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(jì)量目前仍以計(jì)算注漿泵泵量與注漿時間的乘積作為注漿量來粗略計(jì)算。由于注漿泵的工作狀態(tài)、注漿漿液的粘稠程度和計(jì)量人員的人為因素均會對注漿量的計(jì)量結(jié)果產(chǎn)生影響，因此采用一種能夠自動計(jì)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(qiáng)度，提高工作效率。

    1 流量測量儀表的種類及優(yōu)缺點(diǎn)

    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(jì)、容積式流量計(jì)、浮子流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、電磁流量計(jì)、流體振動式流量計(jì)、超聲流量計(jì)、質(zhì)量流量計(jì)和明渠流量計(jì)。各種流量計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)及主要應(yīng)用范圍見表1（由于質(zhì)量流量計(jì)種類較多，相互間優(yōu)缺點(diǎn)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(diǎn)間的粘性力占主要地位，流體各質(zhì)點(diǎn)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(jì)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(yùn)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(qiáng)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(yùn)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(qiáng)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(yùn)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(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)度。它由電磁流量計(jì)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(jì)流量信號的處理方法，對電磁流量計(jì)的工作性能有很大的影響。

    3 電磁流量計(jì)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(jì)計(jì)量粘土水泥漿流量的現(xiàn)場試驗(yàn)。試驗(yàn)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(yàn)。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(jì)測量清水流量的技術(shù)已經(jīng)非常成熟，因此在試驗(yàn)過程中以電磁流量計(jì)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(yàn)過程中選用的注漿泵泵量為99L/min;試驗(yàn)時注漿管路為開口無壓狀態(tài);試驗(yàn)時間65min，取樣間隔5min。具體試驗(yàn)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(yàn)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(yàn)的驗(yàn)證，在試驗(yàn)范圍內(nèi)，電磁流量計(jì)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(shí)際應(yīng)用要求。在泵量為99L/表2電磁流量計(jì)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(jì)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(jì)量與實(shí)驗(yàn)室中的試驗(yàn)計(jì)量存在很大差異，因此現(xiàn)場試驗(yàn)中的電磁流量計(jì)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(qiáng)電磁環(huán)境、避免儀器劇烈振動。