第五章矿井自然通风精选文档.ppt

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1、第五章矿井自然通风本讲稿第一页，共三十二页第五章第五章矿井自然通风矿井自然通风 5.1自然通风的概念及其表达自然通风的概念及其表达5.2矿井自然通风压计算矿井自然通风压计算5.3矿井自然压差的测定矿井自然压差的测定5.4自然风压的影响因素和控制与利用自然风压的影响因素和控制与利用本讲稿第二页，共三十二页5.1自然风压的概念及其表达自然风压的概念及其表达 自然风压是矿井中客观存在的一种自然现象，其作用有自然风压是矿井中客观存在的一种自然现象，其作用有时对矿井通风有利，有时却相反。现在人们一般认为，时对矿井通风有利，有时却相反。现在人们一般认为，风流流动所发生的热交换等因素使矿井进、出风侧（或风流

2、流动所发生的热交换等因素使矿井进、出风侧（或进、出风井筒）产生温度差而导致其平均空气密度不等，进、出风井筒）产生温度差而导致其平均空气密度不等，使两侧空气柱底部压力不等，其压差就是自然风压。因使两侧空气柱底部压力不等，其压差就是自然风压。因此提出了：有高差的回路是产生自然风压的必要条件；此提出了：有高差的回路是产生自然风压的必要条件；有高差井巷的空气平均密度不等是产生自然风压的充分有高差井巷的空气平均密度不等是产生自然风压的充分条件。条件。本讲稿第三页，共三十二页5.1自然风压的概念及其表达自然风压的概念及其表达 5.1.1自然风压的基本分类自然风压的基本分类根据矿井的实际情况，由井上、井下自

3、然因素和生根据矿井的实际情况，由井上、井下自然因素和生产活动的热力效应所产生的自然能量差可概括为三种形产活动的热力效应所产生的自然能量差可概括为三种形式：自然热位差、水平热压差（或称水平气压差）及大式：自然热位差、水平热压差（或称水平气压差）及大气自然风。气自然风。本讲稿第四页，共三十二页5.1自然风压的概念及其表达自然风压的概念及其表达 5.1.1自然风压的基本分类自然风压的基本分类1.自然热位差自然热位差图图51矿井通风自然热位差示意图矿井通风自然热位差示意图n如图如图51所示，由地面所示，由地面气温、井下热力因素、气温、井下热力因素、含湿量、气体成分等含湿量、气体成分等变化所引起的进、回

4、变化所引起的进、回风井筒内空气平均密风井筒内空气平均密度不等，密度大的井度不等，密度大的井筒内空气柱压力大于筒内空气柱压力大于密度小的井筒内空气密度小的井筒内空气柱压力。这两井筒中柱压力。这两井筒中的空气柱压差称做自的空气柱压差称做自然热位差。然热位差。nPn=gz(m1m2)本讲稿第五页，共三十二页5.1自然风压的概念及其表达自然风压的概念及其表达 5.1.1自然风压的基本分类自然风压的基本分类2水平热压差水平热压差 图图5-2水平自然风示意图水平自然风示意图 n图图521中中a是表示冬季洞内温度比地面温度高，巷道内空是表示冬季洞内温度比地面温度高，巷道内空气逐渐被加温，热气上升从巷道顶部流

5、出，而地面冷空气气逐渐被加温，热气上升从巷道顶部流出，而地面冷空气从巷道下部进入；图从巷道下部进入；图52中中b是表示夏季洞内温度比地面温是表示夏季洞内温度比地面温度低，巷道内空气逐渐降温，冷气下降由巷道底部流出，度低，巷道内空气逐渐降温，冷气下降由巷道底部流出，而地面热空气从巷道顶部进入。这是借助自然因素通风的而地面热空气从巷道顶部进入。这是借助自然因素通风的最简单形式。最简单形式。n在矿井水平井巷中也能因温度等自然因素变化导致风流在矿井水平井巷中也能因温度等自然因素变化导致风流密度上的差异，从而造成同一标高水平上的压力不同。密度上的差异，从而造成同一标高水平上的压力不同。井巷中同一水平上主

6、要因温差而形成的压力差称为水平井巷中同一水平上主要因温差而形成的压力差称为水平热压差。这种水平热压差也能促使空气沿井巷流动，形热压差。这种水平热压差也能促使空气沿井巷流动，形成自然风。一般情况下这种自然风速很小，往往不被注成自然风。一般情况下这种自然风速很小，往往不被注意，但在某些条件下，仍能明显的显现出来。意，但在某些条件下，仍能明显的显现出来。n在地表，由于多种因素造成空气温度、湿度、成分等的差异，在地表，由于多种因素造成空气温度、湿度、成分等的差异，同一标高水平上的大气压力也有差别。这种同一标高水平上同一标高水平上的大气压力也有差别。这种同一标高水平上的气压差，气象上称为气压梯度。由气压

7、梯度所产生的压力的气压差，气象上称为气压梯度。由气压梯度所产生的压力称为气压梯度力（称为气压梯度力（N/kg），即），即本讲稿第六页，共三十二页5.1自然风压的概念及其表达自然风压的概念及其表达 5.1.1自然风压的基本分类自然风压的基本分类3大气自然风压大气自然风压地面吹向平峒口的大气风，其动压可转变成静压，形成矿地面吹向平峒口的大气风，其动压可转变成静压，形成矿井自然风，影响矿井通风量的大小。该动压井自然风，影响矿井通风量的大小。该动压Pv的计算方的计算方法为：法为：综上所述，以上三种形式的能量差都应属于自然风压综上所述，以上三种形式的能量差都应属于自然风压的范畴。所以，自然风压是由井内外

8、自然因素所造成的范畴。所以，自然风压是由井内外自然因素所造成促进所有井巷风流流动的能量，而单位体积风流所具促进所有井巷风流流动的能量，而单位体积风流所具有的这种能量称做自然风压。有的这种能量称做自然风压。n系数。由风向、山坡表面形状倾斜度、洞口形状系数。由风向、山坡表面形状倾斜度、洞口形状和尺寸等决定；和尺寸等决定；大气自然风流密度，大气自然风流密度，kg/m3；va 大气风速，大气风速，m/s。n大气自然风对抽出式通风矿井的进风平峒和压入式通风矿井大气自然风对抽出式通风矿井的进风平峒和压入式通风矿井出风平峒的风量影响较显著，能使前者风速明显增加，后者出风平峒的风量影响较显著，能使前者风速明显

9、增加，后者风流停滞甚至反向。风流停滞甚至反向。本讲稿第七页，共三十二页5.1自然风压的概念及其表达自然风压的概念及其表达 5.1.2自然风压的实质自然风压的实质图图53燃烧试验巷道示意图燃烧试验巷道示意图 n随着燃烧平巷随着燃烧平巷4断面断面上燃烧温度的升高，上燃烧温度的升高，使回风侧使回风侧7、8点断点断面温度也相应增高，面温度也相应增高，风流密度降低；与风流密度降低；与燃烧段并联平巷中燃烧段并联平巷中的的2点断面与点断面与7、8点断面之间的水平点断面之间的水平热压差也相应增大，热压差也相应增大，而导致而导致2点断面风量点断面风量增加。增加。n4点断面燃烧时，空点断面燃烧时，空气受热上升，使

10、其断气受热上升，使其断面上部产生空气积聚面上部产生空气积聚和膨胀作用，导致该和膨胀作用，导致该断面上部与风流上、断面上部与风流上、下风侧断面上部之间下风侧断面上部之间均产生了热压差，促均产生了热压差，促使使4点断面上部风流点断面上部风流倒向，即所谓倒向，即所谓“逆流逆流现象现象”。n综上所述，自综上所述，自然风压是井上、然风压是井上、井下热力效应井下热力效应等自然因素在等自然因素在矿井中形成的矿井中形成的热压差，它存热压差，它存在于包括平巷在于包括平巷在内的所有井在内的所有井巷中。巷中。本讲稿第八页，共三十二页5.2矿井自然风压计算矿井自然风压计算 5.2.1矿井自然风压计算方法矿井自然风压计

11、算方法 对矿井自然风压的影响因素主要有气候变化及矿井开采对矿井自然风压的影响因素主要有气候变化及矿井开采时期。气候影响最大的是夏、冬两季，开采影响最大的时期。气候影响最大的是夏、冬两季，开采影响最大的是矿井生产通风最易和最难时期。气候和开采对矿井通是矿井生产通风最易和最难时期。气候和开采对矿井通风负压影响的极值通常有以下几种：风负压影响的极值通常有以下几种：H易易+He1，H易易-He2；H难难+He3，H难难-He4式中，式中，H易易、H难难矿井通风最易、最难（不计自然风矿井通风最易、最难（不计自然风压）时的通风计算负压，压）时的通风计算负压，Pa；He1、He2矿井通风最易时冬、夏季自然风

12、压的极值，矿井通风最易时冬、夏季自然风压的极值，Pa；He3、He4矿井通风最难时冬、夏季自然风压的矿井通风最难时冬、夏季自然风压的极值，极值，Pa。本讲稿第九页，共三十二页5.2矿井自然风压计算矿井自然风压计算 5.2.1矿井自然风压计算方法矿井自然风压计算方法矿井主扇风机选型参数主要有矿井通风风量、负压。风矿井主扇风机选型参数主要有矿井通风风量、负压。风量一定时，负压主要考虑最大负压、最小负压。此时负量一定时，负压主要考虑最大负压、最小负压。此时负压关系为：压关系为：H难难-He4 H难难+He3H易易-He2 H易易+He1式中矿井通风负压的最小为式中矿井通风负压的最小为H易易+He1，

13、最大为，最大为H难难-He4。计算自然风压时，需计算矿井通风容易时期冬天和困难时计算自然风压时，需计算矿井通风容易时期冬天和困难时期夏天（极值）的矿井负压期夏天（极值）的矿井负压，即即H易易+He1，H难难-He4几种不同情况的自然风压计算方法归纳如下：几种不同情况的自然风压计算方法归纳如下：本讲稿第十页，共三十二页5.2矿井自然风压计算矿井自然风压计算 5.2.1矿井自然风压计算方法矿井自然风压计算方法 1.进、回风井井口标高相同的情况进、回风井井口标高相同的情况(1)容易时期容易时期(冬季冬季)自然风压自然风压He1。He1=(回易回易-进冬进冬)gH式中，式中，回易回易容易时期回风井筒中

14、湿空气的平均密容易时期回风井筒中湿空气的平均密度，度，kg/m3；进冬进冬冬季进风井筒中湿空气的平均密度，冬季进风井筒中湿空气的平均密度，kg/m3；H 井筒垂深，井筒垂深，m。(2)困难时期困难时期(夏季夏季)自然风压自然风压He4。He4=(回难回难进夏进夏)gH式中，式中，回难回难困难时期回风井筒中湿空气的平均密度，困难时期回风井筒中湿空气的平均密度，kg/m3；进夏进夏夏季进风井筒中湿空气的平均密度，夏季进风井筒中湿空气的平均密度，kg/m3。本讲稿第十一页，共三十二页5.2矿井自然风压计算矿井自然风压计算 5.2.1矿井自然风压计算方法矿井自然风压计算方法 2.回风井井口高于进风井井

15、口的情况回风井井口高于进风井井口的情况(1)容易时期容易时期(冬季冬季)自然风压自然风压He1。He1=(冬冬Hc+进冬进冬Hj-回易回易Hh)g(2)困难时期困难时期(夏季夏季)自然风压自然风压He4。He4=(夏夏Hc+进夏进夏Hj-回难回难Hh)g3.回风井井口低于进风井井口的情况回风井井口低于进风井井口的情况(1)容易时期容易时期(冬季冬季)自然风压自然风压He1。He1=(进冬进冬Hj-冬冬Hc-回易回易Hh)g(2)困难时期困难时期(夏季夏季)自然风压自然风压He4。He4=（进夏进夏Hj-夏夏Hc-回难回难Hh)gn冬冬冬季进风井筒侧地表湿空气的平均密度，冬季进风井筒侧地表湿空气

16、的平均密度，kg/m3；进冬进冬冬季进风井筒中湿空气的平均密冬季进风井筒中湿空气的平均密度，度，kg/m3；回易回易容易时期回风井筒中湿空气的平容易时期回风井筒中湿空气的平均密度，均密度，kg/m3；Hc 进、回风井井口标高差，进、回风井井口标高差，m；Hj 进风井筒的垂深，进风井筒的垂深，m；Hh 回风井筒垂回风井筒垂深，深，m。n夏夏夏季进风井筒侧地表湿空气的平均密度，夏季进风井筒侧地表湿空气的平均密度，kg/m3。本讲稿第十二页，共三十二页5.2矿井自然风压计算矿井自然风压计算 5.2.2矿井自然风压相关参数的计算矿井自然风压相关参数的计算1.空气平均密度计算空气平均密度计算=近似计算近

17、似计算本讲稿第十三页，共三十二页5.2矿井自然风压计算矿井自然风压计算 5.2.2矿井自然风压相关参数的计算矿井自然风压相关参数的计算2.湿空气绝对静压计算湿空气绝对静压计算（1）地表的情况。）地表的情况。例如，已知海平面例如，已知海平面0m处的大气静压力处的大气静压力P0=1.01325105Pa，海平面，海平面+1000m处的大气静压力处的大气静压力P=0.888P0，则：，则：（2）进风井筒的情况。）进风井筒的情况。P进进=P表表-0.5Ph3）回风井筒的情况。）回风井筒的情况。a.容易时期：容易时期：P回易回易=P表表+Pf易易+0.5Phb.困难时期：困难时期：P回难回难=P表表+P

18、f难难+0.5PhnP表表地表湿空气绝对静压，地表湿空气绝对静压，Pa；nH表表计算井筒井口地表标高，计算井筒井口地表标高，m。nP进进进风井筒湿空气的绝对静压平均值，进风井筒湿空气的绝对静压平均值，Pa；Ph 进风井筒上、下风压差（通过通风网络计算求得），进风井筒上、下风压差（通过通风网络计算求得），Pa。nP回易回易容易时期回风井筒湿空气的绝对静压平均容易时期回风井筒湿空气的绝对静压平均值，值，Pa；Pf易易容易时期通风网络总负压，容易时期通风网络总负压，Pa；Ph 容易时期回风井筒井口、井底风压差容易时期回风井筒井口、井底风压差(通过通风网通过通风网络计算求得络计算求得)，Pa。nP回难

19、回难困难时期回风井筒湿空气的绝对静压平均困难时期回风井筒湿空气的绝对静压平均值，值，Pa；Pf难难容易时期通风网络总负压，容易时期通风网络总负压，Pa；Ph困难时期回风井筒井口、井底风压差困难时期回风井筒井口、井底风压差(通通过通风网络计算求得过通风网络计算求得)，Pa。本讲稿第十四页，共三十二页5.2矿井自然风压计算矿井自然风压计算 5.2.2矿井自然风压相关参数的计算矿井自然风压相关参数的计算3.相对湿度确定相对湿度确定进风井筒风流的相对湿度一般取进风井筒风流的相对湿度一般取60%，回风井筒的一，回风井筒的一般取般取100%。4.湿空气温度确定湿空气温度确定5.饱和水蒸气的绝对分压确定饱和

20、水蒸气的绝对分压确定饱和水蒸气的绝对分压饱和水蒸气的绝对分压Ps 随湿空气温度随湿空气温度(t)变化而变化，变化而变化，可在焓湿图表中查得。可在焓湿图表中查得。n(1)地表湿空气温度确定。夏季地表湿空气温度确定。夏季以当地记载历年最高气温，以当地记载历年最高气温，；冬季以当地记载历年最低气；冬季以当地记载历年最低气温，温，。(2)进风井筒湿空气进风井筒湿空气温度确定。通常夏季以当地历温度确定。通常夏季以当地历年最高气温与井下气温年最高气温与井下气温(22)的平均值，的平均值，；冬季以进风井；冬季以进风井筒有加温设施时，取筒有加温设施时，取2与井下与井下气温气温(22)的平均值的平均值12。(3

21、)回风井筒湿空气温度确定。回风井筒湿空气温度确定。椐调查，矿井生产过程中回风椐调查，矿井生产过程中回风井筒内空气温度变化很小，计井筒内空气温度变化很小，计算时可取算时可取22。本讲稿第十五页，共三十二页5.2矿井自然风压计算矿井自然风压计算 5.2.3自然风压计算实例自然风压计算实例 图图5-4自然风压计算实例自然风压计算实例 n通风网络计算结果如下通风网络计算结果如下(未计未计自然风压自然风压)。a.容易时期通风网络负压：容易时期通风网络负压：Pf易易=-1106.8Pab.困难时期通风网络负压：困难时期通风网络负压：Pf难难=-1508.7Pac.进风井筒井口、井底风压进风井筒井口、井底风

22、压差差:容易时期容易时期 Pj=47.8Pa；困；困难时期难时期 Pj=47.8Pa。d.回风井筒井口、井底风压回风井筒井口、井底风压差差:容易时期容易时期 Ph=92.6Pa；困；困难时期难时期 Ph=92.6Pa。n如图如图54所示，某矿井为所示，某矿井为单水平斜井开拓，斜井单水平斜井开拓，斜井井口标高为井口标高为+1550m，回风井井口标高为回风井井口标高为+1700m。主斜井垂深。主斜井垂深50m，回风井井筒垂深，回风井井筒垂深200m。水平运输大巷布。水平运输大巷布置在置在+1500m水平。夏水平。夏季最高气温为季最高气温为35.4，冬季最低气温为冬季最低气温为20。矿井总通风量矿井

23、总通风量112m3/s。本讲稿第十六页，共三十二页5.2矿井自然风压计算矿井自然风压计算 5.2.3自然风压计算实例自然风压计算实例 1.计算各种情况下的计算各种情况下的P值值 P进表进表=1.01325105=83.7350kPa式中：式中：Z进表进表进风井口地表标高，进风井口地表标高，+1550m。P回表回表=1.01325105=82.0327kPa式中：式中：Z回表回表回风井口地表标高，回风井口地表标高，+1700m。P表表=0.5(P进表进表+P回表回表)=82.9kPa因因Pj=Pj，故，故P进易进易=P进难进难=P进表进表-0.5Pj=83.7kPaP回易回易=P回表回表+Pf

24、易易+0.5Ph=81.0kPaP回难回难=P回表回表+Pf难难+0.5Ph=80.6kPa本讲稿第十七页，共三十二页5.2矿井自然风压计算矿井自然风压计算 5.2.3自然风压计算实例自然风压计算实例 2.饱和水蒸气绝对分压确定饱和水蒸气绝对分压确定根据进、回风井的通风风流温度，由表根据进、回风井的通风风流温度，由表51选取饱和选取饱和水蒸气绝对分压水蒸气绝对分压Ps。（1）地表。）地表。夏季夏季t=35.4，Ps=5.736kPa；冬季；冬季t=20，Ps=0.102kPa。（2）进风井筒。）进风井筒。夏季夏季t=28.7，Ps=3.771kPa；冬季；冬季t=12，Ps=1.399kPa。

25、（3）回风井筒。）回风井筒。t=22，Ps=2.637kPa。本讲稿第十八页，共三十二页5.2矿井自然风压计算矿井自然风压计算 5.2.3自然风压计算实例自然风压计算实例 3.计算空气密度计算空气密度(1)求进风井口地表湿空气的密度。求进风井口地表湿空气的密度。a.夏天：夏天：夏夏=0.921kg/m3b.冬天：冬天：冬冬=1.140kg/m3本讲稿第十九页，共三十二页5.2矿井自然风压计算矿井自然风压计算 5.2.3自然风压计算实例自然风压计算实例3.计算空气密度计算空气密度(2)求进风井筒中湿空气的平均密度。求进风井筒中湿空气的平均密度。a.夏天：夏天：进夏进夏=0.956kg/m3b.冬

26、天：冬天：进冬进冬=1.019kg/m3本讲稿第二十页，共三十二页5.2矿井自然风压计算矿井自然风压计算 5.2.3自然风压计算实例自然风压计算实例3.计算空气密度计算空气密度(3)计算回风井筒中湿空气的平均密度。计算回风井筒中湿空气的平均密度。a.容易时期：容易时期：回易回易=0.944kg/m3b.困难时期：困难时期：回难回难=0.939kg/m3本讲稿第二十一页，共三十二页5.2矿井自然风压计算矿井自然风压计算 5.2.3自然风压计算实例自然风压计算实例4.计算自然风压计算自然风压(1)计算容易时期计算容易时期(冬天冬天)自然风压自然风压He1。He1=（冬冬h+进冬进冬Zj-回易回易Z

27、h)g=324.9Pa(帮助主帮助主扇风机通风扇风机通风)(2)求困难时期求困难时期(夏天夏天)的自然风压的自然风压He4。He4=(夏夏h+进夏进夏Zj-回难回难Zh)g=-18.1Pa(阻碍主扇阻碍主扇风机通风风机通风)本讲稿第二十二页，共三十二页5.2矿井自然风压计算矿井自然风压计算 5.2.4自然风压简略计算法自然风压简略计算法对于新设计或延深、扩建矿井的自然风压仍可用式（对于新设计或延深、扩建矿井的自然风压仍可用式（51）计算，但式中两侧空气柱平均密度值需进行估算。）计算，但式中两侧空气柱平均密度值需进行估算。由气体状态方程，近似地可得：由气体状态方程，近似地可得：将上式代入式（将上

28、式代入式（5-1），则得），则得 nP矿井最高点与最低水平间的平均气压，矿井最高点与最低水平间的平均气压，Pa；Tm1、Tm2分别为进、回风侧空气柱的平均气温，分别为进、回风侧空气柱的平均气温，K；R空空气的气体常数，气的气体常数，J/（kgK）。）。nTm1和和Tm2可参考矿山或附近矿井的资料确定，也可按下可参考矿山或附近矿井的资料确定，也可按下述方法估算：述方法估算：以该地区最冷或最热月份的平均气温作以该地区最冷或最热月份的平均气温作为该矿最冷或最热时期入风井口气温；为该矿最冷或最热时期入风井口气温；井底气温可按井底气温可按比该处原岩温度低比该处原岩温度低34考虑；考虑；回风井风流温度按每

29、上回风井风流温度按每上升升100m降低降低1估算平均值。估算平均值。本讲稿第二十三页，共三十二页5.3矿井自然风压的测定矿井自然风压的测定 5.3.1直接测定法直接测定法若井下有扇风机，先停止扇风机的运转，在总风流流过若井下有扇风机，先停止扇风机的运转，在总风流流过的巷道中任何适当的地点建立临时风墙，隔断风流后，立的巷道中任何适当的地点建立临时风墙，隔断风流后，立即用压差计测出风墙两侧的风压差，此值就是自然风压。即用压差计测出风墙两侧的风压差，此值就是自然风压。如果矿井还有其他水平，则应同时将其他所有水平的自然如果矿井还有其他水平，则应同时将其他所有水平的自然风流用风墙隔断。可见，这个方法在多

30、水平矿井并不简便。风流用风墙隔断。可见，这个方法在多水平矿井并不简便。在有主扇通风的矿井，测定全矿自然风压的方法是：首先在有主扇通风的矿井，测定全矿自然风压的方法是：首先停止主扇风机的运转，立即将风硐内的闸板放下，隔断自停止主扇风机的运转，立即将风硐内的闸板放下，隔断自然风流，这时接入风硐内闸板前的压差计的读数就是全矿然风流，这时接入风硐内闸板前的压差计的读数就是全矿的自然风压。的自然风压。本讲稿第二十四页，共三十二页5.3矿井自然风压的测定矿井自然风压的测定 5.3.2间接测定法间接测定法在有主扇通风的矿井：首先，当主扇运转时，测出其总风在有主扇通风的矿井：首先，当主扇运转时，测出其总风量量

31、Q及主扇的有效静压及主扇的有效静压Hs，则可列出能量方程：，则可列出能量方程：Hs+Hn=R Q2(519)然后，停止主扇运转，当仍有自然风流流过全矿时，立即然后，停止主扇运转，当仍有自然风流流过全矿时，立即在风硐或其他总风流中测出自然通风量在风硐或其他总风流中测出自然通风量Qn,则可列出方程则可列出方程:Hn=RQn2(520)联立解联立解(519)与与(520)式，可得自然风压式，可得自然风压Hn和全矿风阻和全矿风阻R。n同理，将主扇转数改变，或者用闸板调整一下风硐的过风同理，将主扇转数改变，或者用闸板调整一下风硐的过风面积，使主扇工况改变，测出其参数，列出其他形式的式面积，使主扇工况改变

32、，测出其参数，列出其他形式的式(520)，与式，与式(519)联立求解，亦可得自然风压。联立求解，亦可得自然风压。n在矿井通风设计、日常通风管理和通风系统调整中，在矿井通风设计、日常通风管理和通风系统调整中，为了确切地考虑自然风压的影响，必须对自然风压为了确切地考虑自然风压的影响，必须对自然风压进行定量分析，为此需要掌握自然风压的测算方法。进行定量分析，为此需要掌握自然风压的测算方法。本讲稿第二十五页，共三十二页5.3矿井自然风压的测定矿井自然风压的测定 5.3.3平均密度测算法平均密度测算法若各测点间高差相等，可用算术平均法求各点密度的平均若各测点间高差相等，可用算术平均法求各点密度的平均值

33、，即：值，即：若高差不等，则按高度加权平均求其平均值，即若高差不等，则按高度加权平均求其平均值，即 n为了测定通风系统的自然风压，以最低水平为基准面为了测定通风系统的自然风压，以最低水平为基准面（线），将通风系统分为两个高度均为（线），将通风系统分为两个高度均为Z的空气柱，一的空气柱，一个称之内空气柱的平均密度，应在密度变化较大的地方，个称之内空气柱的平均密度，应在密度变化较大的地方，如井口、井底、倾斜巷道的上下端及风温变化较大和变如井口、井底、倾斜巷道的上下端及风温变化较大和变坡的地方布置测点，并在较短的时间内测出各点风流的坡的地方布置测点，并在较短的时间内测出各点风流的绝对静压力绝对静压力

34、P、干湿球温度、干湿球温度td、tw、相对湿度、相对湿度。两测。两测点间高差不宜超过点间高差不宜超过100m（以（以50m为宜）。为宜）。nii测段的平均空气密度，测段的平均空气密度，kg/m3；nZii测段高差，测段高差，m；nZ总高差，总高差，m；nn测段数。测段数。本讲稿第二十六页，共三十二页5.3矿井自然风压的测定矿井自然风压的测定 测点1234567891011标高/m密度/kgm3+251.215-601.229-1501.243-2201.275-3001.299-3001.287-2502.246-2001.231-1301.201-1301.199+251.1775.3.3平

35、均密度测算法平均密度测算法图图5-5进、回风井湿空气密度测点布置实例进、回风井湿空气密度测点布置实例 表表5-2某通风系统不同标高处空气密度测算结果某通风系统不同标高处空气密度测算结果 n例如，图例如，图55所示的通风所示的通风系统，在利用气压计法系统，在利用气压计法测定该系统通风阻力的测定该系统通风阻力的同时，测得了图中各测同时，测得了图中各测点的空气密度如表点的空气密度如表52，求此系统自然风压求此系统自然风压HN。本讲稿第二十七页，共三十二页5.3矿井自然风压的测定矿井自然风压的测定 解解:根据（根据（522）式，计算进、回风侧平均空气密度）式，计算进、回风侧平均空气密度kg/m3同理求

36、得同理求得 kg/m3Pa本讲稿第二十八页，共三十二页5.4自然风压的影响因素和控制与利用自然风压的影响因素和控制与利用 5.4.1影响自然风压的因素影响自然风压的因素图图5-6矿井自然通风压力一年期间的变化例子矿井自然通风压力一年期间的变化例子 某铅锌矿自然某铅锌矿自然风压变化规律风压变化规律形曲线，二月形曲线，二月份自然风压达到份自然风压达到最大为最大为262.7Pa，八，八月份自然风压月份自然风压最小值为最小值为118.2 Pa，自，自然风压波动范然风压波动范围为围为380.9Pa。本讲稿第二十九页，共三十二页5.4自然风压的影响因素和控制与利用自然风压的影响因素和控制与利用 5.4.1

37、影响自然风压的因素影响自然风压的因素影响矿井自然风压的主要因素：影响矿井自然风压的主要因素：1.温度温度2.空气成分和湿度空气成分和湿度3.井深井深4.风机运转风机运转风机运转对自然风压的大小和方向也有一风机运转对自然风压的大小和方向也有一定的影响。因为矿井主要通风机工作决定的影响。因为矿井主要通风机工作决定了主风流方向，加之风流与围岩之间定了主风流方向，加之风流与围岩之间的热交换，使冬季回风井气温高于进风的热交换，使冬季回风井气温高于进风井，在进风井周围形成了冷却带后，即井，在进风井周围形成了冷却带后，即使风机停转或通风系统改变，两个井筒使风机停转或通风系统改变，两个井筒之间在一定时期内仍有

38、一定温差，从而之间在一定时期内仍有一定温差，从而仍有一定的自然风压起作用。有时甚至仍有一定的自然风压起作用。有时甚至会干扰通风系统改变后的正常通风工作，会干扰通风系统改变后的正常通风工作，这在建井时期表现尤为明显。这在建井时期表现尤为明显。本讲稿第三十页，共三十二页5.4自然风压的影响因素和控制与利自然风压的影响因素和控制与利用用 5.4.2矿井自然风压的控制与利用矿井自然风压的控制与利用n（1）新设计矿井在选择开拓方案、拟定通风系统时，）新设计矿井在选择开拓方案、拟定通风系统时，应充分考虑利用地形和当地气候特点，使在全年大部应充分考虑利用地形和当地气候特点，使在全年大部分时间内自然风压作用的

39、方向与机械通风风压的方向分时间内自然风压作用的方向与机械通风风压的方向一致，以便利用自然风压。例如，在山区要尽量增大一致，以便利用自然风压。例如，在山区要尽量增大进、回风井井口的高差；进风井井口布置在背阳处等。进、回风井井口的高差；进风井井口布置在背阳处等。n（2）根据自然风压的变化规律，应适时调整主要通风）根据自然风压的变化规律，应适时调整主要通风机的工况点，使其既能满足矿井通风需要，又可节约电机的工况点，使其既能满足矿井通风需要，又可节约电能。例如，在冬季自然风压帮助机械通风时，可采用减能。例如，在冬季自然风压帮助机械通风时，可采用减小风机叶片安装角度或调低转速方法降低机械风压。小风机叶片

40、安装角度或调低转速方法降低机械风压。n（3）为了控制和利用自然风压，可人工调整进、回风井）为了控制和利用自然风压，可人工调整进、回风井内空气的温差。有些矿井在进风井巷设置水幕或者淋水，内空气的温差。有些矿井在进风井巷设置水幕或者淋水，以冷却空气，同时起到净化风流的作用。以冷却空气，同时起到净化风流的作用。n（4）在多井口通风的山区，要掌握自然风压的变化规律，）在多井口通风的山区，要掌握自然风压的变化规律，防止因自然风压作用造成某些巷道无风或反向而发生事故。防止因自然风压作用造成某些巷道无风或反向而发生事故。n（5）为了防止风流反向，必须做好调查研究和现场）为了防止风流反向，必须做好调查研究和现

41、场实测工作，掌握矿井通风系统和各回路自然风压和实测工作，掌握矿井通风系统和各回路自然风压和风阻，以便在适当的时候采取相应措施。风阻，以便在适当的时候采取相应措施。n（6）在建井时期，要注意因地制宜和因时制宜利用自）在建井时期，要注意因地制宜和因时制宜利用自然风压通风，如在表土施工阶段可利用自然通风；在然风压通风，如在表土施工阶段可利用自然通风；在主副井与风井贯通之后，有时也可利用自然通风；有主副井与风井贯通之后，有时也可利用自然通风；有条件时还可利用钻孔构成回路，形成自然风压，解决条件时还可利用钻孔构成回路，形成自然风压，解决局部地区通风问题。局部地区通风问题。n（7）利用自然风压做好非常时期

42、通风。一旦主要通风机）利用自然风压做好非常时期通风。一旦主要通风机因故遭受破坏时，便可利用自然风压进行通风。这在矿井因故遭受破坏时，便可利用自然风压进行通风。这在矿井制定事故预防和处理计划时应予以考虑。制定事故预防和处理计划时应予以考虑。本讲稿第三十一页，共三十二页5.4自然风压的影响因素和控制与利用自然风压的影响因素和控制与利用 5.4.2矿井自然风压的控制与利用矿井自然风压的控制与利用（1）abbcefa系统：系统：（2）dbbcedb系统系统：，图图57自然风压使风流反向示意图（自然风压使风流反向示意图（a、b）n图图57a是某矿因自然风压使风流反向示意图。该矿为抽出式是某矿因自然风压使

43、风流反向示意图。该矿为抽出式通风，冬季通风，冬季ab平硐和平硐和db竖井进风，竖井进风，Qab=2000m3/min，夏季，夏季平硐自然风压作用方向与主要通风机的相反，平硐风平硐自然风压作用方向与主要通风机的相反，平硐风流反向，出风量流反向，出风量=300m3/min。如果要防止平硐。如果要防止平硐ab风流风流反向，需要确定以下有关条件和采取预防措施。如图反向，需要确定以下有关条件和采取预防措施。如图57b所示，对出风井来说夏季存在两个系统自然风压。所示，对出风井来说夏季存在两个系统自然风压。n自然风压与主要通风机作用方向相反，相当于在平硐口自然风压与主要通风机作用方向相反，相当于在平硐口a和进和进风竖井口风竖井口d各安装一台抽风机（向外）。设各安装一台抽风机（向外）。设ab风流停滞，对回风流停滞，对回路路abdefa和和abbcefa可分别列出压力平衡方程：可分别列出压力平衡方程：n方程组中两式相除，得方程组中两式相除，得ab段风流停滞条件式段风流停滞条件式nab段风流反向。根据该式，可采用下列措施防止段风流反向。根据该式，可采用下列措施防止ab段风段风流反向：流反向：1）加大）加大RD；2）增大）增大Hs；3）在）在a点安装风机向点安装风机向巷道压风。巷道压风。本讲稿第三十二页，共三十二页