第一頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五第一節(jié)井巷斷面上的風(fēng)速分布第二節(jié)摩擦風(fēng)阻與阻力第三節(jié)局部風(fēng)阻與阻力第四節(jié)礦井總風(fēng)阻與礦井等積孔第五節(jié)降低礦井通風(fēng)阻力的措施2第二頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五1、上一章內(nèi)容回顧

1)、上次課所講的主要內(nèi)容

空氣的物理性：溫度、密度（比容）、重度(重率)、濕度(絕對(duì)濕度、相對(duì)濕度、含濕量)、壓力（壓強(qiáng)）、粘性、焓、風(fēng)流的點(diǎn)壓力及其相互關(guān)系、礦井通風(fēng)能量方程(空氣流動(dòng)連續(xù)性方程、單位質(zhì)量流量能量方程、單位體積流量能量方程)及通風(fēng)能量（壓力）坡度線。

2)、能解決的實(shí)際問(wèn)題

（1）密度的計(jì)算（2）點(diǎn)壓力的測(cè)定（3）礦井通風(fēng)阻力的計(jì)算（4）礦井能量壓力坡度線的畫法，從圖形上直觀地看出空氣在流動(dòng)過(guò)程中能量（壓力）沿程變化規(guī)律。（5）風(fēng)流方向的判斷3第三頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五2、本章的重點(diǎn)：井巷斷面的風(fēng)速分布，摩擦阻力系數(shù)、摩擦風(fēng)阻及阻力計(jì)算，尼古拉茲實(shí)驗(yàn)，礦井局部阻力系數(shù)、局部風(fēng)阻與阻力，礦井總風(fēng)阻與等積孔、降低礦井通風(fēng)阻力的措施。3、本章的難點(diǎn)：正確查算摩擦阻力系數(shù)α值正確計(jì)算局部阻力系數(shù)ξ值4、本章的思考題

(1)對(duì)于給定的井巷，摩擦風(fēng)阻Rf=const，為什么？

(2)摩擦阻力與摩擦風(fēng)阻有何不同？

(3)礦井風(fēng)量與摩擦阻力有何關(guān)系，從降低摩擦阻力的角度，應(yīng)如何控制風(fēng)量？局部阻力是如何產(chǎn)生的？

(4)目前所用等積孔的計(jì)算方法、分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)有什么不足之處？

(5)結(jié)合礦井實(shí)際，如何降低礦井通風(fēng)阻力？如何降低局部阻力？

(6)如何正確合理評(píng)價(jià)礦井通風(fēng)難易程度？4第四頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五第三章井巷通風(fēng)阻力當(dāng)空氣沿井巷運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于風(fēng)流的粘滯性和慣性以及井巷壁面等對(duì)風(fēng)流的阻滯、擾動(dòng)作用而形成通風(fēng)阻力，它是造成風(fēng)流能量損失的原因。井巷通風(fēng)阻力可分為兩類：摩擦阻力(也稱為沿程阻力)和局部阻力。第一節(jié)井巷斷面上風(fēng)速分布

一、風(fēng)流流態(tài)

1、管道流同一流體在同一管道中流動(dòng)時(shí)，不同的流速，會(huì)形成不同的流動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)流速較低時(shí)，流體質(zhì)點(diǎn)互不混雜，沿著與管軸平行的方向作層狀運(yùn)動(dòng)，稱為層流(或滯流)。當(dāng)流速較大時(shí)，流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度在大小和方向上都隨時(shí)發(fā)生變化，成為互相混雜的紊亂流動(dòng)，稱為紊流(或湍流)。

（１）雷諾數(shù)－Re

式中：平均流速v、管道直徑d和流體的運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)。當(dāng)空氣溫度為150C時(shí)，=14.4x10-6m2/s。5第五頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五雷諾實(shí)驗(yàn)示意圖實(shí)驗(yàn)表明：

Re≤2320

層流（下臨界雷諾數(shù)）

Re＞4000紊流（上臨界雷諾數(shù)）中間為過(guò)渡區(qū)。實(shí)際工程計(jì)算中，為簡(jiǎn)便起見(jiàn)，通常用Re=2300來(lái)判斷管路流動(dòng)的流態(tài)。

Re≤2300層流，Re＞2300紊流6第六頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五

（２）當(dāng)量直徑對(duì)于非圓形斷面的井巷，Re數(shù)中的管道直徑d應(yīng)以井巷斷面的當(dāng)量直徑de來(lái)表示：因此，非圓形斷面井巷的雷諾數(shù)可用下式表示：

對(duì)于不同形狀的井巷斷面，其周長(zhǎng)U與斷面積S的關(guān)系，可用下式表示：

式中：C—斷面形狀系數(shù)：梯形C=4.16；三心拱C=4.10；半圓拱C=3.84；圓形拱C=3.54

。

7第七頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五例：某梯形巷道，采用工字鋼支護(hù)，斷面S=9m2，巷道中風(fēng)量為Q=240m3/min，試判別風(fēng)流流態(tài)。解：

故巷道中風(fēng)流為紊流。例：巷道條件同前，求相應(yīng)于Re＝2300時(shí)的層流臨界風(fēng)速。

解：

《規(guī)程》規(guī)定，井巷中最低允許風(fēng)速為0.15m/s，由此可見(jiàn)，礦井內(nèi)所有通風(fēng)井巷中的風(fēng)流均呈紊流狀態(tài)。只有在采區(qū)冒落帶，煤巖柱裂隙中的漏風(fēng)風(fēng)流才有可能出現(xiàn)層流狀態(tài)，用孔隙介質(zhì)流來(lái)判斷。8第八頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五2、孔隙介質(zhì)流在采空區(qū)和煤層等多孔介質(zhì)中風(fēng)流的流態(tài)判別準(zhǔn)數(shù)為：式中：K—冒落帶滲流系數(shù)，m2；l—濾流帶粗糙度系數(shù)，m。

層流，Re≤0.25；紊流，Re＞2.5；過(guò)渡流0.25<Re<2.5二、井巷斷面上風(fēng)速分布（１）紊流脈動(dòng)和時(shí)均速度風(fēng)流中各點(diǎn)的流速、壓力等物理參數(shù)隨時(shí)間作不規(guī)則變化。瞬時(shí)速度vx隨時(shí)間τ的變化：其值雖然不斷變化，但在一足夠長(zhǎng)的時(shí)間段T內(nèi)，流速vx總是圍繞著某一平均值上下波動(dòng)。（脈動(dòng)現(xiàn)象）以時(shí)均風(fēng)速代替具有脈動(dòng)現(xiàn)象的真實(shí)風(fēng)速，井下空氣流動(dòng)可視為定常流。Tvxvxt9第九頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五(2）巷道風(fēng)速分布由于空氣的粘性和井巷壁面摩擦影響，井巷斷面上風(fēng)速分布是不均勻的。層流邊層：在貼近壁面處仍存在層流運(yùn)動(dòng)薄層，即層流邊層。其厚度δ隨Re增加而變薄，它的存在對(duì)流動(dòng)阻力、傳熱和傳質(zhì)過(guò)程有較大影響。在層流邊層以外，從巷壁向巷道軸心方向，風(fēng)速逐漸增大，呈拋物線分布。平均風(fēng)速：

式中：巷道通過(guò)風(fēng)量Q。則：Q＝V×Sδvvmaxvmax10第十頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五風(fēng)速分布系數(shù)：斷面上平均風(fēng)速v與最大風(fēng)速vmax的比值稱為風(fēng)速分布系數(shù)(速度場(chǎng)系數(shù))，用Kv表示：

巷壁愈光滑，Kv值愈大，即斷面上風(fēng)速分布愈均勻。

砌碹巷道，Kv=0.8～0.86；木棚支護(hù)巷道，Kv=0.68～0.82；無(wú)支護(hù)巷道，Kv=0.74～0.81。

實(shí)際中，由于受井巷斷面形狀和支護(hù)形式的影響，及局部阻力物的存在，最大風(fēng)流不一定在井巷的軸線上。風(fēng)速分布也不一定是有對(duì)稱性。11第十一頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五第二節(jié)摩擦風(fēng)阻與阻力一、摩擦阻力風(fēng)流在井巷中作沿程流動(dòng)時(shí)，由于流體層間的摩擦和流體與井巷壁面之間的摩擦所形成的阻力稱為摩擦阻力(也叫沿程阻力)。由流體力學(xué)可知，無(wú)論層流還是紊流，以風(fēng)流壓能損失來(lái)反映的摩擦阻力可用下式(達(dá)西定律)來(lái)計(jì)算：

Pa（非嚴(yán)格理論式）

λ—

無(wú)因次系數(shù)，即沿程阻力系數(shù)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)求得。

d—

圓形風(fēng)管直徑，非圓形管用當(dāng)量直徑。12第十二頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五1．尼古拉茲實(shí)驗(yàn)實(shí)際流體在流動(dòng)過(guò)程中，沿程能量損失一方面（內(nèi)因）取決于粘滯力和慣性力的比值，用雷諾數(shù)Re來(lái)衡量；另一方面（外因）是固體壁面對(duì)流體流動(dòng)的阻礙作用，故沿程能量損失又與管道長(zhǎng)度、斷面形狀及大小、壁面粗糙度有關(guān)。其中壁面粗糙度的影響通過(guò)λ值來(lái)反映。1932～1933年間，尼古拉茲把經(jīng)過(guò)篩分、粒徑為ε的砂粒均勻粘貼于管壁。砂粒的直徑ε就是管壁凸起的高度，稱為絕對(duì)糙度；絕對(duì)糙度ε與管道半徑r的比值ε/r稱為相對(duì)糙度。以水作為流動(dòng)介質(zhì)、對(duì)相對(duì)糙度分別為1/15、1/30.6、1/60、1/126、1/256、1/507六種不同的管道進(jìn)行試驗(yàn)研究。對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理，在對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上畫出λ與Re的關(guān)系曲線，如下圖所示。13第十三頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五Ⅳ區(qū)——紊流過(guò)渡區(qū)，即圖中Ⅳ所示區(qū)段。在這個(gè)區(qū)段內(nèi)，各種不同相對(duì)糙度的實(shí)驗(yàn)點(diǎn)各自分散呈一波狀曲線，λ值既與Re有關(guān)，也與ε/r有關(guān)。Ⅴ區(qū)——水力粗糙管區(qū)。在該區(qū)段，Re值較大，管內(nèi)液流的層流邊層已變得極薄，有ε>>δ，砂粒凸起高度幾乎全暴露在紊流核心中，故Re對(duì)λ值的影響極小，略去不計(jì)，相對(duì)糙度成為λ的唯一影響因素。故在該區(qū)段，λ與Re無(wú)關(guān)，而只與相對(duì)糙度有關(guān)。摩擦阻力與流速平方成正比，故稱為阻力平方區(qū)，尼古拉茲公式：

Ⅰ區(qū)——層流區(qū)。當(dāng)Re＜2320(即lgRe＜3.36)時(shí)，不論管道粗糙度如何，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果都集中分布于直線Ⅰ上。這表明λ與相對(duì)糙度ε/r無(wú)關(guān)，只與Re有關(guān)，且λ=64/Re。與相對(duì)粗糙度無(wú)關(guān)Ⅱ區(qū)——過(guò)渡流區(qū)。2320≤Re≤4000(即3.36≤lgRe≤3.6)，在此區(qū)間內(nèi)，不同相對(duì)糙度的管內(nèi)流體的流態(tài)由層流轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪鳌Ｋ械膶?shí)驗(yàn)點(diǎn)幾乎都集中在線段Ⅱ上。λ隨Re增大而增大，與相對(duì)糙度無(wú)明顯關(guān)系。Ⅲ區(qū)——水力光滑管區(qū)。在此區(qū)段內(nèi)，管內(nèi)流動(dòng)雖然都已處于紊流狀態(tài)(Re＞4000)，但在一定的雷諾數(shù)下，當(dāng)層流邊層的厚度δ大于管道的絕對(duì)糙度ε（稱為水力光滑管）時(shí)，其實(shí)驗(yàn)點(diǎn)均集中在直線Ⅲ上，表明λ與ε仍然無(wú)關(guān)，而只與Re有關(guān)。隨著Re的增大，相對(duì)糙度大的管道，實(shí)驗(yàn)點(diǎn)在較低Re時(shí)就偏離直線Ⅲ，而相對(duì)糙度小的管道要在Re較大時(shí)才偏離直線Ⅲ。結(jié)論分析：I區(qū)δε14第十四頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五2．層流摩擦阻力當(dāng)流體在圓形管道中作層流流動(dòng)時(shí)，從理論上可以導(dǎo)出摩擦阻力計(jì)算式：

∵μ=ρ·ν∴

可得圓管層流時(shí)的沿程阻力系數(shù)：古拉茲實(shí)驗(yàn)所得到的層流時(shí)λ與Re的關(guān)系，與理論分析得到的關(guān)系完全相同，理論與實(shí)驗(yàn)的正確性得到相互的驗(yàn)證。

層流摩擦阻力和平均流速的一次方成正比。3、紊流摩擦阻力

對(duì)于紊流運(yùn)動(dòng)，λ=f(Re，ε/r)，關(guān)系比較復(fù)雜。用當(dāng)量直徑de=4S/U代替d，代入阻力通式，則得到紊流狀態(tài)下井巷的摩擦阻力計(jì)算式：15第十五頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五二、摩擦阻力系數(shù)與摩擦風(fēng)阻1．摩擦阻力系數(shù)α

礦井中大多數(shù)通風(fēng)井巷風(fēng)流的Re值已進(jìn)入阻力平方區(qū)，λ值只與相對(duì)糙度有關(guān)，對(duì)于幾何尺寸和支護(hù)已定型的井巷，相對(duì)糙度一定，則λ可視為定值；在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下空氣密度ρ=1.2kg/m3。對(duì)上式，令：

α稱為摩擦阻力系數(shù)，單位為kg/m3或N.s2/m4。則得到紊流狀態(tài)下井巷的摩擦阻力計(jì)算式寫為：

通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)和實(shí)測(cè)所得的、在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（ρ0=1.2kg/m3）條件下的井巷的摩擦阻力系數(shù)，即所謂標(biāo)準(zhǔn)值α0值，見(jiàn)附錄五。當(dāng)井巷中空氣密度ρ≠1.2kg/m3時(shí)，其α值應(yīng)進(jìn)行修正：16第十六頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五由于井巷斷面大小、支護(hù)形式及支架規(guī)格的多樣性，不同井巷的相對(duì)糙度差別很大。對(duì)于砌碹和錨噴巷道，壁面租糙度可用尼古拉茲實(shí)驗(yàn)的相對(duì)糙度概念來(lái)比擬，只考慮橫斷面方向的相對(duì)糙度。但對(duì)于用木棚子、工字鋼、u型鋼和砼棚等支護(hù)的巷道，還要用支架間距(棚距)L與支拄的直徑或縱向厚度d。之比，即支架的縱口徑Δ來(lái)表示巷道的軸向相對(duì)糙度，這是因?yàn)椋?dāng)巷道橫斷面方向的相對(duì)糙度一定時(shí)，摩擦阻力系數(shù)隨縱口徑的不同而產(chǎn)生較大變化。17第十七頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五123456789101112131415681012141618v=6m/s;Re=146000v=14m/s;Re=34000018第十八頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五2．摩擦風(fēng)阻Rf

對(duì)于已給定的井巷，L、U、S都為已知數(shù)，故可把上式中的α、L、U、S歸結(jié)為一個(gè)參數(shù)Rf：

Rf稱為巷道的摩擦風(fēng)阻，其單位為：kg/m7或N.s2/m8。

Rf＝f(ρ,ε,S,U,L)

。在正常條件下當(dāng)某一段井巷中的空氣密度ρ一般變化不大時(shí)，可將Rf看作是反映井巷幾何特征的參數(shù)。則得到紊流狀態(tài)下井巷的摩擦阻力計(jì)算式寫為：此式就是完全紊流(進(jìn)入阻力平方區(qū))下的摩擦阻力定律。三、井巷摩擦阻力計(jì)算方法新建礦井：查表得α0αRfhf

生產(chǎn)礦井：hfRfαα0

19第十九頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五例某設(shè)計(jì)巷道為梯形斷面，S=8m2，L=1000m，采用工字鋼棚支護(hù)，支架截面高度d0=14cm，縱口徑Δ=5，計(jì)劃通過(guò)風(fēng)量Q=1200m3/min，預(yù)計(jì)巷道中空氣密度ρ=1.25kg/m3，求該段巷道的通風(fēng)阻力。解根據(jù)所給的d0、Δ、S值，由附錄5附表5-4查得:α0=284.2×10－4×0.88=0.025Ns2/m4斷面校正系數(shù)則：巷道實(shí)際摩擦阻力系數(shù)Ns2／m4巷道摩擦風(fēng)阻巷道摩擦阻力 20第二十頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五

《規(guī)程》：新井投產(chǎn)前必須進(jìn)行1次礦井通風(fēng)阻力測(cè)定，以后每3年至少進(jìn)行1次。礦井轉(zhuǎn)入新水平生產(chǎn)或改變一翼通風(fēng)系統(tǒng)后，必須重新進(jìn)行礦井通風(fēng)阻力測(cè)定。21第二十一頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五四、礦井通風(fēng)阻力測(cè)定

（一）測(cè)定路線的選擇原則：

①在所有并聯(lián)風(fēng)路中選擇風(fēng)量較大且通過(guò)回采工作面的主風(fēng)流風(fēng)路作為主測(cè)定路線；②選擇路線較長(zhǎng)且包括有較多井巷類型和支護(hù)形式的線路作為主測(cè)定線路；③選擇沿主風(fēng)流方向且便于測(cè)定工作順利進(jìn)行的線路作為主測(cè)定線路。同時(shí)，全礦系統(tǒng)通風(fēng)阻力測(cè)定，應(yīng)選擇風(fēng)量大、路線最長(zhǎng)的干線作為主要測(cè)量路線，然后再選取1-2個(gè)地段或分支路線，作為輔助性和校核測(cè)量結(jié)果用。22第二十二頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五（二）測(cè)點(diǎn)布置原則：1)測(cè)點(diǎn)間的壓差不應(yīng)小于1-2mmH20，不大于測(cè)壓儀器的量程；2)測(cè)點(diǎn)應(yīng)盡可能避免靠近井筒和主要風(fēng)門，以減小井筒提升和風(fēng)門開(kāi)啟的影響；3)井巷通風(fēng)阻力系數(shù)測(cè)定時(shí)，在風(fēng)流分支、匯合、轉(zhuǎn)彎、擴(kuò)大或縮小等局部阻力物前布置的測(cè)點(diǎn)，與局部阻力物的距離不得小于巷寬的3倍；在局部阻力物后時(shí)，不得小于巷寬的8－12倍；4)在風(fēng)流分支，匯合處或較大的集中漏風(fēng)點(diǎn)前后布置測(cè)點(diǎn)，以計(jì)算井巷風(fēng)阻；5)用氣壓計(jì)測(cè)定時(shí)，測(cè)點(diǎn)應(yīng)盡可能選在測(cè)量標(biāo)高點(diǎn)附近；6)測(cè)點(diǎn)沿風(fēng)流方向依次編號(hào)。23第二十三頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五（三）所需儀器儀表：精密氣壓計(jì)2-3臺(tái)壓差高、中、微速風(fēng)表各1塊風(fēng)速秒表1塊風(fēng)速濕度計(jì)1臺(tái)干、濕球溫度皮尺(20-30m)1個(gè)巷道斷面機(jī)械表2-3塊測(cè)定時(shí)間

24第二十四頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五（四）測(cè)定方法：全礦井通風(fēng)阻力測(cè)定常用的方法有兩種：一是壓差計(jì)法；二是氣壓計(jì)法。一般來(lái)說(shuō)，測(cè)定范圍大時(shí)，首選氣壓計(jì)法，次選壓差計(jì)法；測(cè)定范圍小時(shí)，可選壓差計(jì)法；25第二十五頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五1、壓差計(jì)法用壓差計(jì)法測(cè)定通風(fēng)阻力的實(shí)質(zhì)是測(cè)量風(fēng)流兩點(diǎn)間的勢(shì)能差和動(dòng)壓差，計(jì)算出兩測(cè)點(diǎn)間的通風(fēng)阻力。其中：右側(cè)的第二項(xiàng)為動(dòng)壓差，通過(guò)測(cè)定１、２兩斷面的風(fēng)速、大氣壓、干濕球溫度，即可計(jì)算出它們的值。第一項(xiàng)和第三項(xiàng)之和稱為勢(shì)能差，需通過(guò)實(shí)際測(cè)定。

1）布置方式及連接方法＋－＋－z1z2１２２１26第二十六頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五２）阻力計(jì)算壓差計(jì)“＋”感受的壓力：壓差計(jì)“－”感受的壓力：

故壓差計(jì)所示測(cè)值：設(shè)且與1、2斷面間巷道中空氣平均密度相等，則：式中：Z12為1、2斷面高差，h值即為1、2兩斷面壓能與位能和的差值。根據(jù)能量方程，則1、2巷道段的通風(fēng)阻力hR12為：

把壓差計(jì)放在1、2斷面之間，測(cè)值是否變化？27第二十七頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五2、氣壓計(jì)法由能量方程：hR12=(P1-P2)+(1v12/2-2v22/2)+m12gZ12

用精密氣壓計(jì)分別測(cè)得1，2斷面的靜壓P1，P2

用干濕球溫度計(jì)測(cè)得t1,t2,t1’,t2’,和1,2，進(jìn)而計(jì)算1，2

用風(fēng)表測(cè)定1，2斷面的風(fēng)速v1,v2。m12——1，2斷面的平均密度，若高差不大，就用算術(shù)平均值，若高差大，則有加權(quán)平均值；

Z12——1，2斷面高差，從采掘工程平面圖查得。28第二十八頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五測(cè)試方法：

(1)兩點(diǎn)同時(shí)法在一條分支巷道的兩端用兩臺(tái)精密氣壓計(jì)同時(shí)讀數(shù)，從而減少了因氣壓波動(dòng)、罐籠提升、礦車運(yùn)行和風(fēng)門啟閉等動(dòng)態(tài)因素的影響，提高了測(cè)定數(shù)據(jù)的可靠性，適用于測(cè)定時(shí)間長(zhǎng)、要求精度高、礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜的礦井。

(2)基點(diǎn)法一臺(tái)儀器(作為基準(zhǔn)儀)在井底車場(chǎng)監(jiān)視大氣壓變化，另一臺(tái)儀器到各個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行讀數(shù)，根據(jù)基點(diǎn)的儀器讀值進(jìn)行修正。適用于測(cè)定時(shí)間短、礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)單的礦井。

計(jì)算公式：

hR12=(P1-P2)+P12+(1v12/2-2v22/2)+m12gZ1229第二十九頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五（五）數(shù)據(jù)計(jì)算與整理1、井巷斷面尺寸計(jì)算方法1）梯形：S=H×Bm2 U=4.16 m2）半圓拱：

S=B（H-0.11B）

U=2H+1.57B=3.84 3）三心拱：

S=B（h+0.26B）H-斷面中高h(yuǎn)-斷面壁高

U=4.10 B-斷面中寬30第三十頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五2、空氣密度計(jì)算方法31第三十一頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五3、測(cè)點(diǎn)風(fēng)速風(fēng)量計(jì)算方法1)、風(fēng)表校正公式：

V真

=aV表

+b

式中： V真——表測(cè)風(fēng)速，m/s；

V表——表讀數(shù)，格/s；

a，b——校正系數(shù)。32第三十二頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五井巷實(shí)際風(fēng)速：

V實(shí)

=k·V真

式中： V實(shí)——實(shí)際風(fēng)速，m/s；

V真

——表測(cè)風(fēng)速，m/s；

K——測(cè)風(fēng)方法校正系數(shù)；

式中：S——實(shí)測(cè)巷道斷面，m2；

c——常數(shù)，正常取0.4，巷中有皮帶時(shí)取0.8。Q=V實(shí)·S

33第三十三頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五4、測(cè)段位壓差及礦井自然風(fēng)壓計(jì)算方法測(cè)定段m-n間的位壓差計(jì)算：礦井自然風(fēng)壓計(jì)算：34第三十四頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五5、通風(fēng)阻力計(jì)算方法兩測(cè)點(diǎn)m-n間的通風(fēng)阻力h阻mn為：

h阻mn=ΔhS+ΔhZ+ΔhV

式中：h阻mn——兩測(cè)點(diǎn)m-n間的通風(fēng)阻力，Pa；

ΔhS——兩測(cè)點(diǎn)m-n間的靜壓差，Pa；

ΔhV——兩測(cè)點(diǎn)m,n間的動(dòng)壓差，Pa；35第三十五頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五主測(cè)路線上的礦井通風(fēng)總阻力為：

h阻測(cè)

=∑h阻mn

36第三十六頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五6、巷道風(fēng)阻值計(jì)算方法巷道風(fēng)阻值由下式計(jì)算：式中：Rmn——巷道實(shí)測(cè)風(fēng)阻值，NS2/m8；

hmn——實(shí)測(cè)巷道m(xù)n段的通風(fēng)阻力，Pa；

Qnm——通過(guò)巷道的平均風(fēng)量，m3/s。37第三十七頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五7、巷道摩擦阻力系數(shù)計(jì)算方法對(duì)于實(shí)測(cè)巷道的摩擦阻力系數(shù)由下式計(jì)算同時(shí)為便于與同類巷道相互比較，以及作為新區(qū)通風(fēng)設(shè)計(jì)的參考依據(jù)，需要將實(shí)測(cè)的α換算為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的值，其換算公式如下所示：38第三十八頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五五、阻力測(cè)定精度的評(píng)價(jià)主測(cè)路線實(shí)測(cè)礦井通風(fēng)總阻力：

h阻測(cè)

=∑h阻mn

主測(cè)路線實(shí)測(cè)阻力的相對(duì)誤差：39第三十九頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五一般礦井均為抽出式通風(fēng)，根據(jù)礦井通風(fēng)阻力與通風(fēng)機(jī)裝置壓力關(guān)系，由風(fēng)機(jī)房水柱計(jì)讀數(shù)推算的礦井通風(fēng)阻力h阻j為：

h阻j=HS+HN=hS2-hV2+HN

式中：HS——通風(fēng)機(jī)裝置的靜壓，Pa；

HN——礦井自然風(fēng)壓，Pa；

hS2——風(fēng)機(jī)房靜壓儀（U型水柱計(jì)）讀數(shù)，Pa；

hV2——風(fēng)峒中傳壓管處斷面上的速壓，Pa。40第四十頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五第三節(jié)局部風(fēng)阻與阻力由于井巷斷面、方向變化以及分岔或匯合等原因，使均勻流動(dòng)在局部地區(qū)受到影響而破壞，從而引起風(fēng)流速度場(chǎng)分布變化和產(chǎn)生渦流等，造成風(fēng)流的能量損失，這種阻力稱為局部阻力。由于局部阻力所產(chǎn)生風(fēng)流速度場(chǎng)分布的變化比較復(fù)雜性，對(duì)局部阻力的計(jì)算一般采用經(jīng)驗(yàn)公式。一、局部阻力及其計(jì)算和摩擦阻力類似，局部阻力hl一般也用動(dòng)壓的倍數(shù)來(lái)表示：

式中：ξ——局部阻力系數(shù)，無(wú)因次。

計(jì)算局部阻力，關(guān)鍵是局部阻力系數(shù)確定，因v=Q/S,當(dāng)ξ確定后，便可用

41第四十一頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五1)層流實(shí)驗(yàn)表明：在層流條件下，流體經(jīng)過(guò)局部阻力物后，仍保持層流，局部阻力仍是由流層之間的粘性切應(yīng)力引起的，只是由于邊壁變化；使流速重新分布，加強(qiáng)了相鄰流層間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，而增加了局部能量損失。此時(shí)，局部阻力系數(shù)與Re成反比，即：式中：B――因局部阻力物形式不同而異的常數(shù)。2)紊流局部阻力物影響而仍能保持層流者，只有在Re<2000時(shí)才有可能，在礦井通風(fēng)井巷中的很少見(jiàn)的，所以重點(diǎn)討論紊流時(shí)產(chǎn)生局部阻力。為了探討局部阻力成因，現(xiàn)分析幾種典型局部阻力物附近的流動(dòng)情況。42第四十二頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五幾種常見(jiàn)的局部阻力產(chǎn)生的類型：１、突變紊流通過(guò)突變部分時(shí)，由于慣性作用，出現(xiàn)主流與邊壁脫離的現(xiàn)象，在主流與邊壁之間形成渦漩區(qū)，從而增加能量損失。２、漸變

漸擴(kuò)段主要是由于沿流動(dòng)方向出現(xiàn)減速增壓現(xiàn)象，在邊壁附近產(chǎn)生渦漩。因?yàn)閂hvp

，壓差的作用方向與流動(dòng)方向相反，使邊壁附近，流速本來(lái)就小，趨于0,在這些地方主流與邊壁面脫離，出現(xiàn)與主流相反的流動(dòng)，渦漩。

漸縮段?

43第四十三頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五３、轉(zhuǎn)彎處流體質(zhì)點(diǎn)在轉(zhuǎn)彎處受到離心力作用，在外側(cè)出現(xiàn)減速增壓，出現(xiàn)渦漩。４、分岔與會(huì)合上述的綜合?！嗑植孔枇Φ漠a(chǎn)生主要是與渦漩區(qū)有關(guān)，渦漩區(qū)愈大，能量損失愈多，局部阻力愈大。44第四十四頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五二、局部阻力系數(shù)和局部風(fēng)阻(一)局部阻力系數(shù)ξ

紊流局部阻力系數(shù)ξ一般主要取決于局部阻力物的形狀，而邊壁的粗糙程度為次要因素。1．突然擴(kuò)大或式中：v1、v2——分別為小斷面和大斷面的平均流速，m/s；

S1、S2——分別為小斷面和大斷面的面積，m；

ρ——空氣平均密度，kg/m3。對(duì)于粗糙度較大的井巷，可進(jìn)行修正

45第四十五頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五2．突然縮小對(duì)應(yīng)于小斷面的動(dòng)壓，ξ值可按下式計(jì)算：3．逐漸擴(kuò)大逐漸擴(kuò)大的局部阻力比突然擴(kuò)大小得多，其能量損失可認(rèn)為由摩擦損失和擴(kuò)張損失（蝸旋區(qū)和速度分布改變）兩部分組成。漸擴(kuò)段：θ

摩擦損失擴(kuò)張損失5°~8°能量損失最小。當(dāng)θ

＜20°時(shí)，漸擴(kuò)段的局部阻力系數(shù)ξ可用下式求算：式中α—風(fēng)道的摩擦阻力系數(shù)，Ns2/m4；

n—風(fēng)道大、小斷面積之比，即Ｓ2／Ｓ1；

θ—擴(kuò)張角。46第四十六頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五4．轉(zhuǎn)彎巷道轉(zhuǎn)彎時(shí)的局部阻力系數(shù)(考慮巷道粗糙程度)可按下式計(jì)算：當(dāng)巷高與巷寬之比H/b=0.2～1.0

時(shí)，當(dāng)H/b=1～2.5

時(shí)

式中ξ0——假定邊壁完全光滑時(shí)，90°轉(zhuǎn)彎的局部阻力系數(shù)，其值見(jiàn)表3-3-1；

α——巷道的摩擦阻力系數(shù)，N.s2/m4；

β——巷道轉(zhuǎn)彎角度影響系數(shù)，見(jiàn)表3-3-2。書例。47第四十七頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五5．風(fēng)流分叉與匯合1)風(fēng)流分叉典型的分叉巷道如圖所示，1～2段的局部阻力hl１～2和1～3段的局部阻力hl１～3分別用下式計(jì)算：2)風(fēng)流匯合如圖所示，1～3段和2～3段的局部阻力hl１～3、hl2～3分別按下式計(jì)算：

式中：罐籠、礦車正面阻力１３２θ1θ2θ2θ3123粗糙度影響系數(shù)表3-3-348第四十八頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五(二)局部風(fēng)阻在局部阻力計(jì)算式中，

令則有：

式中Rl稱為局部風(fēng)阻，其單位為N.s2/m8或kg/m7。此式表明，在紊流條件下局部阻力也與風(fēng)量的平方成正比。49第四十九頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四節(jié)礦井總風(fēng)阻與礦井等積孔

一、井巷阻力特性在紊流條件下，摩擦阻力和局部阻力均與風(fēng)量的平方成正比。故可寫成一般形式：h＝RQ2Pa。對(duì)于特定井巷，R為定值。用縱坐標(biāo)表示通風(fēng)阻力(或壓力)，橫坐標(biāo)表示通過(guò)風(fēng)量，當(dāng)風(fēng)阻為R時(shí)，則每一風(fēng)量Qi值，便有一阻力hi值與之對(duì)應(yīng)，根據(jù)坐標(biāo)點(diǎn)（Qi,hi）即可畫出一條拋物線。這條曲線就叫該井巷的阻力特性曲線。風(fēng)阻R越大，曲線越陡。０QhR50第五十頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五二、礦井總風(fēng)阻

從入風(fēng)井口到主要通風(fēng)機(jī)入口，把順序連接的各段井巷的通風(fēng)阻力累加起來(lái)，就得到礦井通風(fēng)總阻力hRm，這就是井巷通風(fēng)阻力的疊加原則。已知礦井通風(fēng)總阻力hRm和礦井總風(fēng)量Q，即可求得礦井總風(fēng)阻：

N.s2/m8

Rm是反映礦井通風(fēng)難易程度的一個(gè)指標(biāo)。Rm越大，礦井通風(fēng)越困難；三、礦井等積孔用礦井總風(fēng)阻表示礦井通風(fēng)難易程度，不夠形象，且單位復(fù)雜。我國(guó)常用礦井等積孔作為衡量礦井通風(fēng)難易程度的指標(biāo)。假定在無(wú)限空間有一薄壁，在薄壁上開(kāi)一面積為

A(m2)的孔口。當(dāng)孔口通過(guò)的風(fēng)量等于礦井風(fēng)量，且孔口兩側(cè)的風(fēng)壓差等于礦井通風(fēng)阻力時(shí)，則孔口面積A稱為該礦井的等積孔。AIIIP2,v2P1,v151第五十一頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五設(shè)風(fēng)流從I(無(wú)限遠(yuǎn)處v=0)→II（最小斷面處），且無(wú)能量損失，則有：得：風(fēng)流收縮處斷面面積A2與孔口面積A之比稱為收縮系數(shù)φ，由水力學(xué)可知，一般φ=0.65，故A2=0.65A。則v2＝Q/A2=Q/0.65A，代入上式后并整理得：取ρ=1.2kg/m3，則：因Rm=hＲm／Ｑ2，故有

由此可見(jiàn)，A是Rm的函數(shù)，故可以表示礦井通風(fēng)的難易程度。表3-4-1。AIIIP2,v2P1,v1礦井等積孔的計(jì)算：A252第五十二頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五表3-4-1礦井通風(fēng)難易程度分級(jí)礦井通風(fēng)難易程度礦井總風(fēng)阻Rm/Ns2m-8等積孔A/m2容易<0.355>2中等0.355~1.4201~2困難>1.420<153第五十三頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五礦井等積孔分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：歐州共同體提出：礦井產(chǎn)量T＞150萬(wàn)t/a的礦井，必須滿足A＞5m2；礦井產(chǎn)量T在60～150萬(wàn)t/a的礦井，必須滿足A在4～5m2；礦井產(chǎn)量T＜60萬(wàn)t/a的礦井，必須滿足A在3～4m2。美國(guó)規(guī)定：低瓦斯礦井：A=25～40英尺2(2.32～3.72m2)；高瓦斯礦井：A=40～90英尺2(3.72～8.36m2)。1米=3.28英尺

我國(guó)按等積孔大小確定礦井通風(fēng)難易程度的標(biāo)準(zhǔn)為：A＜1m2，通風(fēng)困難；A＞2m2，通風(fēng)容易。

54第五十四頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五例題3-7某礦井為中央式通風(fēng)系統(tǒng)，測(cè)得礦井通風(fēng)總阻力hRm=2800Pa，礦井總風(fēng)量Q=70m3/s，求礦井總風(fēng)阻Rm和等積孔A，評(píng)價(jià)其通風(fēng)難易程度。解對(duì)照表3-4-1可知，該礦通風(fēng)難易程度屬中等。1、對(duì)于多風(fēng)機(jī)工作的礦井，應(yīng)根據(jù)各主要通風(fēng)機(jī)工作系統(tǒng)的通風(fēng)阻力和風(fēng)量，分別計(jì)算各主要通風(fēng)機(jī)所擔(dān)負(fù)系統(tǒng)的等積孔，進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。2、必須指出，表3-4-1所列衡量礦井通風(fēng)難易程度的等積孔值，是1873年繆爾格(Murgue)根據(jù)當(dāng)時(shí)的生產(chǎn)情況提出的，一直沿用至今。由于現(xiàn)代的礦井規(guī)模、開(kāi)采方法、機(jī)械化程度和通風(fēng)機(jī)能力等較以前已有很大的發(fā)展和提高，表中的數(shù)據(jù)對(duì)小型礦井還有一定的參考價(jià)值，對(duì)大型礦井或多風(fēng)機(jī)通風(fēng)系統(tǒng)的礦井，衡量通風(fēng)難易程度的指標(biāo)還有待研究。55第五十五頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期五一般來(lái)說(shuō)，如果礦井等積孔