煤礦瓦斯抽采流量計量是瓦斯抽采的一個關鍵環 節，是采掘工作面抽采效果分析和瓦斯抽采達標評判的前提。由于井下抽采環境惡劣，存在多種影響流量測定的因素，存在流量測定不準的問題，這與抽采管漏 氣、測定儀器誤差、氣流不穩定等多種因素有關，因此， 需要開展相關考察，查找瓦斯抽采計量誤差產生的原因， 為礦井瓦斯抽采達標評判等提供準確的數據支撐。 

 

1 瓦斯抽采計量實驗室模擬平臺建立 

       在實驗室開展抽采計量模擬試驗，針對串聯、并 聯、連續彎頭等不同管路連接類型，利用不同流量測定 儀器、方法進行考察測定，綜合分析抽采計量的準確 性，同時，模擬井下鉆孔出水等異?，F象，考察分析抽 采流量測定的影響因素。管路連接材料：φ50 抽采管、 φ50 彎頭、φ50 三通、φ50 截門、導流管、孔板流量計； 流量測定設備：多功能參數測定儀，U 型水柱計；負壓提 供設備：真空泵。 

 

2 串聯方式下抽采計量試驗

2.1 串聯管路連接方式及測定方法 

 

       將 5 個孔板和 5 個導流管利用 φ50 抽采管間隔1m 串聯連接，并接到真空泵上。啟動真空泵，待管路內氣流穩定后，依次對孔板和導流管流量進行多次測定。 通過調節真空泵或管路閥門，調節出不同流量工況，在 每個工況條件下對管路所有孔板和導流管分別測定

2~3 次。本次串聯管路模擬考察了 10 個不同工況、共計22 組測定數據。

 

2.2 測定數據分析

       （1）測定偏差分析。在串聯系統不同工況條件下， 利用多功能參數測定儀（2 臺儀器）測定時，偏差分別為0.03~4.88%和 0.02~3.38%，均小于 5%；利用孔板流量計 測定時，偏差為 0~36.9%。

 

       隨著流量增大，無論是多功能參數測定儀還是孔板流量計，偏差均呈現逐漸下降的趨勢，說明在測定大 流量時，測定數據更加準確；當流量大于 0.2m3/min 時， 孔板測定偏差整體小于多功能參數測定儀，當流量小 于 0.2m3/min 時，孔板測定偏差整體大于多功能參數測定儀，主要是 U 型水柱計壓差很低，人工讀數存在較大 誤差所致。以上表明，在進行較大流量測定時，孔板測 定數據更加準確穩定，在測定較小流量測定時，綜合參數測定儀避免了人工讀數的誤差，相對更加穩定。 

 

       （2）不同測定儀器誤差分析。在串聯系統不同工況 條件下，同時利用多功能參數測定儀（2 臺儀器）和孔板 流量計進行了測定，將同一個工況同一設備多次測定 數據平均計算。在同一流量工況條件下，不同的測定儀 器誤差有較大變化，當測定流量為 0.22m3/min（工況點 4）附近時，3 種儀器測定結果表現出較高的一致性，綜 合誤差僅 2.85%；當測定流量小于 0.22m3/min 時，孔板 流量計測定結果略大于多功能參數測定儀；當測定流 量大于 0.22m3/min 時，孔板流量計測定結果均小于多功 能參數測定儀。3 種儀器綜合誤差 2.85%~18.45%，平均12.9%，呈現兩端高中間低的形態，說明在流量偏大或 偏小的情況下，不同測定儀器之間誤差較大。 

 

3 并聯方式下抽采計量試驗

3.1 并聯管路連接方式及測定方法

       將 5 個孔板流量計和 5 個導流管利用 φ50 抽采管 并聯連接，并接到真空泵上。啟動真空泵，待管路內氣 流穩定后，利用參數測定儀和孔板流量計依次對總管 路、1~4 號支路進行測定。通過調節真空泵閥門，調節出 不同流量工況。本次模擬考察共調節了 7 個不同工況14 組測定數據。

 

3.2 測定數據分析

       并聯管路抽采方式時，采用參數測定儀測定的總管和各支管流量累計量誤差為 6.4%~26.8%，平均13.8%， 采用孔板流量計測定誤差為 0.4%~7.0%，平均 3.3%，孔板流量計測定準確性明顯高于參數測定儀。兩種測定 儀器誤差隨總管流量降低呈現增大現象，這和串聯管 路流量越小誤差越大具有一致性。結合串聯系統測定 數據，測定較低流量時，參數測定儀由于避免了人工讀 數誤差，讀數比較穩定，但和真實值誤差較大，在并聯 系統總管流量較低時，部分支管流量處于低流量區間， 測定準確性差，支管累計和總管流量產生了較大誤差； 孔板流量計在測定低流量時，壓差較小，測定值在真實 值上下波動，多分支累計后與總管流量誤差較小。 

 

4 流量測定準確性影響因素考察分析

       通過開展串聯、并聯等不同連接形式的管路流量 測定分析，可知在理想試驗條件下，基本符合流量平衡 定律，但實驗室模擬管路和井下現場還存在較大區別， 井下巷道空間狹小、管路連接彎頭、閥門多，此外，還存 在鉆孔涌水的影響。因此，為了進一步確定井下流量測定誤差較大的原因，分別對管路拐彎、水分等影響因素進行模擬考察分析。

 

4.1 拐彎串聯連接測定考察 

 

       多拐彎串聯測定管路連接后，啟動真空泵，待管路 內氣流穩定后，依次對孔板和導流管流量進行測定。通 過測定，4 個參數測定儀測定流量為0.521~0.539m3/min， 偏差為 0.91%~1.73%，4 個孔板測定的流量值為 0.482~0.499m3/min，偏差為 0.12%~2.06%，可以看出，在較多拐 彎的串聯連接方式下（孔板或導流管距彎頭較近），利用 相同的流量測定設備測定同一流量時偏差很小，利用 參數測定儀和孔板流量計兩種儀器測定誤差為 4.24%~7.41%，和無彎頭串聯測定的偏差及誤差相當，可以認為，導流管或孔板本身的直管段長度足夠使氣流趨于 穩定，抽采管路中的彎頭不會對流量測定產生影響。

 

4.2 水分影響因素考察 

       井下測定時，由于部分鉆孔出水，水被負壓引流至抽采管路，可能會影響流量測定的準確性，為了驗證， 對管路進行了注水模擬。通過在 3 號孔板處加水，依次 對孔板和導流管流量進行測定，通過測定發現，當注水 量較大時，多功能參數測定儀及 U 型水柱計波動均很 大，無法準確測定管路流量，可以認為，管路內積水是影響流量測定的主要因素。 

 

5 結 語

       （1）在串聯管路條件下，當測定參數測定儀和孔板 流量計測定同一流量時，在絕大數工況下偏差均小于5%，說明兩種測定儀器的穩定性都比較好；在進行較大 流量時，孔板測定數據更加準確穩定，在測定較小流量 時，綜合參數測定儀避免了人工讀數的誤差，相對更加穩定，而孔板流量計由于 U 型水柱計壓差很低，人工讀 數存在較大誤差導致偏差較大。 

 

       （2）在并聯管路條件下，孔板流量計測定準確性明 顯高于參數測定儀。兩種測定儀器誤差隨總管流量降 低均呈現增大現象，這和串聯管路流量越小誤差越大 具有一致性。 

       （3）導流管或孔板本身的直管段長度足夠使氣流趨于穩定，抽采管路中的彎頭不會對流量測定產生影 響，管路內積水是影響流量測定的主要因素。