1、第三章 井巷通風(fēng)阻力,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,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)際問題 （1）密度的計(jì)算 （2）點(diǎn)壓力的測定 （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

2、在流動(dòng)過程中能量（壓力）沿程變化規(guī)律。 （5）風(fēng)流方向的判斷,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)值 正確計(jì)算局部阻力系數(shù)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

3、？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？,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)。 （）雷諾數(shù)Re 式中

4、：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)，,=14.4x10-6 m2/s。,雷諾實(shí)驗(yàn)示意圖,實(shí)驗(yàn)表明： Re2320 層流（下臨界雷諾數(shù)） Re4000 紊流（上臨界雷諾數(shù)） 中間為過渡區(qū)。 實(shí)際工程計(jì)算中，為簡便起見，通常用Re=2300來判斷管路流動(dòng)的流態(tài)。 Re2300 層流， Re2300 紊流,（）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=4.1

5、0；半圓拱C=3.84；圓形拱C=3.54 。,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Re2300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，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)流來判斷。,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，Re0.25； 紊流，Re2.5； 過渡流 0.2

6、5Re2.5 二、井巷斷面上風(fēng)速分布 （）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,瞬時(shí)速度 vx 隨時(shí)間的變化。其值雖然不斷變化，但在一足夠長的時(shí)間段 T 內(nèi)，流速 vx 總是圍繞著某一平均值 上下波動(dòng)。,(）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： 巷道通過風(fēng)量Q。則：QV S,風(fēng)速分布系數(shù)：斷面上平均風(fēng)速v與最大風(fēng)速

7、vmax的比值稱為風(fēng)速分布系數(shù)(速度場系數(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=0.80.86；木棚支護(hù)巷道，Kv=0.680.82； 無支護(hù)巷道，Kv=0.740.81。 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。,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，無論層流還是紊流，以風(fēng)流壓能損失來反映的摩擦阻力可用下式(達(dá)西定律)來計(jì)算： Pa 無因

8、次系數(shù)，即沿程阻力系數(shù)，通過實(shí)驗(yàn)求得。 d圓形風(fēng)管直徑，非圓形管用當(dāng)量直徑；,1尼古拉茲實(shí)驗(yàn) 實(shí)際流體在流動(dòng)過程中，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值來反映。 19321933年間，尼古拉茲把經(jīng)過篩分、粒徑為的砂粒均勻粘貼于管壁。砂粒的直徑就是管壁凸起的高度，稱為絕對(duì)糙度；絕對(duì)糙度與管道半徑r的比值/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

9、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)紙上畫出與Re的關(guān)系曲線，如下圖所示。,區(qū)紊流過渡區(qū)，即圖中所示區(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，值既與Re有關(guān)，也與/r有關(guān)。,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，砂粒凸起高度幾乎全暴露在紊流核心中，故Re對(duì)值的影響極小，略去不計(jì)，相對(duì)糙度成為的唯一影響因素。故在該區(qū)段，與Re無關(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：,區(qū)層流區(qū)。當(dāng)Re2320(即lgRe3.36)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上。這表明

10、與相對(duì)糙度/r無關(guān)，只與Re有關(guān)，且=64/Re。與相對(duì)粗糙度無關(guān),區(qū)過渡流區(qū)。2320Re4000(即3.36lgRe3.6)，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?。所有的?shí)驗(yàn)點(diǎn)幾乎都集中在線段上。隨Re增大而增大，與相對(duì)糙度無明顯關(guān)系。,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)(Re4000)，但在一定的雷諾數(shù)下，當(dāng)層流邊層的厚度大于管道的絕對(duì)糙度（稱為水力光滑管）時(shí)，其實(shí)驗(yàn)點(diǎn)均集中在直線上，表明與仍然無關(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，而相對(duì)糙度小的管道要在Re較大時(shí)才偏離直線。,結(jié)論分析：,I區(qū),2層

11、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： = 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)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)，=f (Re，/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：,二、摩擦阻力系數(shù)與摩擦風(fēng)阻 1摩擦阻力系數(shù) 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)，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，則可視為定值；在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下空

12、氣密度=1.2kg/m3。 對(duì)上式， 令： 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： 標(biāo)準(zhǔn)摩擦阻力系數(shù)： 通過大量實(shí)驗(yàn)和實(shí)測所得的、在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（0=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0值，當(dāng)井巷中空氣密度1.2kg/m3時(shí)，其值應(yīng)進(jìn)行修正： = 0 /1.2,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與文拄的直

13、徑或縱向厚度d。之比，即支架的縱口徑來表示巷道的軸向相對(duì)糙度，這是因?yàn)?，?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。,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,6,8,10,12,14,16,18,v=6m/s; Re=146000,v=14m/s;Re=340000,2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、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。 Rff ( ,S,U,L) 。在正常條件下當(dāng)某一段井巷中的空氣密度一般變化不大時(shí)，可將R f

14、 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0 Rf hf 生產(chǎn)礦井：hf Rf 0,例題3-3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=5，計(jì)劃通過風(fēng)量Q=1200m3/min，預(yù)計(jì)巷道中空氣密度=1.25kg/m3，求該段巷道的通風(fēng)阻力。 解 根據(jù)所給的d0、S值，由附錄4附表4-4查得: 0 =284.21040.88=0.025Ns2/m4 則：巷道實(shí)際摩擦阻力系數(shù) Ns2m4 巷道摩擦風(fēng)阻 巷道

15、摩擦阻力,規(guī)程： 新井投產(chǎn)前必須進(jìn)行1次礦井通風(fēng)阻力測定，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)阻力測定。,四、生產(chǎn)礦井一段巷道阻力測定 測定路線的選擇依據(jù)的原則 在所有并聯(lián)風(fēng)路中選擇風(fēng)量較大且通過回采工作面的主風(fēng)流風(fēng)路作為主測定路線； 選擇路線較長且包括有較多井巷類型和支護(hù)形式的線路作為主測定線路； 選擇沿主風(fēng)流方向且便于測定工作順利進(jìn)行的線路作為主測定線路。,1、壓差計(jì)法 用壓差計(jì)法測定通風(fēng)阻力的實(shí)質(zhì)是測量風(fēng)流兩點(diǎn)間的勢能差和動(dòng)壓差，計(jì)算出兩測點(diǎn)間的通阻力。 其中：右側(cè)的第二項(xiàng)為動(dòng)壓差，通過測定、兩斷面的風(fēng)速、大氣壓、干濕球溫度，即可計(jì)算出它們

16、的值。第一項(xiàng)和第三項(xiàng)之和稱為勢能差，需通過實(shí)際測定。 1）布置方式及連接方法,）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，測值是否變化？,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)分別測得1，2斷面的靜壓P1，P2 用干濕球溫度計(jì)測得t1,t2,t1,t2,和1,2，進(jìn)而計(jì)算1， 2

17、用風(fēng)表測定1，2斷面的風(fēng)速v1,v2。 m12為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； Z121，2斷面高差，從采掘工程平面圖查得。,測試方法： (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，提高了測定數(shù)據(jù)的可靠性，適用于測定時(shí)間長、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)在井底車場監(jiān)視大氣壓變化，另一臺(tái)儀器到各個(gè)測點(diǎn)進(jìn)行讀數(shù)，根據(jù)基點(diǎn)的儀器讀值進(jìn)行修正。適用于測定時(shí)間短、礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)簡單的礦井。 計(jì)算公式： hR12=(P1-P2)+P

18、12+(1v12/2- 2v22/2)+ m12gZ12,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)來表示： 式中：局部阻力系數(shù)，無因次。 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)確定后，便可用,1)層流 實(shí)驗(yàn)表明：在層流條件下，流體經(jīng)過局部阻力物后，仍保持層流，局部阻力仍是由流層之間

19、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Re2000時(shí)才有可能，在礦井通風(fēng)井巷中的很少見的，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。,幾種常見的局部阻力產(chǎn)生的類型： 、突變 紊流通過突變部分時(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。 、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

20、。因?yàn)?V hv p ，壓差的作用方向與流動(dòng)方向相反，使邊壁附近，流速本來就小，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?,、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。 、分岔與會(huì)合 上述的綜合。 局部阻力的產(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。,二、局部阻力系數(shù)和局部風(fēng)阻 (一) 局部阻力系數(shù) 紊流局部阻力系數(shù)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； m空氣平均密度，

21、kg/m3。 對(duì)于粗糙度較大的井巷，可進(jìn)行修正,2突然縮小 對(duì)應(yīng)于小斷面的動(dòng)壓 ，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)張損失兩部分組成。 當(dāng)20時(shí)，漸擴(kuò)段的局部阻力系數(shù)可用下式求算： 式中 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21； 擴(kuò)張角。,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=0.21.0 時(shí)， 當(dāng) H/b=12.5 時(shí) 式中 0假定邊壁完全光滑時(shí)，90轉(zhuǎn)彎的局部阻力系數(shù)，其值見表3-3-1； 巷道的摩擦阻力系數(shù)，N.s2/m4； 巷道轉(zhuǎn)彎角度影響系數(shù)

22、，見表3-3-2。,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，12段的局部阻力hl2和13段的局部阻力hl3分別用下式計(jì)算： 2) 風(fēng)流匯合 如圖所示，13段和23段的局部阻力hl3、hl23分別按下式計(jì)算： 式中：,(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,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：hRQ2 Pa 。 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

23、坐標(biāo)表示通過風(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。,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，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 我國常用礦井等積孔作為衡量礦井通風(fēng)難易程度的指標(biāo)。 假定在無限空間有一薄壁，在薄壁上開一面積為 A(m2)的孔口。當(dāng)孔

24、口通過的風(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。,設(shè)風(fēng)流從I II，且無能量損失， 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)，由水力學(xué)可知，一般=0.65，故A2=0.65A。則v2Q/A2=Q/0.65A，代入上式后并整理得： 取=1.2kg/m3，則： 因Rm=hm2，故有 由此可見，A是Rm的函數(shù)，故可以表示礦井通風(fēng)的難易程度。,礦井等積孔分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)： 歐州共同體提出：礦井產(chǎn)量T150萬t/a的礦井，必須滿足A5m2；礦井產(chǎn)量T在60150萬t/a的礦井，必須滿足A在45m2；礦井產(chǎn)量T60萬t/a的礦井，必須滿足

25、A在34m2。 美國規(guī)定：低瓦斯礦井：A=2540英尺2(2.323.72m2)；高瓦斯礦井：A=4090英尺2(3.728.36m2)。 我國按等積孔大小確定礦井通風(fēng)難易程度的標(biāo)準(zhǔn)為：A1m2，通風(fēng)困難；A2m2，通風(fēng)容易。,例題3-7某礦井為中央式通風(fēng)系統(tǒng)，測得礦井通風(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)

26、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3，一直沿用至今。由于現(xiàn)代的礦井規(guī)模、開采方法、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。,一般來說，如果礦井等積孔較大，風(fēng)量足夠，漏風(fēng)不大，而且礦井調(diào)風(fēng)比較容易，應(yīng)屬通風(fēng)容易礦井。 雖然礦井等積孔較大，如果礦井調(diào)風(fēng)困難，應(yīng)屬通風(fēng)困難礦井。 雖然礦井等積孔較小，若主要通風(fēng)機(jī)能力大、礦井供風(fēng)量足，且調(diào)風(fēng)容易，也屬通風(fēng)容易礦井。 對(duì)調(diào)風(fēng)難易狀況相同的礦井，一般來講，礦井等積孔大的礦井比等積孔小的礦井通風(fēng)容易。 對(duì)等積孔接近的不同礦井，一般來講，調(diào)風(fēng)容易的礦井比調(diào)風(fēng)困難的礦井通風(fēng)容易。,第五節(jié) 降低礦井通風(fēng)阻力措施 降低礦井通風(fēng)阻力，對(duì)保證礦井安全生產(chǎn)和提高經(jīng)濟(jì)效益具有重要意 一、降低井巷摩擦阻力措施 1減小摩擦阻力系數(shù)。 2保證有足夠大的井巷斷面。在其它參數(shù)不變時(shí)，井巷斷面擴(kuò)大33%，Rf值可減少50%