System pomiarowy do wyznaczania niestacjonarnych strumieni objętości powietrza w wyrobiskach kopalń głębinowych

Autor: J. Kruczkowski

Proces pomiarowy zmiennego w czasie strumienia objętości powietrza w wyrobisku kopalni głębinowej jest trudnym i złożonym zagadnieniem metrologicznym, jak dotąd nie rozwiązanym w zadowalający sposób.

W artykule opisano system do pomiaru strumienia objętości powietrza w wyrobiskach kopalń metodą pola prędkości, która polega na całkowaniu rozkładu prędkości na polu przekroju wyrobiska. Zastosowanie wielu równocześnie mierzących czujników anemometrycznych, rozmieszczonych w różnych punktach pola przekroju wyrobiska, w połączeniu z bezprzewodową transmisją danych pomiarowych do komputerowej jednostki rejestrującej i przetwarzającej te dane w czasie rzeczywistym, pozwala estymować chwilowy rozkład prędkości powietrza w przekroju i obliczać chwilową wartość strumienia objętości. Jedną z metod estymacji jest metoda triangulacji liniowej w której przekrój wyrobiska dzieli się na trójkątne obszary tak, aby wierzchołki trójkątów wyznaczały punkty w których prędkość jest znana z wykonanych pomiarów, obliczeń lub na podstawie przyjętego założenia. Dodatkowo wprowadza się punkty na brzegach w celu uwzględnienia rozkładu prędkości przy ścianach wyrobiska, jeżeli nie ma możliwości umieszczeniaw tych miejscach czujników.

System jest urządzeniem mobilnym, pozwalającym na łatwy transport poprzez kopalnię. Dlatego konstrukcja nośna dla czujników została zaprojektowana w sposób umożliwiający jej szybkie rozłożenie i złożenie.

W artykule przedstawiono przykładowe wyniki rejestracji pomiaru prędkości, które posłużyły następnie do obliczenia i wizualizacji strumienia objętości.

Pokazano sposób uzyskiwania informacji o współrzędnych przestrzennych położenia czujników oraz o polu powierzchni przekroju poprzecznego wyrobiska poprzez zastosowanie metody fotogrametrycznej przy wykorzystaniu cyfrowej techniki fotografi cznej.

Zakłada się wykorzystywanie systemu do precyzyjnej weryfi kacji zmiennego w czasie strumienia objętości oraz do prowadzenia badań o charakterze naukowo-poznawczym nad zmiennymi w czasie zjawiskami przepływowymi i polami prędkości w trudnych warunkach środowiskowych, jak wyrobiska kopalń i tunele.