每份試樣沖擊次數n改為5次，按以上步驟進行沖擊、篩分和測量，仍以每5份作一組，測定粉末高度h4、堅固性系數的計算堅固性系數按下式計算： f=20n/h 式中 f堅固性系數； n每份試樣沖擊次數，次； h每組試樣篩下煤粉的計量高度，mm。測定平行樣3組（每組5份），以算術平均值，計算結果取一位小數。圖1-1 搗碎筒示意圖 圖1-2計量筒示意圖1、重錘 2、筒體 3、筒底 1、活塞尺 2、量筒（二）煤的破壞類型將準備好的煤樣對照下表1進行觀察，并記錄下其光澤、構造特征、節理、節理面性質和斷口性質及強度。（三）瓦斯

23、放散初速度1.氣密性檢查：在不裝試樣時，對放散空間脫氣使其壓力達到10mmhg以下，停泵并放置5min后，對放散空間壓力增加應小于1mmhg。2.煤樣制備：1）篩分處粒度為0.2mm-0.25mm的煤樣，每個煤樣取2個試樣，每個試樣重3.5g。2）旋下儀器的煤樣瓶下部的緊固螺栓，將煤樣裝入。把同一煤樣的兩個試樣用漏斗分別裝入P測定儀的試樣瓶中。為防止脫氣和充氣時的煤塵飛入儀器內部，必須在煤樣上蓋好一層脫脂棉。裝上煤樣后先用手扶正，再旋緊緊固螺栓。3.實驗過程1)開始測試時首先打開計算機電源，啟動后再打開儀器電源和真空泵電源；2)執行WT-1監控系統軟件；3)選擇煤樣圖標。儀器面板上的煤樣瓶和界

24、面中的圖標是一一對應的，單擊圖標可選擇或放棄該煤樣實驗。4)如進行瓦斯放散初速度測試，選擇菜單項“放散速度”；如為擴散速度，選擇菜單項“擴散速度”。然后設置每個測試煤樣的名稱和保存路徑。5)依次對每個煤樣進行一次死空間脫氣和向死空間放氣的過程，同時動態的顯示煤樣的擴散速度曲線，自動保存測試結果。6)實驗結束，首先關閉儀器電源，然后一步步關閉計算機，切斷真空泵電源。實驗數據及處理結果堅固性實驗數據1給出五組數據，選擇其中一組即可：第一組實驗數據表1 煤的堅固性系數測定記錄表試樣編號沖 擊 次 數 n計 量 筒 讀 數h/mm堅 固 性 系 數 f備 注1352.6 1.9 2343.5 2.3 3341.7 2.4 平均值2.2第二組實驗數據表1 煤的堅固性系數測定記錄表試樣編號沖 擊 次 數&#