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1、矿井通风与安全本讲稿第一页，共一百五十七页矿井通风 时文玉时文玉 电话：电话：4516514（办）（办）4513060（宅）（宅）新疆煤炭工业安全技术培训中心新疆煤炭工业安全技术培训中心 2003年年7月月本讲稿第二页，共一百五十七页目录第一章井下空气第二章通风系统第三章矿用通风机第四章掘进通风第五章矿井通风网络分析第六章矿井需风量与风量调节第七章矿井空调第八章通风测量第九章 通风质量标准化标准本讲稿第三页，共一百五十七页绪论工作环境的特殊性l地表大气与井下空气靠自然通风和空气扩散所进行的交换量很小，氧气减少。l开采活动破坏了地层原始的平衡状态：涌水和突水；有毒、有害气体增加；热量散发。l在矿

2、物的采、掘、装、运过程中，会产生粉尘，污染井下空气。l井下无自然光源（阳光），照明条件差；井下各类机电设备和放炮产生噪音；工作空间受限；使井下的工作环境恶化。本讲稿第四页，共一百五十七页绪论矿井通风的目的：l1、供给井下充足的新鲜空气；l2、排除、冲淡井下有害有毒气体；l3、调解矿井气候条件，创造良好的工作环境；l4、提高矿井的抗灾能力。l新风（进风）：风流流入井下后，没有经过工作面前，成分没有发生变化。l污风或乏风（回风）：风流经过工作面后，其成分发生了变化。本讲稿第五页，共一百五十七页绪论通风技术和管理上的存在的漏洞是事故发生的一个主要原因l1949年至1995年我国发生的3人以上瓦斯（煤

3、尘）爆炸事故共361起，从分析事故的直接原因中可见，因矿井通风问题引起瓦斯积聚的有288起，占事故总数的80。l其中通风系统存在问题的53起，局部通风机停风的56起，l风量不足的56起，巷道局部无风的26起，l盲巷积存瓦斯的24起，采空区积存瓦斯的39起，l放炮后积存瓦斯的27起，循环风7起。本讲稿第六页，共一百五十七页第一章井下空气第一节井下空气的成分空气干空气水蒸气湿空气表11干空气的标准成分（p1)成分气体分子量体积百分比质量百分比氮气（N2）28.01378.08475.53氧气（O2）31.998820.947623.14氩（Ar）39.9340.9340.05二氧化碳44.0099

4、50.03141.27其它气体0.0030.01本讲稿第七页，共一百五十七页第一章井下空气第一节井下空气的成分井下空气的主要成分：氧气和氮气及少量二氧化碳。l氧气：相对密度为1.11，人静止状态下耗氧量0.25 l/min，工作时耗氧量13 l/min；l当浓度小于17时，呼吸困难、心跳加快；当浓度小于15时，无力进行劳动；l当浓度小于12时，有生命危险；当浓度小于3时,立即死亡。l规程规定工作面进风流中=20l氮气：相对密度为0.97，微溶于水，不助燃，无毒。地层中涌出。当氮气浓度升高时，意味着氧气浓度的减少，可引起缺氧窒息。二氧化碳（略）后叙。本讲稿第八页，共一百五十七页第一章井下空气第一

5、节井下空气的成分井下空气中常见的有毒有害气体：一氧化碳（CO）、二氧化氮（NO2）、硫化氢（H2S）、二氧化硫（SO2）、二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氢气（H2）等。(特点见p24)其来源是爆破生成的炮烟、矿物氧化、火灾、爆炸，以及柴油机工作产生的废气等，有的井下天然存在。Co2:无色，略有酸味，相对密度1.52，不支持燃烧，对人的呼吸又刺激作用，10%以上有窒息危险(窒息特征略）。规程规定：在采掘工作面进风流不得超过0.5，在采掘工作面和采区的回风流中，不得超过1.5，在矿井和一翼的总回风不得超过0.75。本讲稿第九页，共一百五十七页第一章井下空气第一节井下空气的成分稀释矿内有害气体

6、的措施：l应向矿内连续供给新鲜风流，使之达到安全浓度。CH4和CO2是矿内有害气体的主要成分，稀释它们所需的风量最大，所以它们是确定矿井风量和工作面风量的主要依据。l抽放瓦斯、煤体注入石灰水以减少H2S和SO2、防止煤炭自燃、采取综合防尘措施等。l爆破后空气中的CO、CO2、NO2等气体浓度往往超过安全浓度，除了采取水炮泥、喷雾洒水等措施外，必须等炮烟吹散后方可进入掘进工作面。l当发生爆炸、火灾、煤与瓦斯突出等事故时，空气中有害气体 的 浓 度 通 常 是 致 命 的，应 佩 带 自 救 器。本讲稿第十页，共一百五十七页第一章井下空气第二节空气的物理性质与状态参数物性参数与状态参数一、空气的物

7、性参数l1气体常数pv=RT 干空气的折合分子量Md为28.97，折合气体常数Rd为287 J/kgK。水蒸汽的分子量Mv为18.015，气体常数为461.5287 J/kgK。湿空气的折合分子量和折合气体常数与水蒸汽的分压力有关；分压力越大，则折合分子量越小，折合气体常数越大。本讲稿第十一页，共一百五十七页第一章井下空气第二节空气的物理性质与状态参数2比热l在常温常压下，干空气的定压比热为1.01kJ/kgK，水蒸汽的定压比热为1.85kJ/kgK。3粘度l动力粘性系数，单位：Pasl运动粘性系数，单位：m2/sl在0下，=1.685810-5 Pas =1.3010-5/sl在20下，=1

8、.794610-5 Pas,=1.4910-5/s本讲稿第十二页，共一百五十七页第一章井下空气二、空气的状态参数1压力p，单位：帕（Pa）l1Pa=1N/。1bar=105 Pa，1atm=101324.96Pa。2水蒸汽分压力:将一定量的湿空气中的水蒸气抽出，使其保持与原来湿空气相同的温度和压力，这时的水蒸气的压力叫水蒸气分压力；符号：Pv；同样有干空气分压力Pd；空气压力等于水蒸气与干空气分压力之和。3密度与比容l密度符号，单位kg/m3。l=（1/287T）*（P-0378P）Pal或=0.465P/(273+t)kg/m本讲稿第十三页，共一百五十七页第一章井下空气二、空气的状态参数l4

9、干球温度Tt+273.15t5(t-32)/9 T热力学温度（绝对温度）；t华氏温度。l5含湿量d，单位g/kg(d.a)l6湿空气的焓1kg干空气的焓和0.001d水蒸汽的焓的总和：本讲稿第十四页，共一百五十七页第一章井下空气7、绝对湿度与相对湿度（1）、绝对湿度：单位体积空气中所含水蒸气质量。符号：；单位：kg/m。（2）、相对湿度：空气的水蒸气的分压力Pv与相同温度下水蒸气的饱和压力Ps的比。即=（Pv/Ps）100%；相对湿度的测量见第八章本讲稿第十五页，共一百五十七页第一章井下空气第三节井下气候条件一、热应力指标l人体在静止状态下产热量大约70100W，在水平巷道中行走能量消耗约29

10、0W。l人体主要散热方式：对流换热、辐射、汗液蒸发l决定人体表面散热速度的因素主要有：空气温度、湿度、风速、平均辐射温度。l井下气候标准：教材P11-12（规程102条）。本讲稿第十六页，共一百五十七页常用的热应力指标l干球温度:空气一般温度(Td).l湿球温度:温度计包湿的温度(Tw).l有效温度(tb)、导引温度(tr)l同感温度:综合指标.(见下图）l卡他度:衡量人体散热指标.lK=F/t 其中k-卡它度值（毫卡/秒.平方厘米；F-卡它计常数（毫卡/平方厘米）；舒适k值：l轻劳动：6；中等：8;繁重:10;SYT:本讲稿第十七页，共一百五十七页本讲稿第十八页，共一百五十七页第二章通风系统

11、第一节矿井通风系统矿井通风系统是矿井通风机的工作方法、通风方式和通风网络的总称；主要由风机和通风网路两部分组成。一、矿井通风方式l1.中央式l1)中央并列式（适用条件P13）l2)中央分裂式(中央边界式)（适用条件P15）l2对角式l1）两翼对角式（适用条件P15）l2）分区对角式(简称分区式)（适用条件P15）l3区域式（适用条件P15）l4混合式适用条件P16）本讲稿第十九页，共一百五十七页a中央并列式b中央分列式c两翼对角式d分区式本讲稿第二十页，共一百五十七页e区域式f中央并列与对角混合式g中央分列与对角混合式本讲稿第二十一页，共一百五十七页第二章通风系统第一节矿井通风系统二、主要通风

12、机的工作方法l主要通风机的工作方式有压入式和抽出式和抽压混合式三种。a抽出式b压入式c抽压混合式本讲稿第二十二页，共一百五十七页第二章通风系统第一节矿井通风系统三、选择矿井通风系统的安全原则l1要有完整的独立通风系统。每一通风系统至少有一个进风井和一个回风井。l2进风井口必须布置在粉尘、有害气体和高温气体不能侵入的地方l3通常以罐笼提升井兼做进风井，回风井则常是专用风井，装有带式输送机的井筒和箕斗提升井不应兼做风井。l4通风系统简单，风流稳定，易于管理。l5发生事故时，风流易于控制，人员便于撤出。l6所有矿井都要采用机械通风，矿井主要通风机必须安在地面。矿井不得采用局部通风机群作为主要通风机用

13、。本讲稿第二十三页，共一百五十七页第二章通风系统第一节矿井通风系统l三、选择矿井通风系统的安全原则l7多风机并联运转时，其公用段阻力应小于任一风机风压的20。l8开拓新水平的回风流应能直接进入总回风道。l每一个生产水平和采区，都必须布置单独的回风道，实行分区通风。l井下爆破材料库、井下充电室、机电硐室必须有单独的新鲜风流通过，回风风流应引入回风巷。l9满足防治瓦斯、火、尘和水对矿井通风系统的要求。l10尽量减少通风构筑物设施和对角巷道的布置，以免引起大量漏风和防止风流发生反向。本讲稿第二十四页，共一百五十七页第二章通风系统第一节矿井通风系统l四、通风系统图与网络图l（一）通风系统图矿井通风系统

14、图必须标明以下内容：l1矿井通风系统的风流路线和风流方向；l2各巷道、硐室和工作面的风量值与阻力值；l3通风、防火、防尘设施和各通风构筑物的安装地点，以及火区位置和范围。l4、通风部门要按季绘制，按月修改；开采几个煤层必须有矿井通风系统图和分层通风系统图。本讲稿第二十五页，共一百五十七页第二章通风系统第一节矿井通风系统l（二）通风网络图（绘制步骤P21-22）a通风系统图b通风网络图图23盘式斜井的通风系统图和通风网络示意图131，2，7分支编号；，节点编号本讲稿第二十六页，共一百五十七页第二章通风系统第二节采区通风系统l一、采区通风系统的基本要求l1每一个生产水平和采区，都须布置单独的回风道

15、，实行分区通风。l2回采和掘进工作面都应独立通风，有特殊困难必须串联通风时应符合有关规定。l3有突出危险的煤层，回采工作面严禁采用下行通风。l4掘进和回采工作面的进回风，都不得经过采空区或冒落区。l5采空区须及时封闭。本讲稿第二十七页，共一百五十七页第二章通风系统第二节采区通风系统l一、采区通风系统的基本要求l7倾斜运输巷道中，不应设置风门。l8掘进巷道与其它巷道贯通前，通风部门必须预先做好调整通风系统的准备工作，贯通后须立即调整系统，防止瓦斯积聚，待风流稳定后，才可恢复工作。l9为了便于在火灾时控制风流、扑灭火灾和防止烟气中毒事故，采区内应选择适宜地点预设反风门或防火门。本讲稿第二十八页，共

16、一百五十七页第二章通风系统第二节采区通风系统l二、采区上、下山的布置l（一）上(下)山的数目l每一采区至少要有两条上(下)山，即运输机上山及轨道上山，其中一条进风，一条回风。l生产能力特大或瓦斯涌出量大，或上、下多区段同时生产，或有煤与瓦斯突出危险的采区，往往增开一条或多条通风行人上山。l（二）进、回风上山的选择l轨道上山进风、运输机上山回风l运输机上山进风、轨道上山回风l（三）中央上山和边界上山本讲稿第二十九页，共一百五十七页第二章通风系统第二节采区通风系统l三、关于采掘工作面串联通风l采、掘工作面都应独立通风；同一采区、同一煤层上下相连的两个回采面、其总长度不超过400m，回采面和与其连接

17、的掘进面，掘进面和与其相邻的掘进面，在独立通风有困难时，在制定措施后，可以串联通风，但串联次数不得超过一次。l在进人上述串联工作面的风流中，必须装有瓦斯自动检测报警断电装置，瓦斯和二氧化碳浓度都不得超过0.5其它有害气体应符合规程规定。l在有瓦斯(二氧化碳)喷出或有煤与瓦斯(二氧化碳)突出的煤层中，严禁任何两个工作面串联通风。本讲稿第三十页，共一百五十七页第二章通风系统第二节采区通风系统l四、长壁工作面通风系统的类型和特点l（一）长壁采煤工作面进、回风巷的布置形式本讲稿第三十一页，共一百五十七页第二章通风系统第二节采区通风系统四、长壁工作面通风系统的类型和特点l（二）采用上行风或下行风l下行风

18、与顺向通风l联邦德国1980年5月用下行风的采面占45，前苏联、美国、英国等国家都有不同程度的应用。l我国平顶山、徐州、中梁山、芙蓉、涟邵、邢台、阜新、淮南、淄博等等局矿也先后采用下行风。l用下行风顺向通风，与上行风相比，有以下几个特点：l1降尘方面l2降温方面l3瓦斯涌出方面l4防灭火方面本讲稿第三十二页，共一百五十七页第二章通风系统五、采区的通风构筑物l为了保证井下风流沿设计的路线流动、各个用风地点得到所需风量，不得不在通风系统中设置一些通风构筑物，以控制风流的方向和数量。l采区内的主要通风构筑物有：风桥、挡风墙、风门和调节风窗。l通风构筑物的数量、位置和质量对通风系统的安全性、可靠性、抗

19、灾能力和经济效益起着十分重要的作用。本讲稿第三十三页，共一百五十七页第二章通风系统第二节采区通风系统六、局部反风l矿井反风的目的：当井下一旦发生火灾时，能够按需要有效地控制风流方向，确保安全撤离和抢救人员，防止火灾区扩大，并为灭火和处理火灾事故提供条件。矿井反风方式有全矿性反风、区域性反风和局部反风三种。l当采区内发生火灾时，主要通风机保持正常运行，通过调整采区内预设风门开关状态，实现采区内部部分巷道风流的反向，把火灾烟流直接引向回风道的反风方式，称为局部反风。如果火灾发生在某一采区或工作面的进风侧，应当采用局部反风措施，防止火灾烟流进入人员汇集工作地点，减少灾害损失。本讲稿第三十四页，共一百

20、五十七页131112Fpr图210局部反风示意图61采区回风斜巷2170m运输大巷3绞车硐室4采区进风巷5采区轨道下山6采区专用反风巷7采区胶带输送机下山8采煤工作面回风巷9采区变电所10采煤工作面进风巷11掘进工作面12水泵房13采煤工作面本讲稿第三十五页，共一百五十七页第三章矿用通风机矿用通风机按其用途可分为：l主要通风机l辅助通风机l局部通风机按其结构和工作原理分为：l离心式通风机l轴流式通风机本讲稿第三十六页，共一百五十七页第一节通风机的构造和原理一、离心式通风机1进风口；2工作轮；3螺形机壳；4前导器图图311进风口；2工作轮；3螺形机壳；4前导器7本讲稿第三十七页，共一百五十七页第

21、一节通风机的构造和原理图32叶片出口构造角111轮毂2转向3叶片123本讲稿第三十八页，共一百五十七页第一节通风机的构造和原理二、轴流式风机的构造及工作原理图图337本讲稿第三十九页，共一百五十七页图34叶片安装角本讲稿第四十页，共一百五十七页第一节通风机的构造和原理三、对旋式通风机的工作原理及特点KDZ型对旋轴流式通风机的结构示意图本讲稿第四十一页，共一百五十七页第一节通风机的构造和原理对旋式风机有以下特点18,19：l(1)对旋式系列风机是无静叶轴流式风机，第二级风叶轮兼备着普通轴流式风机中静叶栅的功能，在获得整直圆周方向速度分量的同时，并加给气流的能量，使风机内耗减少了，阻力损失降低了，

22、从而达到普通轴流式通风机不能达到的高效率、高风压、大风量，最大效率可达85%以上。l(2)对旋式风机的性能好，高效区宽，驼峰区风压平稳，风流稳定，在风机工作区间内对旋式风机随风量的增大输入功率变化较小；气流喘振与冲击现象微弱，噪声较低，在风机的工作区间内其噪声小于85()。由于该机壳内衬有消音材料，还免去了前、后消音器，使其安装检修也方便了许多。l(3)对旋式局部通风机可实现三种运转方式，十分适用于开拓巷道和长距离煤巷送风，最长可达约1500m。本讲稿第四十二页，共一百五十七页第一节通风机的构造和原理四、主要通风机的使用要求l1主要通风机必须安装在地面；装有通风机的井口必须封闭严密，其外部漏风

23、率在无提升设备时不得超过5，有提升设备时不得超过15。l2必须保证主要通风机连续运转。l3必须安装2套同等能力的主要通风机装置，其中1套作备用：在建井期间可装置1套通风机和1部备用电动机。备用通风机和备用电动机，必须能在10min内开动。严禁采用局部通风机或风机群作为主要通风机使用。l4主要通风机至少每月由矿井机电部门检查1次。改变通风机转数或叶片角度时，必须报技术负责人批准。l5在新安装的主要通风机投入使用前，必须进行通风机性能测定和试运转工作，以后每5年至少进行1次性能测定。本讲稿第四十三页，共一百五十七页第二节主要通风机的附属装置一、风硐（作用、要求P45）二、扩散器(扩散塔)三、防爆门

24、(防爆井盖)四、反风装置本讲稿第四十四页，共一百五十七页第二节主要通风机的附属装置四、反风装置l主要的反风方法有：1设专用反风道反风。2轴流式风机反转反风。3利用备用风机的风道反风(无反风道反风)。4调整动叶安装角进行反风。本讲稿第四十五页，共一百五十七页图35轴流式风机反风道反风6本讲稿第四十六页，共一百五十七页图37轴流式风机无反风道反风7本讲稿第四十七页，共一百五十七页第二节主要通风机的附属装置对反风装置的要求：l1、生产矿井主要通风机必须装有反风设施；l2、结构简单，坚固可靠，漏风少；l3、定期进行检修，确保反风装置处于良好状态；l4、所有操作开关应集中安设，动作灵活可靠，能在10mi

25、n内改变巷道中风流方向；l5、风流方向改变后，主要通风机的供给风量，不应小于正常风量的40。l6、每季度至少检查1次反风设施，每年进行1次反风演习；当矿井通风系统有较大变化时，也应进行1次反风演习。本讲稿第四十八页，共一百五十七页第三节通风机的实际特性曲线本讲稿第四十九页，共一百五十七页第四节自然风压及其利用本讲稿第五十页，共一百五十七页自然通风引起风流反向图E本讲稿第五十一页，共一百五十七页思考题1、井下空气与地面空气有哪些区别？2、井下有哪些有害有毒气体？规程规定安全浓度各是多少？3、矿井通风方式有哪几种？4、通风系统图的内容有哪些要求？5、什么叫串联通风？危害有哪些？规程有什么规定？6、

26、主扇有哪些附属装置？哪些附加装置？通风构筑物有哪些？7、反风方法有哪几种？全矿性反风条件是什么？本讲稿第五十二页，共一百五十七页思考题8、主扇的安装、使用有那些要求？9、主扇的工作方法有哪几种？一般使用哪一种？10、规程对井下工作场所的温度是如何规定的？本讲稿第五十三页，共一百五十七页第四章掘进通风4-14-1生产矿井掘进通风生产矿井掘进通风一、掘进通风方法（一）利用矿井总风压通风1用纵向风墙或风幛导风2利用风筒导风3利用平行巷道通风l利用总风压通风的优点是安全可靠，管理方便，但须有足够的风压以克服通风承阻力，其缺点是漏风大、有效风量率低，只适用于短距离掘进巷道或两条长距离巷道同时掘进。本讲稿

27、第五十四页，共一百五十七页4-1 4-1 生产矿井掘进通风利用矿井总风压通风414255本讲稿第五十五页，共一百五十七页4-1 4-1 生产矿井掘进通风一、掘进通风方法（二）使用局部通风设备通风掘进用的局部通风设备：1引射器2局部通风机局扇的工作方式：1、压入式2、抽出式3、混合式本讲稿第五十六页，共一百五十七页 本讲稿第五十七页，共一百五十七页4-14-1生产矿井掘进通风二、掘进通风的安全要求l1掘进巷道应采用矿井全风压通风或局部通风机通风，不得采用扩散通风。一台局部通风机不得同时向两个掘进工作面供风。l2局部通风机必须由指定人员负责管理；压入式局部通风机及起动装置必须安装在进风巷道中，距回

28、风口不得小于10米，局部通风机吸入风量必须小于局部通风机安装地点的供风量。进风流中的瓦斯浓度不得超过05。l3抽出式局部通风机，必须采用经国家检定单位对防爆和防摩擦火花检验合格的抽出式局部通风机；本讲稿第五十八页，共一百五十七页4-1 4-1 生产矿井掘进通风二、掘进通风的安全要求l4除尘风机、抽出式局部通风机和位于掘进工作面附近100m范围内的压入式局部通风机，其噪声不应超过85dB(A)，并应安设配套的消声器。l5瓦斯喷出区域或煤与瓦斯（二氧化碳）突出煤层，掘进通风方式不得采用混合式。煤巷、半煤岩巷的掘进通风方式，都应采用压入式。采用混合式通风，必须制订安全措施。l6在瓦斯喷出区域，高瓦斯

29、矿井、煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出矿井中，所有掘进工作面的局部通风机，都应装设“三专、两闭锁”设施。本讲稿第五十九页，共一百五十七页4-1 4-1 生产矿井掘进通风三、独头巷道停风和恢复通风、送电的安全措施l1独头巷道的局部通风机必须保持经常运转，临时停工时，也不得停风。如果因临时停电或其它原因，局部通风机停止运转，风电闭锁装置立即切断局部通风机供风巷道的一切电气设备的电源，人员撤至全风压通风的进风流中，独头巷道口设置栅栏，并接明显警标牌，严禁人员入内。l2停风的独头巷道，每班在栅栏处至少检查一次瓦斯。如发现栅栏内侧1m处瓦斯浓度超过3%，应采用木板密闭予以封闭。l3独头巷道停风后，其内的瓦

30、斯浓度超过1或二氧化碳浓度通过1.5时，必须采取专门的排瓦斯措施。l4独头巷道恢复正常通风后，必须由电工对独头巷道中的电气设备进行检查，证实完好时，方可人工恢复局部通风机供风的巷道中的一切电气设备的电源。本讲稿第六十页，共一百五十七页4-1 4-1 生产矿井掘进通风排放瓦斯的基本要求：l(1)排除独头巷道积聚的瓦斯，须先检查瓦斯浓度；送入有限的风量，逐步排放积聚的瓦斯。l(2)排放瓦斯时，应有瓦斯检查人员在独头巷道回风流与全风压风流混合处，经常检查瓦斯浓度；l(3)排放瓦斯时，严禁局部通风机发生循环风；l(4)排放瓦斯时，独头巷道的回风系统内，必须切断电源，撤出人员；还应有矿山救护队在现场值班

31、；l(5)排放瓦斯后，经检查证实，整个独头巷道内风流中的瓦斯浓度不超过1，氧气浓度不低于20和二氧化碳浓度不超过1.5，且稳定30min后，瓦斯浓度没有变化，才可恢复局部通风机的正常通风。本讲稿第六十一页，共一百五十七页4-1 4-1 建井时期的通风系统建井时期的通风系统按阶段性特点分类：1、井本讲稿第六十二页，共一百五十七页第五章矿井通风网络分析l第一节井下风流的能量方程压能+位能+动能=风流总能量本讲稿第六十三页，共一百五十七页第二节通风阻力一、风流的流动状态l风流的流动状态：l层流Re=（vd）/2000l完全紊流Re10000l过渡紊流2000Re10000l井下巷道中的风流在最低风速

32、为0.15m/s的限定下，均为紊流状态，并且在多数情况下为完全紊流状态。只有当采空区漏风时，才可能属于层流状态。本讲稿第六十四页，共一百五十七页第二节通风阻力二、完全紊流状态下的摩擦阻力l完全紊流状态下，风流的摩擦阻力与风量的平方成正比。此式称为完全紊流状态下的摩擦阻力定律。l巷道的摩擦风阻计算：本讲稿第六十五页，共一百五十七页第二节通风阻力压力单位及换算关系：1、1f=98N f公斤力；N牛顿；2、1Pa=1N/m Pa帕斯卡；3、1H2O=1f/m=981N/m；4、1bar=100000 Pa；5、1atm=760Hg=101325kPa（千帕）atm标准大气压；Hg毫米汞柱；本讲稿第六

33、十六页，共一百五十七页第二节通风阻力摩擦阻力计算（1）、例：某矿总回风巷，L=2000m，梯形断面，U型钢支护S=8mQ=50m/s,=0.0177kg/m,求该巷道的摩擦风阻、摩擦阻力，设主扇总效率=06，为克服这段巷道阻力，一年耗电多少度？解：1）、梯形周长U=4.16S=11.77mS2)摩擦风阻计算：Rf=LU/S=0.814kg/m7本讲稿第六十七页，共一百五十七页第二节通风阻力3)、摩擦阻力：hf=RfQ=0.814*50=2035Pa；4）、主扇耗电功率：N=hfQ/1000=2035*50/1000*0.6=169.6Kw;5)、年耗电量及电费：W=N360*24*0.36=1

34、465344*0.36=52.8万元;（2）、如改成三心拱砌碹,即=0.00417kg/m,其它不变,求阻力和年耗电量。1）、三心拱周长：U=3.85S=10.89m;2)阻力计算:hf=RfQ=(0.00417*2000*10.89/8)50=443Pa本讲稿第六十八页，共一百五十七页第二节通风阻力2)：N=hfQ/1000=443*50/1000*0.6 =36.9Kw;2)W=N360*24*0.36=36.9*360*24 =318816*0.36=11.5万元;比较:由以上计算可知:1、巷道支护形式不同，摩擦阻力大不相同；2、巷道支护形式改变后，节约电费一项高达:52.8-11.5=

35、41.3万元,仅为原来的21.8%,但这里巷道改造费用没有计算,应权衡利弊而决策。本讲稿第六十九页，共一百五十七页第二节通风阻力三、局部阻力l在风流流动过程中，由于边壁条件的变化，使均匀流动在局部地区受到阻碍物的影响而破坏，从而引起风流的流速大小、方向、或分布的变化或产生涡流等，造成风流的能量损失，称为局部阻力。l紊流状态下的局部阻力与风量的平方成正比，即：本讲稿第七十页，共一百五十七页第二节通风阻力四、降低通风阻力的措施l1降低摩擦阻力系数。尽量选择小的支护方式，注意施工质量，尽可能使巷道壁面平整光滑。l2扩大巷道断面。必要时甚至开掘并联巷道。l3选择巷道周长与断面积比较小的巷道形状。l4缩

36、短巷道的长度。l5避免巷道内风量过于集中，尽可能使矿井的总进风早分开，使矿井的总回风晚汇合。l6对于风速高、风量大的井巷，尽可能避免断面的突然增大或突然缩小；尽可能避免巷道拐急弯，还可设置导风板。风筒要悬挂平直。l7在巷道的分叉处或汇合处要做成斜面或圆弧形，不要随意在主要巷道内堆放木料、器材等杂物，把正对风流的固定物体做成流线形。本讲稿第七十一页，共一百五十七页第三节风网的基本性质一、风网中风流的基本定律l质量守恒定律：Q1Q2Q3Q4或Q1Q2Q3Q40 本讲稿第七十二页，共一百五十七页第三节风网的基本性质一、风网中风流的基本定律l能量守恒定律：h1h5h4h3=0 l通风阻力定律本讲稿第七

37、十三页，共一百五十七页第三节风网的基本性质二、简单风网的基本性质l（一）串联风网l根据风量平衡定律，串联风路的总风量等于各条分支的风量，即：QQ1Q2Qnl根据风压平衡定律，串联风路的总通风阻力等于各条分支的通风阻力之和，即：hh1+h2+hnl串联风路的总风阻等于各条分支的风阻之和，即：本讲稿第七十四页，共一百五十七页第三节风网的基本性质二、简单风网的基本性质l（二）并联风网l根据风量平衡定律，并联风路的总风量等于各条分支的风量之和，即：l根据风压平衡定律，并联风路的总通风阻力等于各条分支的通风阻力，即：hh1h2hnl并联风路的总风阻与各条分支的风阻的关系：本讲稿第七十五页，共一百五十七页

38、第三节风网的基本性质三、复杂风网的数值解算l在复杂风网中，风流的流动必须遵守风量平衡定律、风压平衡定律和通风阻力定律。B条分支、N个节点，基本回路数为MBN1。可以建立N1个独立的节点风量平衡方程、M个独立的回路风压平衡方程、B个独立的风量与通风阻力关系方程。整个风网的独立方程数目为2B。风流自然分风解算时，待求的未知数：B条分支的风量和B条分支的通风阻力。l矿井通风网络也可以解算某些分支风量已知时，应对通风网络风阻的调节。此时，可将已知风量的分支的风阻作为未知量，使待求未知量的总数与独立方程的总数相同，从而可求得一组定解。本讲稿第七十六页，共一百五十七页第三节风网的基本性质三、复杂风网的数值

39、解算l自然分风的解算方法：l回路风量法l节点风压法l在建立的2B个方程中，有B个方程是非线性的，应尽量减少迭代求解的未知量数和方程数。l回路风量法是以M个回路风量为基本未知量的求解方法。l首先将通风阻力定律的B个方程代入风压平衡方程，则M个风压平衡方程中包含B个分支的风量。l这B个分支风量可全部用M个余分支风量表示。l在求得回路风量后，可由节点风量平衡方程直接求得各分支的风量，再由通风阻力定律直接求出各分支的通风阻力。本讲稿第七十七页，共一百五十七页第三节风网的基本性质三、复杂风网的数值解算l节点风压法是以节点的全压为基本未知量的解算方法。l它先求解以节点风压为未知量的方程组，再由节点风压计算

40、各分支的风量和通风阻力。l分支的通风阻力等于这条分支的始末节点全压之差，加上始末节点的位压差。l可将各分支的风量用各节点风压来表示。l将分支风量的表达式代入节点风量平衡方程，就得到了以N个节点风压为未知量的N个方程，即以节点风压为未知量的方程组。l由各节点风压可确定各分支的通风阻力，由通风阻力又可计算各分支的风量。l解算按需分风问题，先解算自然分风区，再进行阻力调节l最常用的方法是关键路径法。所谓关键路径是指进回风井之间阻力最大的一条路径。如采用降阻调节或增压调节，则应在关键路径上调节。在其余的路径上则进行增阻调节，使全风网的阻力平衡，实现按需分风。本讲稿第七十八页，共一百五十七页第四节矿井总

41、风阻与矿井等积孔一、矿井总风阻l矿井通风总阻力与矿井总风量的平方成正比，比例系数称为矿井总风阻。l多个主要通风机同时工作时的矿井总风阻：本讲稿第七十九页，共一百五十七页第四节矿井总风阻与矿井等积孔二、矿井等积孔二、矿井等积孔l用矿井风阻R表示通风难易程度不够形象，所以常用等积孔表示矿井通风的状况。等积孔与矿井总风阻之间有如下关系：l式中A表示矿井等积孔，单位m2，R表示矿井总风阻，单位/m7。l用工程制单位计算时:A=0.38/R;l其中R单位为:fs2/m8本讲稿第八十页，共一百五十七页4-2矿井总风阻与矿井等积孔l例:某矿测得总阻力h=280H2O,总风量Q=80m/s,求总风阻R和矿井等

42、积孔A。l解：1）、R=h/Q=280*98/80=043/m7；l2）、A=119/R=119/043=18；l矿矿井井通通风风难难易易标标准准：1、容易：R2；2、中等：R=0036-0114；A=12；3、困难：R0114；A1m。(R-fs2/m8)以上计算可知，该矿为中等通风难易程度。本讲稿第八十一页，共一百五十七页第四节矿井总风阻与矿井等积孔本讲稿第八十二页，共一百五十七页第六章 矿井风量与风量调节第一节 矿井需风量一、矿井总风量计算方法1、按同时下井最多人数计算：Qkj=4NKkt （m/min）Kkt通风系数（配风的不均匀性）一般取12-125。2、按井下各用风量之和计算：Qk

43、j=（Qc+Qj+Qd+Qq）Kkt（m/min）本讲稿第八十三页，共一百五十七页第六章 矿井风量与风量调节二、采煤工作面风量计算方法1、按瓦斯、二氧化碳涌出量计算：Qci=100*qwci*KctiKcti采煤工作面风量备用系数；一般取：机采14-16；炮采1620。2、按工作面温度计算：Qci=60*Vci*Sci Vci按86页表61取值3、按采煤工作面人数计算：Qci=4N4、按规程要求进行验算：15*Sci=Qci=240*Sci本讲稿第八十四页，共一百五十七页第六章 矿井风量与风量调节三、掘进工作面风量计算方法1、按瓦斯、二氧化碳涌出量计算：Qji=100*qwji*Kjti 风量

44、系数取162；2、按一次放炮炸药消耗量计算：Qji=25*Ai3、按局扇的风量之和计算：Qji=Qi*I4、按人数计算：Qji=4N5、按规程要求验算：（1）、岩石巷道：9Sji=Qji=240Sji（2）、煤巷半煤巷：15Sji=Qji=240Sji （m/min）本讲稿第八十五页，共一百五十七页第六章 矿井风量与风量调节第二节 矿井漏风及控制措施一、漏风的危害（1）、减少有效风量，增加电耗；（2）、不能排除有害有毒气体和矿尘，引起窒息、中毒事故，发生瓦斯、煤尘爆炸事故和煤炭自燃等灾害。二、漏风的分类：（1）、外部漏风；（2）、内部漏风。三、矿井有效风量与矿井有效风量率 1、矿井有效风量：井

45、下各工作面实际风量的总和。Qx=Qi本讲稿第八十六页，共一百五十七页第六章 矿井风量与调节2、矿井有效风量率：指矿井有效风量与主扇风量的百分比；Pefo=（Qx/Qt）100%3、矿井内部有效风量率：矿井有效风量与总风量的百分比；Qefi=（Qx/Qk）100%4、矿井外部漏风率：指外部漏风量与主扇风量的百分比；Plo=（Qw/Qt）100%5、规程规定：1）、内部有效风量率不小于80%；2）、外部漏风率无提升设备不大于5%，有提升设备不大于15%。本讲稿第八十七页，共一百五十七页第六章 矿井风量与调节三、控制漏风措施1、选择科学、合理的开拓开采、通风方式；2、加强主善附属装置的管理；3、严格

46、控制进回井、进回风巷间的漏风；4、加强井下通风构筑物的管理；5、采空区及时封闭，必要时采取注浆、洒浆等措施，放采空区漏风；6、煤仓必须贮存一定的煤量，以防止漏风；本讲稿第八十八页，共一百五十七页第六章 矿井风量与调节第三节 风量调节一、局部风量调节1、增阻调节：在阻力小的巷道按设调节风窗。该方法施工简单、工程量小、易于调节；但能增加矿井总阻力，减少总风量，而且减少的多，用风地点增加的少。风窗面积计算96页626式。2、降阻调节：在阻力大的巷道中扩大断面、改变支护形式以增加风量。该方法能减小矿井总风阻，增加总风量；但总增加量小于降阻巷道的增加量，使并联分支风量减小，并且工程量大，投资大，工期长。

47、本讲稿第八十九页，共一百五十七页第六章 矿井风量与风量调节3、增压调节法：在需增加风量的巷道按辅扇。该方法能增加矿井总风压、总风量；施工快、工期短；但管理复杂、安全性差，电费高。注意事项如下：（1）、必须按在进风中，一般要设风门、绕道；（2）、按设地点要求围岩完好，防漏风、防循环风；（3）、要有专人管理，进风口瓦斯不得超过05%；主扇停前先停辅扇；辅扇停时马上开启自动风门。本讲稿第九十页，共一百五十七页第六章 矿井风量与风量调节二、总风量调节1、改变主扇特性：（1）、改变主扇转速；（2）、改变叶片角度；2、改变矿井总风阻：（1）、开矿前期，离心式主扇设闸门；轴流式主扇减小叶片角度；（2）、开矿

48、后期改换主进、回风巷支护形式，扩大巷道断面本讲稿第九十一页，共一百五十七页第七章矿井空调第一节影响矿井气候的因素第一节影响矿井气候的因素一、地表大气地表大气二、风流的自压缩热风流的自压缩热l每垂直向下流动100米，其温升约为1。本讲稿第九十二页，共一百五十七页围岩散热围岩散热15m20m温度深度变温带变温带恒温带恒温带增温带增温带0 10 20本讲稿第九十三页，共一百五十七页本讲稿第九十四页，共一百五十七页 22 24 26 28 30 32 34 36 岩温岩温/深度深度/m10 20 30 1天天 38天天 363天天 10年年 1年年 18年年 20 18 本讲稿第九十五页，共一百五十七

49、页机电设备的散热机电设备的散热有用功 开工率l（1）通风机l（2）提升机l（3）照明灯l（4）水泵l（5）采煤机和掘进机本讲稿第九十六页，共一百五十七页其它热源的放热其它热源的放热人体散热量l休息时90115轻度体力劳动时250中等体力劳动时275繁重体力劳动时470运输中煤炭及矸石的散热、热水的散热、氧化放热和炸药爆炸放热。本讲稿第九十七页，共一百五十七页常用的热应力指标l干球温度:空气一般温度(Td)l湿球温度:包湿温度(Tw)l有效温度l导引温度l同感温度l卡他度:衡量人体散热指标.本讲稿第九十八页，共一百五十七页本讲稿第九十九页，共一百五十七页第三节改善矿内气候条件的改善矿内气候条件的

50、一般措施一般措施通风降温通风降温（1）增加风量。（2）选择合理的矿井通风系统。（3）改革通风方式。采用型通风、型通风和下行风等通风方式。本讲稿第一百页，共一百五十七页风量与风温关系本讲稿第一百零一页，共一百五十七页改革通风方式l型通风：上行风与下行风型通风 型通风本讲稿第一百零二页，共一百五十七页改革采煤方法和顶板管理改革采煤方法和顶板管理l（1）集中生产。l（2）后退式采煤法。l（3）倾斜长壁式采煤法。l（4）充填法管理顶板。本讲稿第一百零三页，共一百五十七页井下热水的治理井下热水的治理l热水排放的基本原则：排水路线尽量避开进风路线，热水不要暴露。l热水排放的措施：（1）地面钻孔把热水直接排