10第一章礦井通風根本理論風壓力，為主通風機的學習奠定根底。第一節(jié)礦井通風一、礦井空氣(C02 2 20.03%0.94%。地面空氣進入礦井后即稱為礦井空氣。削減、氮氣和二氧化碳含量增高、混入有害氣體和礦塵,且溫度、濕度和壓力均有所變化,但礦井空氣的主要成分仍舊是氧氣、氮氣和二氧化碳。一般來說井巷中用風地點以前、受污染程度較輕的進風巷道內(nèi)的空氣，稱為穎空氣；用風地點以后，受污染程度較重的回風巷道內(nèi)的空氣，稱為污濁空氣。見有害氣體有：一氧化碳、二氧化氮、二氧化硫、硫化氫、氨氣、甲烷等。20%,0.75%。二、礦井通風良好的工作環(huán)境，保障作業(yè)人員的身體安康和安全。最終排出礦井的全過程為礦井通風。保證礦井空氣的質(zhì)量符合要求。礦井通風系統(tǒng)的根本任務是：持續(xù)供給井下足夠的穎空氣，滿足人員對氧氣的需要。沖淡井下有毒有害氣體和粉塵，保證安全生產(chǎn)。調(diào)整井下氣候，制造良好的工作環(huán)境。其次節(jié)礦井通風系統(tǒng)礦井通風系統(tǒng)是礦井通風方法、通風方式和通風網(wǎng)絡的總稱。一、通風方法礦井通風方法是指主要通風機的工作方法，包括抽出式、壓入式、混合式。1-1壓入式：也稱正壓式，將主要通風機安設在進風井井口四周,并用風硐和進風井筒連接,意一點的壓力都高于大氣壓力。上比較簡單,應用很少。東灘煤礦主通風機工作方法為抽出式。二、通風方式按進回風巷在井田位置不同，通風系統(tǒng)分為中心式、對角式、區(qū)域式和混合式。中心分列式。對角式。混合式：油上述諸種方式混合組成。〔副井〕位于井田中心，西、北風井兩個回風井，位于井田兩翼〔沿傾斜方向的淺部〕。圖1-2 兩翼對角式通風三、通風網(wǎng)絡1-3。3串聯(lián)通風的特點是：所串聯(lián)的井巷越多，通風阻力越大。22時，叫并聯(lián)通風。并聯(lián)通風的特點是：并聯(lián)的井巷越多，各井巷分得的風量越少；并聯(lián)網(wǎng)絡的總阻力比并聯(lián)的任一條井巷通風阻力都小；圖1-3 某礦井通風網(wǎng)絡圖1-3 某礦井通風網(wǎng)絡一、礦井通風阻力作用而形成通風阻力，它是造成風流能量損失的緣由。井巷通風阻力可分為兩類，摩擦阻力〔也稱沿程阻力〕和局部阻力。1、摩擦阻力與風阻成的阻力稱為摩擦阻力〔也稱沿程阻力〕?！?立方米的能量損失h〔Pa〕f以動壓的倍數(shù)來表示：h f

Lv2d 2L為風道長度，md為風道的當量直徑，mv為斷面平均速度，m/S為空氣密度，kg/m3為無因次系數(shù)，其值通過試驗獲得。在礦井中大多數(shù)通風井巷風流完全處于紊流狀態(tài)，完全紊流下的摩擦阻力定律：h RQ2f fRf

稱為摩擦風阻，阻力hf

與風量Q的平方成正比。2、局部阻力與風阻損失，這種阻力稱為局部阻力。局部阻力在紊流條件下也與風量的平衡成正比：hRQ2l l式中Rl

稱為局部風阻，局部阻力hl

也與風量Q的平方成正比。3、礦井總風阻與等積孔在礦井通風系統(tǒng)中，地面大氣從進風井進入井下，沿井巷流淌，直到從主通風機出口再排到地面大氣中，要抑制各段井巷的通風阻力。從進風井到主通風機入口，把挨次連接h，這是井巷通風阻力的疊加原則。因在紊流條件下，摩擦阻力與局部阻力均與風量的平方成正比，可得：hRQ2Rh也與風量QR反響礦井通風難易程度，總風阻越大礦井通風越困難，反之則簡潔。用礦井總風阻來表示礦井通風難易程度不夠形象，且單位簡單，因此我國煤礦常用礦井等積孔作為衡量礦井通風難以程度的指標。1-4，A〔m2〕的孔，當孔口通過風量等于礦井風量，而且孔口兩側的風壓差等于礦井通風阻力時，則孔口面積稱為該礦井的等積孔。圖1-4 等積孔在孔口左側距孔口足夠遠處I面，風速v為0，在孔口右側風流收縮斷面最小處II面，1該處風速v最大，假設在流淌過程中無能量損失，可得：22pv2p21 1 2

v22 2hpp v21 2 2 2由于II面面積為A孔的0.65倍，可得：0.652hA0.652h

v 2h2h1 0.652R0.652RR

，式中取1.2kg/m3。2時為通風簡潔，大于1小于2時為通風中等，1時為通風困難。東灘煤礦2023年數(shù)據(jù)，西風井葉片角度27度，西風井等積孔為5.17，礦井等積孔為9.37，屬通風簡潔礦井。三、礦井通風動力種抑制通風阻力的能量或壓力加通風動力。自然風壓和通風機風壓均是礦井通風動力。1、自然通風圖1-5自然風壓通風，如圖1-5為一簡化自然風壓通風系統(tǒng)，從0到5為一個閉環(huán)。冬季，0-1-2氣柱溫度低，差的閉合回路中，氣柱有溫差或密度差，就會形成自然通風，自然風壓計算：H (N 1

)gZ，式中2 1

為平均密度。度等因素的影響。溫差是主要影響因素，空氣成分與濕度影響較小。溫差，從而有肯定的自然風壓起作用。2、礦井機械通風井必需承受機械通風。礦井機械通風的主要動力是通風機。通風機是礦井的肺臟。礦用通風機按其效勞范圍可分為三種：：效勞于全礦井或礦井的某一翼。關心通風機：效勞于礦井網(wǎng)絡的某一分支〔采區(qū)或工作面〕，幫助主要通風機通風，保證該分支風量。：效勞于獨頭掘進巷道等局部地區(qū)。第四節(jié)礦井通風壓力一、大氣壓力的不同，形成了有的地方氣壓高，有的地方氣壓低?？諝馐菑臍鈮焊叩牡胤搅飨驓鈮旱偷牡胤?，氣壓的凹凸差就是引起空氣流淌的緣由。這種空氣流淌的現(xiàn)象就是風流。在一條水平巷道的兩端，假設空氣壓力不同，就會產(chǎn)生風流。但在傾斜及垂直巷道條件。礦井通風是借助于通風機壓力驅(qū)動空氣流淌，供給井下通風空間足夠的風量。1=760=10.336=101.325kPa通風機的壓力，是利用水柱高度差表示的，稱為毫米水柱 二、礦井通風壓力1、礦井風流的點壓力

。2以，空氣中某一點的靜壓在各個方向都相等。靜壓有確定靜壓與相對靜壓之分。確定靜壓是以真空狀態(tài)為零點計算的壓力。礦井通風中常使用的靜壓一般是相對壓力，就是以當?shù)卮髿鈮毫橛嬎慊鶞实撵o壓差。這個差值往往是由于通風機械或某種自然力所造成的。因而，相對靜壓所表示的不是該點壓力的真的大小與風流的運動速度有關。只有運動的風流才有動壓，靜止的空氣沒有動壓，并切動壓永久是大于零的值。2、礦井風流的壓差圖1-6 用U型管表示壓差圖1-6中，a,b,c三個U型管的水柱變化現(xiàn)象，用以表示壓差。三、主通風機壓力圖1-7 礦井通風機壓力1、風機風流壓力如圖1-7，風機進風側裝了3個U型水柱計，自左至右依次所測的參數(shù)為：第一個水柱計所測的參數(shù)為風機入口靜壓，靜壓的數(shù)值為H1，為負壓。其次個水柱計所測的參數(shù)為風機入口全壓，全壓的數(shù)值為H2，因測得的值是低于大氣壓力的，故也稱之為負壓。由上述兩個水柱計的表達可知：風機的負壓有兩個：負靜壓和負全壓。人們習慣上所稱的風機負壓僅指風機的負靜壓。第三個水柱計所測的參數(shù)為風機入口動壓，速壓的數(shù)值為H3，為全壓與靜壓差值，動壓肯定為為正壓。1-7，3U柱計所測的參數(shù)為風機出口靜壓，靜壓的數(shù)值為H4，為正壓。其次個水柱計所測的參數(shù)為風機出口全壓，全壓的數(shù)值為H5，因此測得的值是高于大氣壓力的，故也稱之為正壓。由上述兩個水柱計的表達可知：風機的正壓也有兩個：正靜壓和正全壓。人們習慣上所稱的風機正H6為全壓與靜壓差值，動壓肯定為為正壓。2、風機負壓與風機正壓在風機入口側測得的靜壓為風機負壓。在風機出口側測得的靜壓為風機正壓。3、風機靜壓靜壓，通風機靜壓是風機運轉時產(chǎn)生的抑制管網(wǎng)通風阻力的風壓，其值由下式計算：H hHs t 2Hs4、風機全壓

為通風機靜壓，ht

為風機入口全壓。全壓之差，其值由下式計算：H H ht s v

H H2 6Ht下式計算：

為通風機全壓，hv

為風機出口動壓機風機出口的動能，假設有外接集中器，則按H H ht s v

H h h2 vd Rdhvd

為外接集中器出口動壓，hRd

為外接集中器風阻。5、通風阻力依據(jù)伯努利方程，可得出礦井風阻計算公式：HN三、皮托管

h RQ2H HR s NH.皮托制造而得名。1、皮托管構造圖1-7 皮托管構造圖在皮托管頭部迎流方向開有一個小孔稱為全壓孔；在距頭部肯定距離處開有假設干垂直于流體流向的靜壓孔，各靜壓孔所測靜壓在均壓室均壓后輸出；1-7。2、皮托管測速原理1依據(jù)伯努利方程，pgh v2c，其中c為常數(shù)，可知：21p2v2、勢能gh。速度增加，靜壓將減??；反之，流淌速度減小，靜壓將增加，但流體的靜壓和動壓之和全壓始終保持不變：1p2

v2

c-gh=p全因此可進一步推導出流淌速度公式：2p動2p動皮托管的測速原理，如圖-8。圖1-8 皮托