1、礦井通風(fēng)阻力詳解礦井通風(fēng)阻力詳解2022-3-2422022-3-2425.1 5.1 概概 述述 General Introduction 在通風(fēng)工程中，空氣沿井巷流動時(shí)，井巷對風(fēng)流所呈現(xiàn)在通風(fēng)工程中，空氣沿井巷流動時(shí)，井巷對風(fēng)流所呈現(xiàn)的阻力，統(tǒng)稱井巷的通風(fēng)阻力風(fēng)壓降或者風(fēng)壓損失。的阻力，統(tǒng)稱井巷的通風(fēng)阻力風(fēng)壓降或者風(fēng)壓損失。 井巷通風(fēng)阻力是引起風(fēng)壓損失的原因，而風(fēng)壓損失則是井巷通風(fēng)阻力是引起風(fēng)壓損失的原因，而風(fēng)壓損失則是通風(fēng)阻力的量度。二者在數(shù)量上是相等的。通風(fēng)阻力的量度。二者在數(shù)量上是相等的。 按風(fēng)流邊界狀態(tài)的不同，通常將分成三類：按風(fēng)流邊界狀態(tài)的不同，通常將分成三類： 第一類：摩擦阻力

2、：第一類：摩擦阻力： 第二類：局部阻力第二類：局部阻力; 第三類：。第三類：。2022-3-2432022-3-243通通 風(fēng)風(fēng) 阻阻 力力 Ventilation Resistance 第一類：摩擦阻力第一類：摩擦阻力:風(fēng)流沿井巷流動時(shí)在全流程上的風(fēng)流沿井巷流動時(shí)在全流程上的摩擦阻力（水力上稱沿程阻力），克服摩擦阻力而造成摩擦阻力（水力上稱沿程阻力），克服摩擦阻力而造成的風(fēng)流能量的損失，稱為摩擦損失。的風(fēng)流能量的損失，稱為摩擦損失。 第二類：局部阻力第二類：局部阻力:由風(fēng)流邊界的急劇改變（突然擴(kuò)由風(fēng)流邊界的急劇改變（突然擴(kuò)大或者突然縮小等），所引起的阻力，克服局部阻力而大或者突然縮小等），所

3、引起的阻力，克服局部阻力而造成的風(fēng)流能量損失稱為是局部損失。造成的風(fēng)流能量損失稱為是局部損失。 第三類：正面阻力第三類：正面阻力:由于風(fēng)流繞過固定邊界的四周由于風(fēng)流繞過固定邊界的四周（如風(fēng)流繞過電機(jī)車等）所引起的阻力，克服正面阻力（如風(fēng)流繞過電機(jī)車等）所引起的阻力，克服正面阻力而造成的風(fēng)流能量損失是正面損失。而造成的風(fēng)流能量損失是正面損失。2022-3-2442022-3-2445.2 5.2 摩擦阻力摩擦阻力 Friction Resistance 5.2.1 概述概述 5.2.2 層流的摩擦阻力層流的摩擦阻力 5.2.3 紊流的摩擦阻力紊流的摩擦阻力 5.2.4 摩擦阻力系數(shù)的分析摩擦阻力

4、系數(shù)的分析 5.2.5 摩擦阻力系數(shù)的確定摩擦阻力系數(shù)的確定2022-3-2452022-3-2455.2.1 5.2.1 概述概述 General Introduction 在礦井通風(fēng)中，摩擦阻力無論在層流或在紊流都可以用在礦井通風(fēng)中，摩擦阻力無論在層流或在紊流都可以用下式來計(jì)算。（達(dá)西公式，水力學(xué)）（式）下式來計(jì)算。（達(dá)西公式，水力學(xué)）（式） (Pa) 式中式中hf摩擦阻力（摩擦阻力（Pa）;達(dá)西系數(shù)，是由管道的粗達(dá)西系數(shù)，是由管道的粗糙度與流體的運(yùn)動狀態(tài)所決定的常數(shù)，無因次；糙度與流體的運(yùn)動狀態(tài)所決定的常數(shù)，無因次；d管道管道直徑或者巷道的等效直徑（與斷面相等的圓的直徑直徑或者巷道的等效

5、直徑（與斷面相等的圓的直徑, m）；）；L巷道長度（巷道長度（m）；）；V巷道斷面的平均風(fēng)速（巷道斷面的平均風(fēng)速（m/s）。）。 22vdLhf2022-3-2462022-3-246 層流的摩擦阻力層流的摩擦阻力 Friction Resistance of Laminar Flow 對于層流運(yùn)動，流體的粘滯力起主導(dǎo)作用。實(shí)驗(yàn)和理論對于層流運(yùn)動，流體的粘滯力起主導(dǎo)作用。實(shí)驗(yàn)和理論都得出都得出 的結(jié)果。因此，層流狀態(tài)的摩擦阻的結(jié)果。因此，層流狀態(tài)的摩擦阻 力計(jì)算式為（式）：力計(jì)算式為（式）： （Pa） 式中式中為空氣的粘性動力系數(shù)。上式表明，層流狀態(tài)下，為空氣的粘性動力系數(shù)。上式表明，層流狀態(tài)

6、下，摩擦阻力與平均風(fēng)速的一次方成正比。摩擦阻力與平均風(fēng)速的一次方成正比。 Re/64vdLvdLvdLhf222322Re6422022-3-2472022-3-2475.2.3 5.2.3 紊流的摩擦阻力（紊流的摩擦阻力（1 1）Friction Resistance of Turbulent Flow 在在 中，中，d 是非圓形巷道的等效直徑，是非圓形巷道的等效直徑， 根據(jù)水力半徑的概念，即根據(jù)水力半徑的概念，即 或：或： 式中：式中：s巷道斷面；巷道斷面；p巷道的周長。將上式代入阻力巷道的周長。將上式代入阻力公式可以得式（）：公式可以得式（）： （Pa）22vdLhf4/4/2dddps

7、rpsrd/44 22824vsPLvsLPhf2022-3-2482022-3-2485.2.3 5.2.3 紊流的摩擦阻力（紊流的摩擦阻力（2 2）Friction Resistance of Turbulent Flow 在式（）中，對具體條件，在式（）中，對具體條件， 是個常數(shù)，令是個常數(shù)，令 稱為摩擦阻力系數(shù)，則有：稱為摩擦阻力系數(shù)，則有： 式（）：式（）： 或或 （Pa） 從上式可以看出，從上式可以看出，P, L, S, Q在在具體條件都是已知的，所具體條件都是已知的，所以只要確定了摩擦阻力系數(shù)以只要確定了摩擦阻力系數(shù) ，井巷，井巷摩擦阻力摩擦阻力 hf 就可以求就可以求出。出。

8、882vsPLhf23QsPLhf2022-3-2492022-3-2495.2.4 5.2.4 摩擦阻力系數(shù)的分析摩擦阻力系數(shù)的分析(1)(1)Analysis of Friction Resistance Coefficient 由由 可知，可知，是影響是影響系數(shù)的因素。系數(shù)的因素。 1 空氣密度的影響空氣密度的影響 與與成正比，所以若成正比，所以若隨溫度、濕度和氣壓變化，則隨溫度、濕度和氣壓變化，則也將發(fā)生與也將發(fā)生與成正比的變化。成正比的變化。 2 達(dá)西系數(shù)的影響達(dá)西系數(shù)的影響 與與成正比，而成正比，而又是井巷的粗糙度和雷諾數(shù)所決定，又是井巷的粗糙度和雷諾數(shù)所決定，所以井巷的粗糙度和雷

9、諾數(shù)也就是摩擦阻力系數(shù)的影響因所以井巷的粗糙度和雷諾數(shù)也就是摩擦阻力系數(shù)的影響因素。在水力學(xué)中，管道的粗糙度、雷諾數(shù)與素。在水力學(xué)中，管道的粗糙度、雷諾數(shù)與系數(shù)之間的系數(shù)之間的關(guān)系，已由前人的實(shí)驗(yàn)（尼古拉茲試驗(yàn)）作了回答。關(guān)系，已由前人的實(shí)驗(yàn)（尼古拉茲試驗(yàn)）作了回答。 82022-3-24102022-3-24105.2.4 5.2.4 摩擦阻力系數(shù)的分析摩擦阻力系數(shù)的分析(1)(1)Analysis of Friction Resistance Coefficient 在討論這些關(guān)系之前，先介紹管道粗糙度的表示方法。水在討論這些關(guān)系之前，先介紹管道粗糙度的表示方法。水力學(xué)中管道的粗糙度是用相

10、對粗糙度或者相對光滑度來表力學(xué)中管道的粗糙度是用相對粗糙度或者相對光滑度來表示的。示的。 相對粗糙度相對粗糙度n是管道內(nèi)壁上凸起的平均高度（絕對粗糙度）是管道內(nèi)壁上凸起的平均高度（絕對粗糙度）K（m）與管道直徑）與管道直徑d（m）的比值，即）的比值，即 相對光滑度是指相對粗糙度的倒數(shù)，即相對光滑度是指相對粗糙度的倒數(shù)，即Knd1dnK2022-3-24112022-3-24115.2.4 5.2.4 摩擦阻力系數(shù)的分析摩擦阻力系數(shù)的分析(1)(1)Analysis of Friction Resistance Coefficient 在礦井通風(fēng)中，用混凝土砌碹支護(hù)的一類巷道，其相對粗在礦井通風(fēng)

11、中，用混凝土砌碹支護(hù)的一類巷道，其相對粗糙度與相對光滑度的概念和上述相同，但用支柱支護(hù)的一糙度與相對光滑度的概念和上述相同，但用支柱支護(hù)的一類巷道，其粗糙度則采用所謂縱口徑和橫口徑來表示?？v類巷道，其粗糙度則采用所謂縱口徑和橫口徑來表示?？v口徑是相鄰兩支架中心線的距離口徑是相鄰兩支架中心線的距離l（m）與支柱直徑或厚）與支柱直徑或厚度度d（m）之比，即）之比，即 橫口徑的關(guān)系式為：橫口徑的關(guān)系式為： 對于圓形巷道對于圓形巷道 對于非圓形巷道對于非圓形巷道0ld 02dd02SPd2022-3-24122022-3-24125.2.4 5.2.4 摩擦阻力系數(shù)的分析摩擦阻力系數(shù)的分析(1)(1)

12、Analysis of Friction Resistance Coefficient 尼古拉茨采用各種不同粗糙度的圓管，進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)，尼古拉茨采用各種不同粗糙度的圓管，進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)，找出來相對光滑度、雷諾數(shù)與找出來相對光滑度、雷諾數(shù)與系數(shù)之間的關(guān)系。其結(jié)論系數(shù)之間的關(guān)系。其結(jié)論如下：如下： 1）在）在 范圍內(nèi)，即流體以層流狀態(tài)運(yùn)動時(shí)，范圍內(nèi)，即流體以層流狀態(tài)運(yùn)動時(shí)， 系數(shù)隨雷諾數(shù)增加而減小，而且與管道的相對光滑度無關(guān)，系數(shù)隨雷諾數(shù)增加而減小，而且與管道的相對光滑度無關(guān)，這時(shí)這時(shí)與與Re的關(guān)系為的關(guān)系為lgRe0.3364Re2022-3-24132022-3-24135.2.4 5.

13、2.4 摩擦阻力系數(shù)的分析摩擦阻力系數(shù)的分析(1)(1)Analysis of Friction Resistance Coefficient 2）在）在 范圍內(nèi)，即當(dāng)流體的運(yùn)動由層流狀態(tài)范圍內(nèi)，即當(dāng)流體的運(yùn)動由層流狀態(tài)過度到穩(wěn)定的紊流狀態(tài)時(shí)，過度到穩(wěn)定的紊流狀態(tài)時(shí)， 系數(shù)既決定于雷諾數(shù)系數(shù)既決定于雷諾數(shù)Re，也，也決定于管道的相對光滑度。在這個范圍內(nèi)，當(dāng)決定于管道的相對光滑度。在這個范圍內(nèi)，當(dāng) 時(shí)，摩擦阻力與平均風(fēng)速的次方成正比。這時(shí)光滑管（近時(shí)，摩擦阻力與平均風(fēng)速的次方成正比。這時(shí)光滑管（近壁層流層厚度大于管壁絕對粗糙度的管子）紊流區(qū)的特征。壁層流層厚度大于管壁絕對粗糙度的管子）紊流區(qū)的特

14、征。0.33lgRe50.250.3164Re2022-3-24142022-3-24145.2.4 5.2.4 摩擦阻力系數(shù)的分析摩擦阻力系數(shù)的分析(1)(1)Analysis of Friction Resistance Coefficient 3）在）在 的范圍內(nèi)，即當(dāng)流體的運(yùn)動進(jìn)入完全紊流的范圍內(nèi)，即當(dāng)流體的運(yùn)動進(jìn)入完全紊流狀態(tài)時(shí)，狀態(tài)時(shí)， 系數(shù)僅僅決定于管道的相對光滑度，而與雷諾系數(shù)僅僅決定于管道的相對光滑度，而與雷諾數(shù)數(shù)Re無關(guān)，這時(shí)粗糙管（近壁層流層的厚度小于管壁絕無關(guān)，這時(shí)粗糙管（近壁層流層的厚度小于管壁絕對粗糙度的管子）紊流區(qū)的特性。對粗糙度的管子）紊流區(qū)的特性。lgRe52

15、022-3-24152022-3-24155.2.4 5.2.4 摩擦阻力系數(shù)的分析摩擦阻力系數(shù)的分析(2) (2) Analysis of Friction Resistance Coefficient 由于風(fēng)流在礦山井巷流動時(shí)，絕大多數(shù)屬于上述的第三由于風(fēng)流在礦山井巷流動時(shí)，絕大多數(shù)屬于上述的第三種情況（完全紊流），即種情況（完全紊流），即與與 Re無關(guān)，僅與巷道的粗糙無關(guān)，僅與巷道的粗糙度有關(guān)，而巷道的粗糙度在一定時(shí)間是不變的，所以可度有關(guān)，而巷道的粗糙度在一定時(shí)間是不變的，所以可以視為常數(shù)。由于空氣的密度變化不大，對于每一條巷以視為常數(shù)。由于空氣的密度變化不大，對于每一條巷道來說，在一

16、定時(shí)間內(nèi)，其長度、斷面、斷面周長以及道來說，在一定時(shí)間內(nèi)，其長度、斷面、斷面周長以及摩擦阻力系數(shù)摩擦阻力系數(shù)都是不變的已知數(shù)，所以都是不變的已知數(shù)，所以 也是不變的，可以用一個常數(shù)也是不變的，可以用一個常數(shù)Rf， （稱為（稱為摩擦風(fēng)阻摩擦風(fēng)阻）來）來表示，即表示，即 式（式（） ： （Ns2/m8）83SPLRf2022-3-24162022-3-24165.2.4 5.2.4 摩擦阻力系數(shù)的分析摩擦阻力系數(shù)的分析(3) (3) Analysis of Friction Resistance Coefficient 井巷的摩擦風(fēng)阻是反映井巷特點(diǎn)的重要參數(shù)，其大小由其井巷的摩擦風(fēng)阻是反映井巷特點(diǎn)

17、的重要參數(shù)，其大小由其本身的性質(zhì)（幾何尺寸和粗糙度）所決定，它與摩擦阻力本身的性質(zhì)（幾何尺寸和粗糙度）所決定，它與摩擦阻力的概念是不同的。將式（）代入式（），則有式（）的概念是不同的。將式（）代入式（），則有式（） （Pa） 上式表明，任一井巷的摩擦阻力等于該井巷的摩擦風(fēng)阻上式表明，任一井巷的摩擦阻力等于該井巷的摩擦風(fēng)阻與流過該井巷的風(fēng)量的平方的乘積。這就是礦井通風(fēng)的摩與流過該井巷的風(fēng)量的平方的乘積。這就是礦井通風(fēng)的摩擦阻力定律。（摩擦阻力通常占全礦通風(fēng)阻力的擦阻力定律。（摩擦阻力通常占全礦通風(fēng)阻力的80%）。）。2QRhff2022-3-24172022-3-24175.2.5 5.2.5

18、摩擦阻力系數(shù)摩擦阻力系數(shù)的確定的確定Decision Friction Resistance Coefficient 礦井摩擦阻力系數(shù)的確定有兩種途徑，一是查找專門的礦井摩擦阻力系數(shù)的確定有兩種途徑，一是查找專門的設(shè)計(jì)手冊選取；二是通過現(xiàn)場實(shí)測。由得設(shè)計(jì)手冊選??；二是通過現(xiàn)場實(shí)測。由得 得得 。只要測出上式的各項(xiàng)，即可以求出。只要測出上式的各項(xiàng)，即可以求出。與井與井巷長度無關(guān)，所以不必在巷道的全長進(jìn)行測定。巷長度無關(guān)，所以不必在巷道的全長進(jìn)行測定。的測定的測定是在當(dāng)?shù)亍?dāng)時(shí)的溫度、濕度測定的，而是在當(dāng)?shù)?、?dāng)時(shí)的溫度、濕度測定的，而是隨溫度、濕是隨溫度、濕度和氣壓而變化的。因此，在實(shí)測出度和氣壓

19、而變化的。因此，在實(shí)測出的同時(shí)，必須算出的同時(shí)，必須算出實(shí)際的空氣重率實(shí)際的空氣重率，然后，換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，然后，換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下 （3）的）的，即即 （Ns2/m4） 2vSPLhf2PLvShf2.12022-3-24182022-3-24185.3 5.3 局部阻力和正面阻力局部阻力和正面阻力Local Resistance and Head Resistance 5.3.1 局部阻力局部阻力 5.3.2 正面阻力正面阻力 2022-3-24192022-3-24195.3.1 5.3.1 局部阻力局部阻力 Local Resistance 風(fēng)流流經(jīng)任意巷道某些局部段（如斷面突然擴(kuò)風(fēng)流

20、流經(jīng)任意巷道某些局部段（如斷面突然擴(kuò)大、突然縮小，巷道拐彎、巷道分叉）時(shí)，由于大、突然縮小，巷道拐彎、巷道分叉）時(shí)，由于風(fēng)速的大小和方向發(fā)生變化，使風(fēng)流的能量造成風(fēng)速的大小和方向發(fā)生變化，使風(fēng)流的能量造成損失。這種能量損失稱為局部損失，導(dǎo)致這種局損失。這種能量損失稱為局部損失，導(dǎo)致這種局部損失的阻力稱局部阻力。部損失的阻力稱局部阻力。 1 突然擴(kuò)大的局部阻力突然擴(kuò)大的局部阻力 2 其他類型的局部阻力其他類型的局部阻力 2022-3-24202022-3-2420 突然擴(kuò)大的局部阻力（突然擴(kuò)大的局部阻力（1 1）Local Resistance by Sudden Expand 當(dāng)風(fēng)流由斷面當(dāng)風(fēng)

21、流由斷面1流至斷面流至斷面2時(shí)，風(fēng)時(shí)，風(fēng) 速急劇下降。根據(jù)水力學(xué)上的包達(dá)速急劇下降。根據(jù)水力學(xué)上的包達(dá) 卡諾定律，突然擴(kuò)大的能量損失卡諾定律，突然擴(kuò)大的能量損失 計(jì)算式為：計(jì)算式為：因?yàn)橐驗(yàn)镼=V1S1=V2S2，所以，所以 V1 / V2=S2 / S1。 S1 、S2 為風(fēng)速為為風(fēng)速為 V1 、 V2 處的巷道斷面的面積。則有：處的巷道斷面的面積。則有： 1 2212221vvhse2)1 ()1 (22122121221vssvvvhse2) 1() 1(22221222122vssvvvhse2022-3-24212022-3-2421 突然擴(kuò)大的局部阻力（突然擴(kuò)大的局部阻力（2 2）

22、 Local Resistance by Sudden Expand 由于具體條件下巷道斷面由于具體條件下巷道斷面S1 、S2均為已知，則可令均為已知，則可令 則有則有 或或 （Pa） 式中式中 和和 為突然擴(kuò)大的局部阻力系數(shù)。為突然擴(kuò)大的局部阻力系數(shù)。 2211)1(ssse2122)1(ssse2211vhsese2222vhsese1se2se2022-3-24222022-3-2422 其他類型的局部阻力（其他類型的局部阻力（1 1）Other Kinds of Local Resistance 由于礦井中產(chǎn)生局部阻力的類型很多，很難推導(dǎo)出一個由于礦井中產(chǎn)生局部阻力的類型很多，很難推導(dǎo)

23、出一個普遍使用的計(jì)算公式，通常認(rèn)為各種類型的局部阻力的差普遍使用的計(jì)算公式，通常認(rèn)為各種類型的局部阻力的差異主要反映在不同的局部阻力系數(shù)。所以參照上述突然擴(kuò)異主要反映在不同的局部阻力系數(shù)。所以參照上述突然擴(kuò)大時(shí)的局部阻力公式，可得局部阻力的普遍公式：大時(shí)的局部阻力公式，可得局部阻力的普遍公式： 和和 ，式中，式中 、 分別為與分別為與 風(fēng)流進(jìn)入局部區(qū)段之前風(fēng)流進(jìn)入局部區(qū)段之前的平均風(fēng)速的平均風(fēng)速V1 、 V2 相對應(yīng)的局部阻力系數(shù)，無因次。上兩相對應(yīng)的局部阻力系數(shù)，無因次。上兩式也可寫成：式也可寫成： 2211vhl2222vhl22112Qshl22222Qshl122022-3-24232

24、022-3-2423 其他類型的局部阻力（其他類型的局部阻力（2 2） Other Kinds of Local Resistance 因?yàn)樵诰唧w條件下，空氣密度、斷面積、局部阻力系數(shù)因?yàn)樵诰唧w條件下，空氣密度、斷面積、局部阻力系數(shù)都是確定不變的常數(shù)，所以局部風(fēng)阻可寫成：都是確定不變的常數(shù)，所以局部風(fēng)阻可寫成： （Ns2/m8） 因此，計(jì)算局部阻力的通式因此，計(jì)算局部阻力的通式 為式（）：為式（）： （Pa） 上式表明，局部阻力等于局部風(fēng)阻與風(fēng)量平方的乘積。上式表明，局部阻力等于局部風(fēng)阻與風(fēng)量平方的乘積。 局部阻力系數(shù)可以通過相關(guān)手冊查得，也可通過測定得出。局部阻力系數(shù)可以通過相關(guān)手冊查得，也

25、可通過測定得出。 22221122ssRl2QRhll2022-3-24242022-3-2424局部阻力系數(shù)測定方法局部阻力系數(shù)測定方法Measurement of Local Resistance Coefficient 測出兩斷面的通風(fēng)阻力測出兩斷面的通風(fēng)阻力h（全壓差），含局部阻力與（全壓差），含局部阻力與摩擦阻力；摩擦阻力； 按已知的按已知的，計(jì)算出，計(jì)算出 ； 計(jì)算計(jì)算 ; 測出溫度、氣壓以及測出溫度、氣壓以及V1 、 V2 ，算出，算出； 由由 ，或，或 ，求出，求出 ， 。 23QsPLhfflhhh2211vhl2222vhl122022-3-24252022-3-24255

26、.3.2 5.3.2 正面阻力（正面阻力（1 1）Head Resistance 井巷內(nèi)存在某些物體（如罐道梁，電機(jī)車、礦車等），當(dāng)井巷內(nèi)存在某些物體（如罐道梁，電機(jī)車、礦車等），當(dāng)空氣在井巷中流動時(shí)，只能在這些物體的周圍流過，使風(fēng)空氣在井巷中流動時(shí)，只能在這些物體的周圍流過，使風(fēng)流受到附加阻力的作用，這種附加阻力稱為正面阻力。流受到附加阻力的作用，這種附加阻力稱為正面阻力。 或或 （Pa） Sm正面阻力物體在垂直于風(fēng)流總方向上的投影面積；正面阻力物體在垂直于風(fēng)流總方向上的投影面積； Vm風(fēng)流通過剩余斷面時(shí)的平均風(fēng)速；風(fēng)流通過剩余斷面時(shí)的平均風(fēng)速；C正面阻力系數(shù)。正面阻力系數(shù)。22mmmcvs

27、ssch23)(2Qssschmmc2022-3-24262022-3-24265.3.2 5.3.2 正面阻力（正面阻力（2 2） Head Resistance 由于在具體條件下，由于在具體條件下，C C，S S，Sm Sm 均為常數(shù)，故可令正面風(fēng)均為常數(shù)，故可令正面風(fēng)阻：阻： （Ns2/m8） 則可得正面阻力公式為則可得正面阻力公式為 式（）：式（）： (Pa)(Pa) 上式表明正面阻力等于正面風(fēng)阻與風(fēng)量的平方的乘積。上式表明正面阻力等于正面風(fēng)阻與風(fēng)量的平方的乘積。正面阻力系數(shù)正面阻力系數(shù)的測定方法與局部阻力系數(shù)一樣。的測定方法與局部阻力系數(shù)一樣。 32()mCmcsRss2QRhCc2

28、022-3-24272022-3-24275.4 5.4 井巷通風(fēng)阻力小結(jié)井巷通風(fēng)阻力小結(jié)Summary of Mine Ventilation Resistance 摩擦阻力、局部阻力及正面阻力具有相似的形式，故可用摩擦阻力、局部阻力及正面阻力具有相似的形式，故可用下面的通式表示（式）：下面的通式表示（式）： 上式稱為礦井通風(fēng)阻力定律。它表明井巷的通風(fēng)阻力上式稱為礦井通風(fēng)阻力定律。它表明井巷的通風(fēng)阻力h等等于井巷的風(fēng)阻于井巷的風(fēng)阻R與流過該井巷的風(fēng)量與流過該井巷的風(fēng)量Q平方的乘積。由上平方的乘積。由上式可知，在風(fēng)量式可知，在風(fēng)量Q一定時(shí)，阻力一定時(shí)，阻力h與風(fēng)阻與風(fēng)阻R成正比。因此，成正比。

29、因此，井巷風(fēng)阻井巷風(fēng)阻R是反映井巷通風(fēng)難易程度的一個重要指標(biāo)。是反映井巷通風(fēng)難易程度的一個重要指標(biāo)。 如果井巷中，三種阻力都有，則井巷風(fēng)流的總阻力應(yīng)為如果井巷中，三種阻力都有，則井巷風(fēng)流的總阻力應(yīng)為它們?nèi)咧?，即它們?nèi)咧?，?式（）：式（）： 這就是通風(fēng)阻力疊加原則的數(shù)字表達(dá)式。這就是通風(fēng)阻力疊加原則的數(shù)字表達(dá)式。2RQh clfhhhh2022-3-24282022-3-24285.5 5.5 降低井巷通風(fēng)阻力的方法降低井巷通風(fēng)阻力的方法the Way for Reducing Mine Ventilation Resistance 5.5.1 降低摩擦阻力的方法降低摩擦阻力的方法 5

30、.5.2 降低局部阻力的方法降低局部阻力的方法 5.5.3 降低正面阻力的方法降低正面阻力的方法 2022-3-24292022-3-24295.5.1 5.5.1 降低摩擦阻力的方法（降低摩擦阻力的方法（1 1） the Way for Reducing Friction Ventilation Resistance 由前面討論的摩擦阻力計(jì)算式由前面討論的摩擦阻力計(jì)算式 可知可知，hf 與與、P、L、V2 成正比，成正比， 而與而與 S3 成反比。則降低摩擦阻力的方法為：成反比。則降低摩擦阻力的方法為： 1 增大井巷斷面增大井巷斷面S。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)其他參數(shù)不變的情況。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)其他參數(shù)不變

31、的情況下，斷面增大下，斷面增大33，摩擦阻力可減少，摩擦阻力可減少50。 2 采用兩條或多條巷道并聯(lián)。采用兩條或多條巷道并聯(lián)。 如圖示，總有如圖示，總有Rf串串 Rf并并。 23Qsplhf12122022-3-24302022-3-24305.5.1 5.5.1 降低摩擦阻力的方法（降低摩擦阻力的方法（2 2） the Way for Reducing Friction Ventilation Resistance 3 巷道斷面相同時(shí)，圓斷面的周長最小，拱形巷道斷面相同時(shí)，圓斷面的周長最小，拱形斷面次之，矩形、梯形斷面較大。條件許可時(shí)，斷面次之，矩形、梯形斷面較大。條件許可時(shí)，宜盡量采用周長

32、小斷面的形狀。宜盡量采用周長小斷面的形狀。 4 盡量縮短井下風(fēng)流的路線。必要時(shí)可采用分盡量縮短井下風(fēng)流的路線。必要時(shí)可采用分區(qū)通風(fēng)。區(qū)通風(fēng)。2022-3-24312022-3-24315.5.1 5.5.1 降低摩擦阻力的方法（降低摩擦阻力的方法（3 3） the Way for Reducing Friction Ventilation Resistance 5 盡量采用相對粗糙度小的支護(hù)形式。砌鏇巷盡量采用相對粗糙度小的支護(hù)形式。砌鏇巷道的道的值只有支架巷道的值只有支架巷道的30 40。服務(wù)年限長。服務(wù)年限長的主風(fēng)流應(yīng)盡量用砌鏇的支護(hù)形式。錨噴支護(hù)的的主風(fēng)流應(yīng)盡量用砌鏇的支護(hù)形式。錨噴支護(hù)

33、的巷道，應(yīng)盡量采用光面爆破工藝，使巷道的凹凸巷道，應(yīng)盡量采用光面爆破工藝，使巷道的凹凸度不大于度不大于50mm。 6 在條件允許的情況下降低風(fēng)速。在條件允許的情況下降低風(fēng)速。2022-3-24322022-3-24325.5.2 5.5.2 降低局部阻力的方法降低局部阻力的方法 the Way for Reducing Local Ventilation Resistance 1 將突然擴(kuò)大或突然縮小的井巷做成漸大或漸將突然擴(kuò)大或突然縮小的井巷做成漸大或漸縮的形狀?？s的形狀。 2 增設(shè)導(dǎo)風(fēng)板，降低局部阻力系數(shù)。增設(shè)導(dǎo)風(fēng)板，降低局部阻力系數(shù)。 3 井巷避免直角轉(zhuǎn)彎，轉(zhuǎn)彎處的內(nèi)外側(cè)要做成井巷避免直

34、角轉(zhuǎn)彎，轉(zhuǎn)彎處的內(nèi)外側(cè)要做成圓弧形。圓弧形。2022-3-24332022-3-24335.5.3 5.5.3 降低正面阻力的方法降低正面阻力的方法the Way for Reducing Head Ventilation Resistance 1 清除井巷內(nèi)的堆積物，主巷內(nèi)不能隨意停放清除井巷內(nèi)的堆積物，主巷內(nèi)不能隨意停放車輛、堆積木材或器材。車輛、堆積木材或器材。 2 將永久的正面阻力物體做成流線形（如罐道將永久的正面阻力物體做成流線形（如罐道木梁）。木梁）。2022-3-24342022-3-24345.6 5.6 等積孔與井巷風(fēng)阻特性曲線等積孔與井巷風(fēng)阻特性曲線the Hole wit

35、h the Same Resistance of Workings and Character Curve of Workings Resistance 5.6.1 井巷等積孔井巷等積孔 5.6.2 井巷風(fēng)阻特性曲線井巷風(fēng)阻特性曲線 2022-3-24352022-3-24355.6.1 5.6.1 井巷等積孔（井巷等積孔（1 1） the Hole with the Same Resistance of Workings 由前面的討論知道，井巷風(fēng)阻是反映礦井通風(fēng)由前面的討論知道，井巷風(fēng)阻是反映礦井通風(fēng)難易程度的一個指標(biāo)。但這個指標(biāo)很不形象，單難易程度的一個指標(biāo)。但這個指標(biāo)很不形象，單位又復(fù)雜

36、，不便于進(jìn)行礦井通風(fēng)難易程度的對比。位又復(fù)雜，不便于進(jìn)行礦井通風(fēng)難易程度的對比。因此，人們通過實(shí)驗(yàn)，又建立了另一種衡量通風(fēng)因此，人們通過實(shí)驗(yàn)，又建立了另一種衡量通風(fēng)阻力的指標(biāo)，叫等積孔。阻力的指標(biāo)，叫等積孔。 定義：與礦井風(fēng)阻值相當(dāng)?shù)睦硐肟卓诘拿娣e值，定義：與礦井風(fēng)阻值相當(dāng)?shù)睦硐肟卓诘拿娣e值，稱為等積孔。稱為等積孔。2022-3-24362022-3-24365.6.1 5.6.1 井巷等積孔（井巷等積孔（2 2） the Hole with the Same Resistance of Workings 如圖示，假設(shè)在薄壁上有一面積為如圖示，假設(shè)在薄壁上有一面積為A m2的孔口，當(dāng)孔口的孔口

37、，當(dāng)孔口通過的風(fēng)量等于流過井巷的風(fēng)量，而且孔口兩側(cè)的絕對靜通過的風(fēng)量等于流過井巷的風(fēng)量，而且孔口兩側(cè)的絕對靜壓差等于井巷的通風(fēng)阻力時(shí)，則孔口的面積稱為該井巷的壓差等于井巷的通風(fēng)阻力時(shí)，則孔口的面積稱為該井巷的等積孔。等積孔。 圖中圖中P1、P2為斷面為斷面1、2的絕對靜壓。的絕對靜壓。 取斷面離薄板左側(cè)足夠遠(yuǎn)（取斷面離薄板左側(cè)足夠遠(yuǎn)（V10處）。處）。 斷面取在孔口右側(cè)風(fēng)流收縮斷面最斷面取在孔口右側(cè)風(fēng)流收縮斷面最 小處（小處（ V2 = Vmax）。設(shè)在流動過程中）。設(shè)在流動過程中 無能量損失，則兩截面的能量方程式：無能量損失，則兩截面的能量方程式：P2v2P1v121A122022-3-24372022-3-24375.6.1 5.6.1 井巷等積孔（井