矿井通风主要知识归纳(期末复习)

1、20152016 (2)矿井通风(Part)、前言1”什么是“矿井通风”？矿井通风的任务？(看第一节课笔记)二、煤矿井下空气1、矿井空气中两种对通风有重要影响的气体。CH4和 CO22、新风、污风(1)新风：亦称新鲜风流或新鲜空气。指井巷中经过用风地点以前、受污染程度较轻的进风巷道内的空气。(2)污风：亦称乏风，或污浊空气。指经过用风地点以后、受污染程度较重的回风巷道内的空气。3、矿井空气中Q、CH、CS CO气体安全浓度要求。规程规定：矿井空气中 02浓度不能低于20%。规程规定：采掘工作面进风流中 CO寐度不彳#超过0.5%,采掘工作面回风流中 C02 浓度不得超过1.5%,矿井总回风巷或

2、一翼回风巷中 CO寐度不彳#超过0.75%。规程规定：采掘工作面进风流中甲烷浓度不得超过0.5%,回风流中瓦斯浓度不得超过1.0 %;矿井总回风巷或一翼回风巷中瓦斯浓度不得超过0.75 %。规程规定：井下空气中 CO浓度不彳#高于0.0024%。4、如何划分矿井瓦斯等级？出于安全和经济的考虑，煤矿常依据：井下瓦斯涌出量的大小和涌出形式，对矿井划分瓦斯等级，以实现分级安全管理。5、决定矿井气候条件的三个因素。温度、湿度、风速6、矿井空气温度变化规律。进风路线：自进风井井口至采掘工作面进风侧路线。回风路线：自采掘工作面回风侧至回风井风碉问路线。在进风路线上：一般，地温对风流温度影响最大，存在冬暖夏

3、凉的现象，好比气温 调节器。在采掘工作面：放热因素众多，好比加温器。在回风路线上：地温降低、风流汇合上行，气温降低。浅井，尤其平碉，通风路线短、井深小，常年风流温度随地面气温变化7、井下温度要求。进风井井口以下气温2C。井下采掘工作面的温度0 26C,机电碉室内气温0 30Co采掘工作面气温超过30C、机电碉室内气温超过 34C,必须停止作业8、熟悉绝对湿度和相对湿度概念、关系。湿度常见3种表示方法：绝对湿度、相对湿度和含湿量。(1) (1)绝对湿度( w , g/m3)1m3湿空气中所含的水蒸气的质量(2)相对湿度(，)湿空气中所含水蒸气质量与同温度下饱和水蒸气量比值的百分数。1 100,%

4、关系：s贵阳地区地面空气平均相对湿度 78% c 9、巷道风速V指：该巷道断面上的平均风流速度 10、机械式风表按风速高低分类。(1)低速风表，叶式，0.30.5m/s(2)中速风表，叶式，0.510m/s(3)高速风表，杯式， 10m/s11、熟悉测巷道风速方法(测定要求，数据处理 Va-V-V)(1)背向巷道壁，伸直持风表手臂，移动身体，在 1min内将风表均匀移过巷道断面;(2)记录表上风速，并在同一断面处连续测定 23次，每次误差不超过5%。(3)取测定风速平均值，为表速 Va。(4)用风表校正曲线，校正 Va,获得真风速VtoV=WVt(5)利用公式求出巷道风速V。注意：在第(4)步

5、中，当测点处空气密度p与风表校正时空气密度p 差别大时,Vt M需利用下式进一步更正风速。112、了解“空气的粘性”现象。气体分子间存在相互作用力，当一部分气体开始运动时，其相邻的气体会因这种相互作 用力而对其产生阻滞力，这种现象称为：空气的粘性。13、标准大气压力的概念。1个标准大气压力：气温0c时，南北纬45海平面上的大气绝对静压。1 标准大气压力 P0= 101325Pa= 0.1MPa14、传统上，矿井测量大气压力的常用仪器。水银气压计、空盒气压计15、了解空气的四种热力变化过程。一、等容过程在v=const情况下，进行热力变化：P R._ .const dq du Pdv duT v

6、上式表明：气体不对外做功，热交换仅用于内能变化。此时，可得到通风中常用的压能变化积分表达式：21 vdPP2R v二、等压过程在P=const情况下，进行热力变化。v R const22Pdv P dv P V2 viP V对外界做功：1122Pdv P dv P v2 v1P V热量变化：1122Pdv P dv P v2 VlP V1 121上式表明：热交换的热量等于空气焰的变化。因dP=0,压能未变化：2 2Pdv P dv P v2 v1P V11三、等温过程在T=const情况下，进行热力变化。Pv RT const对外界做功：2Pdv12RTdv1 vRT ln v2 In v1R

7、Tln v2 RTln-P1v1P2P1v11n内能不变，热量变化为:dq du RTln 上 RTln 上 v2v2上式表明：热交换的热量只用于空气对外做功。压能变化:2vdP112,RT 1n P21n RRTln-P2 PRv11n四、绝热过程和外界没有热交换，而进行膨胀或压缩时,P、T、v都会发生变化，此时内部变化规律复杂:Pvk constcpk绝热指数,。对于空气k=1.41对外界做功等于内能的变化: 压能变化：du dWkkPvPv1kPviPk22 k 1 1k 1 2 1vdP 1 Pv1k kdPPv1k k 1PkkkP21 k 11 k 1k-Pvk k 2kPv； k

8、Pkk 1F2v2 Pv1三、矿井风流的能量方程1、掌握并能熟练应用不可压缩气体能量方程：同时，还应熟悉其常见变形形式（如：两段面间有其它动力源时）（D不可压缩流体：（D不可压缩流体：22_1_222gZ1 gZ2Hr2、风流任一断面上的机械能量构成。风流任一断面上都有：压能、动能和位能，合称机械能。3、相对静压，绝对全压与相对全压。相对静压（hs）：指管道内测点的绝对静压与管道外与该测点同标高的大气压力之差。公式:全压能，即单位体积空气的全压。绝对全压（Pt）:管道内单位体积的风流，在流动方向上任一点处所产生的绝对静 压和速压之和。公式:Pi即：Pti是自0压力开始起算的i点全压绝对值，作用

9、方向同风流流向相对全压（ht）：管道内某点的绝对全压与管外同标图大气压力之差公式：A R匕亦可按:4、熟悉如何测定管道中的相对静压、动压、相对全压。PatPata-a抽风侧0-0抽风侧压风侧相对静压的测定：用压差计直接测量。U 形压差计是最常见的一种，分垂直式和倾斜式。两侧液面读数差为hre,则相对静压为：垂直式：hsi c ghre倾斜式:hsi c gQsinPatPat PatPat=抽风侧压风侧PatPat抽风侧压风侧四、矿井通风阻力1、矿井通风阻力构成。矿井通风阻力由摩擦阻力和局部阻力构成，阻力大小与流态有关。2、了解风流两种流态。风流流态：层流、紊流。3、摩擦阻力概念。风流在井巷中

10、均匀流动时，沿程受到巷道固定壁面的限制，引起内外摩擦，因而产生的 阻力。4、熟记完全紊流状态下的摩擦阻力计算公式。hfrLUV2LUQ2S3Q，3)注：公式中多米用 Q,而较少用V。5、降低摩擦阻力的主要措施。五、降低摩擦阻力的措施主要围绕中各项制定相应降阻措施。(1)降低摩擦阻力系数a值：注意巷道施工、维修质量，断面刷浆，选择a较小的 支护方式等，保证巷壁平整、光滑。(2)减小巷道长度L:曲折巷道取直，立井代替斜井进、回风，改中央并列式通风 为对角式通风等。(3)选用周界长U较小的断面形状：梯形 U矩形(拱形(圆形。(4)选用合适的断面或扩大巷道断面尺寸 S:设计阶段需确定出满足使用和通风的

11、 断面，若S偏小，则可将断面刷大，或开掘并联巷道。(5)避免巷道内风量过大：进风早分开，回风晚闭合。6、了解局部阻力概念，熟悉井下局部阻力产生的地点局部阻力：风流在井巷的局部地点，由于速度或方向突然发生变化，导致风流本身产生 剧烈的冲击，形成极为紊乱的涡流，因而在该局部地点产生一种附加的阻力。局部阻力造成的风压损失又称：冲击损失。井下产生局部阻力的地点：巷道拐弯、分叉和汇合处、巷道断面变化处、进风井口 和回风井口等。7、了解降低局部阻力的措施。1、对于风速高、风量大井巷：(1)避免断面S突然扩大或缩小；(2)尽可能避免转90及以上的弯，在拐弯处应做成斜面或圆弧形，转弯半径应尽 量加大，必要时设

12、置导风板；(3)避免突然分叉和汇合，在分叉和汇合处应做成斜面或圆弧形，并应平缓过渡。2 、避免巷道堵塞：主要巷道内不停放车辆、堆积木材或器材；当有正对风流的固定 遮挡物时，可考虑将迎风面做成流线形。3 、对于风筒：要吊挂平直，拐弯的弯曲半径要尽可能加大。8、掌握完全紊流状态下的通风阻力定律。,c -2h frRfr Q9、什么是井巷通风特性，描述井巷通风特性的三种方式。井巷通风特性：指井巷特有的反映井巷通风能力大小，或通风难易程度的性能。这种特性可以用该井巷或矿井的风阻值(R)大小来表示：(1)当Q一定时，按hr=RQ2,则有：RT , hr通，通风困又t;反之,Rj , hr J ,通 风容

13、易。(2)当hr 一定时，则有：RT , QJ ,通风能力小；反之,RJ , QT ,通风能力大。因此，井巷通风特性又称：风阻特性。10、熟悉利用矿井通风等积孔A划分矿井通风难易程度的分级标准通风阻力等级通风难易程度!等积孔A1风阻R直大阻力矿困难L二v 1mj1.44 N - s 2/m8中阻力矿中等ii_21 2m21.42 0.35 N - s 2/m8小阻力矿容易2m2 0.35 N - s2/m811、熟悉风流功率计算公式风流功率(N):风流的风压h与风量Q之积N hQ/1000 ,(kW)24 e,（元）1000矿井一天的通风电费：”一风机的效率和输电、变电、传动等总效率。一般，风

14、机与电机直接传动时，取 0.6;间接传动时，取0.5。12、矿井通风阻力测定常用哪两种方法？压差计法、气压计法。五、矿井通风动力1、矿井通风动力构成。机械风压和自然风压共同构成矿井通风的动力。2、自然通风概念。在各种自然因素（温差、高差等）作用下，使风流获得能量并沿井巷流动的现象。3、熟悉自然风压的计算原理。自然风压为：PoZ1 212Z2 323Z4 5 45g厂Z6 767Z8989Z10 111011g “在现场常用的自然风压测算方法：井下各段巷道空气密度均值不会在瞬间发生太大变化，故可利用两组测量人员，分别沿进风、回风侧巷道进行逐段测量。（1）仪器：干湿温度计、压力计、皮尺、测纯、罗盘

15、（2）测量数据：温度、湿度、绝对静压、巷道高差每组3 4人，尽快（1 2h）测算，测量过程中，在地面设置一台压力计，每隔 5min读 一次数，以供校验。矿井的hn一般不大于200 300Pa,是矿井次要动力（亦可能为阻力）。矿井应在投产后某年内每个季节hn最大和最小时各测一次，以后每延伸一次水平补测一次。4、熟悉浅井、深井自然风压变化规律，知道自然风压特性。9 10 11 126月份深井自然风压示意图1 .对于浅井：地面气温较低时，进风温度低于回风温度，进风密度大于回风密度，故 hn 方向与hf方向相同，hn帮助hf；地面气温较高时，则有可能出现 hn与hf反向，hn阻 碍hf o2 .对于深

16、井：受地温与井下机械设备运行、物质氧化、人员等影响，回风测气温低于进 风测气温，进风密度大于回风密度，hn方向与hf方向相同，hn常年帮助hf。 5、矿井通风机的分类。通风机通常可按两种方法划分类型：1 .按服务范围：主要通风机（主扇）、局部通风机（局扇）、辅助通风机（辅扇）2 .按构造分：离心式风机、轴流式风机6、主要通风机附属装置（风碉、防爆门、反风装置、扩散器）及各装置作用。包括：风碉（引风道）、防爆门（防爆井盖）、扩散器、反风装置等。1 .风碉又称为引风道，是连接回风井与主要通风机的一段联络巷道。2 .防爆门作用：封闭井口，防止风流短路；防止井下爆炸压力直接冲击风机；当风机停转时，自

17、动或通过人工可打开风门。3 .扩散器作用：将速压转变为静压，降低压力损失，提高风机有效静压。4 .反风装置作用：井下爆炸、火灾时救灾（使得处于正常风流流向下方人员逃生）。7、利用主要通风机进行矿井反风时对反风时间、风量的要求。要求：10min内反转风流方向，反风风量不小于正常风量40%。8、通风机的实际参数：Q、hf、N、自然风压的测算公式 hn=Pi-Po通风机的实际参数包括：实际风压 hf、实际风量Qf、实际功率Nf和实际效率4f等。9、抽出式通风风机实际风压 hft组成及作用。h ft h fs h fv公式中：hfs称静风压，hfv称速压。10、通风机实际特性可用哪三条曲线来表示。个体

18、风压特性曲线、个体功率特性曲线、个体效率特性曲线。11、熟悉并能辨识风机特性曲线图中的 4类曲线。12、工况点。（）13、风机特性曲线的合理工作范围。综合上述要求后的风机特性曲线合理工作范围如图中阴影线所示范围:14、风机联合运转类型：串联、并联。15、风机串联工作的2种方式，风机并联工作的3种方式。通风机串联工作方式：集中串联和间隔串联。主要通风机并联工作有：集中并联工作、对角并联工作、多井口与多风机并联工作。16、熟悉风机联合运转时，工况点的找法。（自己归纳）六、局部通风（掘进通风）1、局部通风有哪2种方法。掘进通风方法分为矿井总风压通风方法和局部动力设备通风方法。2、局部通风机的3种工作

19、方式。压入式通风、抽出式通风和混合式通风。3、熟悉掘进通风风筒类型。分类：刚性风筒（金属板或玻璃钢或其它硬质材料构成）和柔性风筒（胶布、橡胶、塑料制成）。刚性风筒多用于抽出式通风；柔性风筒用于压入式通风。矿井常用风筒直径：300mm400mm 500mm 600mm 700mm4、局部通风过程中，风筒出口风量800mm 900mm 1000mm、1200mmQ、局扇风量Q的关系。5、三专两闭锁。三专（专用变压专用开关、专用线路）两闭锁（瓦斯电闭锁、风电闭锁）6、开启局扇前，对局扇附近及掘进巷道中的瓦斯浓度要求。局扇运转前，应检查瓦斯， 要求局扇附近20m范围内瓦斯浓度0.5 %,掘进巷道内瓦斯

20、浓度1%。7、风筒出口距离掘进巷道迎头的要求。风筒出口距离掘进巷道迎头煤层中05m,岩层中 1K= 1Ki Illi! If可IH+iUi，”*l，ll HIUI I TmiHf l架线式电机车巷道一1 Ilr+iaili4iliai rBIIII+illla-HIIH-SiliarNiiIIBr-HII |ii一8kill 1+ Ill If !iaill+il Hieailli!liaiRl8输送机巷道，采区进、回风巷0.256zzn回米工作面、掘进中的煤巷和半煤岩巷0.254掘进中的岩巷0.15 4卜0 BBI. J. , 其他人行巷道0.154、知道：抽出式通风主要通风机允许漏风率漏风

21、地点通风设施允许漏风率)无提升设备的抽出式风井La有提升设备的抽出式风井10无提升设备的压入式风井10有提升设备的压入式风井加15 一.11风门IIIMII IIHHIIHHHII IHI1lll|limilllMII limilllUHII )HIIHfllllllllilllllll lllIIHHIIIIUHIIHHallHllllll川IIIIHIIIIIIIIHIIIIIiHIII IIHMIIIIHHII )HIIMililllllillllllHII llllllIHlllIUHIIHIIIIHlllllllll|lllllllIIHIlHIIHallHHI1ll HU -风桥1

22、二密闭/风墙基本不漏采空区5105、什么是矿井通风总阻力？从进风井口至回风井口，沿某条通风路线计算出该路线上各 巷道的摩擦阻力与局部阻力之和，视为矿井通风总阻力。6、知道：新建矿井通风总阻力不应超过 2940P3 7、矿井通风容易时期、矿井通风困难时期。矿井通风系统总阻力最小的时期称为通风容 易时期；矿井通风系统总阻力最大的时期称为通风困难时期。8熟悉确定矿井最大阻力计算路线的方法。计算摩擦阻力公式：.hfrn L U 9i L3UiQi2i 1 S3,考虑局部阻力后,期通风总阻力：hrmin矿井通风容易、困难时1.1T.15 hfrminhr max1.11.15 h fr max课后练习题

23、Q:假定井下工人劳动时耗氧量3L/min,约占环境耗氧量的8.3%,问工人所需单位供风量?原空气氧浓度所需空气量 所需空气量单位需氧量20 %20.9%x -3xx333.3 L /20min333.38.3%4015.7L / min4m3/ min假设该矿井下总回风巷中干温度td=25C、湿温度tw=25C,巷道风量93m3/s,问：1d中通风排出矿井的水量？t 0 C100%查表， sw 22.9 g/m322.91202748 g / s27481528.561219.44 g / s1219.4460 60 24 /106105.36 t/dEX3:在某巷道断面处测量风速，现场3次测

24、速结果为:（1） 3.49m/s、 （2） 3.51m/s、 （3） 3.81m/s巷道净断面 S=16m2。问：该巷道断面处平均风速？Va 3.493.51查风表校正曲线：V= 16 160.436/ 23.50 m / sVt 3.6 m / s3.51 m / s1 ,矿井常用能量方程形式（按a 1= a 2=1）hrPP2M22V22221Z12Z2 g完全紊流状态下的摩擦阻力计算公式:hfrLUV2SLUQ2S3,(Pa)2一一一， hfr RfrQ完全紊流状态下的摩擦阻力定律可描述为：2：某进风井V=8m/s, 回风井口呢？解:h er查表可知Rer当为回风井时,井口空气p =1.

25、2kg/m3 , S=12.6m2,计算井口局部风阻和局部阻力？如果是=0.6 ,贝(J0.60.51.28223.04 Pa0.60.51.2 / 12.6 20.002268 Pa=1，贝 1 her 38.4 Pa , Rer 0.003779eieiPaEX3:如图，矿井左右两翼白通风阻力分别为hr1=1274Pa hr2=1960Pa；通过两翼主要通风机（俗称主扇）的风量分别为Qf1=60m3/s、 Qf2=70m3/s,两翼的外部漏风率分别是Le1=4%、Le2=5%;试计管.解：先计算两翼回风巷的回风量：Qmi= 1 Le1 Qf11 4%60 57.6 m3/sQ2=1 Le2 Qf21 5%70 66.5 m3 / s两翼不包括外部漏风的风阻为：R1 hr1 / Qm1 1274/57.62 0.3839