在礦山水害治理方面，地面預(yù)注漿技術(shù)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用。在煤礦井筒掘進(jìn)前，為了保證井筒的順利掘進(jìn)，防止發(fā)生嚴(yán)重涌水、淹井等災(zāi)害性事故，地面預(yù)注漿施工法經(jīng)常與凍結(jié)施工法同時分別對井筒的基巖段和表土層進(jìn)行保護(hù)，共同在井筒周圍形成防水帷幕，保證井筒的掘進(jìn)安全。在地面預(yù)注漿施工中，注漿漿液的注入量作為評定地面預(yù)注漿注漿效果的重要參數(shù)之一，其計量目前仍以計算注漿泵泵量與注漿時間的乘積作為注漿量來粗略計算。由于注漿泵的工作狀態(tài)、注漿漿液的粘稠程度和計量人員的人為因素均會對注漿量的計量結(jié)果產(chǎn)生影響，因此采用一種能夠自動計量注漿量的儀表不但能夠提高測量的準(zhǔn)確度，同時還可以減輕工人的勞動強度，提高工作效率。

    1 流量測量儀表的種類及優(yōu)缺點

    至今為止，可供工業(yè)選用的流量儀表種類達(dá)60種之多。品種如此之多的原因就在于至今還沒找到一種能夠?qū)θ魏瘟黧w類型、任何量程、任何流動狀態(tài)以及任何使用條件都適用的流量測試儀表。這些流量儀表中，每種產(chǎn)品都有它特定的適用范圍，同時也有它的局限性。

    流量測量儀表按測量原理分有力學(xué)原理、熱學(xué)原理、聲學(xué)原理、電學(xué)原理、光學(xué)原理、原子物理學(xué)原理等。按照目前zui流行、zui廣泛的分類法，可分為：差壓式流量計、容積式流量計、浮子流量計、渦輪流量計、電磁流量計、流體振動式流量計、超聲流量計、質(zhì)量流量計和明渠流量計。各種流量計的優(yōu)缺點及主要應(yīng)用范圍見表1（由于質(zhì)量流量計種類較多，相互間優(yōu)缺點及應(yīng)用范圍均有所不同因此未在表中列出）：

    （流體力學(xué)中表征粘性影響的相似準(zhǔn)數(shù)記作Re.Re＝ρvL/μ，ρ、μ為流體密度和粘度，v、L為流場的特征速度和特征長度雷諾數(shù)小，意味著流體流動時各質(zhì)點間的粘性力占主要地位，流體各質(zhì)點平行于管路內(nèi)壁有規(guī)則地流動，呈層流流動狀態(tài)。雷諾數(shù)大，意味著慣性力占主要地位，流體呈紊流流動狀態(tài)）

    2 電磁流量計測量原理

    根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，當(dāng)一導(dǎo)體在磁場中運動切割磁力線時，在導(dǎo)體的兩端將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢e，其方向由右手定則確定，其大小與磁場的磁感應(yīng)強度B，導(dǎo)體在磁場內(nèi)的有效長度L及導(dǎo)體垂直于磁場的運動速度u成正比。如果B、L、u三者互相垂直，則：e=BLu

    與此相似的，如果在磁感應(yīng)強度為B的均勻磁場中，垂直于磁場方向放一個內(nèi)徑為D的不導(dǎo)磁管道，當(dāng)導(dǎo)電液體在管道中以流速u運動時，導(dǎo)電液體就切割磁力線，如果在管道截面上垂直于磁場的直徑兩側(cè)安裝一對電極（如圖1所示）。

    則可以證明，只要管道內(nèi)流速分布為與軸對稱分布，則兩電極間將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢：

    e=kBDū

    式中ū為管道截面上的平均流速（m/s）;k是常系數(shù)，無量綱;D是測量管直徑（m）;B是磁感應(yīng)強度（T）。由此可得通過管道的體積流量：

    由上式可知，當(dāng)測量管結(jié)構(gòu)一定時，體積流量qv與比值e/B成正比，而與流體的狀態(tài)和物性參數(shù)無關(guān)，測量比值e/B即可得到體積流量值qv。當(dāng)磁感應(yīng)強度B為恒定值時，體積流量qv與感生電動勢e成正比。

    B是直流磁場或正弦波交流磁場或其它類型磁場的磁感應(yīng)強度。它由電磁流量計的勵磁系統(tǒng)提供。勵磁系統(tǒng)可以給電磁流量傳感器提供多種形式的磁場波形。不同的磁場波形，直接決定了電磁流量傳感器工作磁場的特征，也基本上決定了電磁流量計流量信號的處理方法，對電磁流量計的工作性能有很大的影響。

    3 電磁流量計現(xiàn)場應(yīng)用數(shù)據(jù)及分析

    在皖北煤電集團(tuán)朱集西煤礦矸石井地面預(yù)注漿施工現(xiàn)場進(jìn)行了電磁流量計計量粘土水泥漿流量的現(xiàn)場試驗。試驗過程中分別對清水和三種配比的粘土水泥漿漿液進(jìn)行試驗。清水比重為1.00g/cm³，三種粘土水泥漿的漿液比重分別為1.21g/cm³、1.33g/cm³和1.39g/cm³。由于電磁流量計測量清水流量的技術(shù)已經(jīng)非常成熟，因此在試驗過程中以電磁流量計測量清水時的流速作為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，測量粘土水泥漿漿液時的數(shù)據(jù)與其進(jìn)行比較，以確定其測量的準(zhǔn)確性。試驗過程中選用的注漿泵泵量為99L/min;試驗時注漿管路為開口無壓狀態(tài);試驗時間65min，取樣間隔5min。具體試驗數(shù)據(jù)見表2。

    四組數(shù)據(jù)的對比曲線如圖2所示。

    經(jīng)過試驗數(shù)據(jù)分析清水平均瞬時流速為1.327m/s，其中比重為1.21g/cm³的粘土水泥漿平均瞬時流速為1.31m/s;比重為1.33g/cm³的粘土水泥漿平均瞬時流速為1.324m/s;比重為1.39g/cm³的粘土水泥漿平均瞬時流速為1.323m/s，與清水平均瞬時流速誤差在-0.232%～-1.304%之間。

    4 結(jié)語

    經(jīng)過現(xiàn)場試驗的驗證，在試驗范圍內(nèi)，電磁流量計測量的粘土水泥漿漿液流量與清水流量的誤差，zui大不超過1.4%，符合現(xiàn)場工程的實際應(yīng)用要求。在泵量為99L/表2電磁流量計測量水和軋土水泥漿數(shù)據(jù)對比表min的情況下可以替代目前的人工計量。如需進(jìn)一步提高測量的準(zhǔn)確性可以在測量前進(jìn)行重新標(biāo)定，或在在測量過程中增加1%左右的損耗系數(shù)。由于工程施工中的計量與實驗室中的試驗計量存在很大差異，因此現(xiàn)場試驗中的電磁流量計測量精度已經(jīng)能夠滿足工程施工的需要。為保證測量的準(zhǔn)確性施工現(xiàn)場應(yīng)注意保證管路滿管，并盡量使測量儀器遠(yuǎn)離強電磁環(huán)境、避免儀器劇烈振動。