第4章井巷通风阻力

1、2022-5-20第4章 井巷通风阻力第第4 4章章 井巷通风阻力井巷通风阻力(Ch4 Fiction loss of shaft)(Ch4 Fiction loss of shaft)本章重点和难点：本章重点和难点：摩擦阻力和局部阻力产生的原因和测算摩擦阻力和局部阻力产生的原因和测算2022-5-20第4章 井巷通风阻力第一节第一节 概概 述述 当空气沿井巷运动时，由于风流的粘滞性和当空气沿井巷运动时，由于风流的粘滞性和惯性以及井巷壁面等对风流的阻滞、扰动作用而惯性以及井巷壁面等对风流的阻滞、扰动作用而形成通风阻力，它是造成风流能量损失的原因。形成通风阻力，它是造成风流能量损失的原因。井巷通

2、风阻力可分为三类：摩擦阻力井巷通风阻力可分为三类：摩擦阻力( (也称为沿也称为沿程阻力程阻力) )、局部阻力和正面阻力。、局部阻力和正面阻力。2022-5-20第4章 井巷通风阻力一、重要概念1.通风阻力 在通风工程中，空气沿着井巷流动时，井巷对风流呈现的阻力，统称为井巷通风阻力。2.风压损失 单位体积风流的能量损失称为风压损失或风压降。 井巷的通风阻力是引起风压损失的原因，井巷的通风阻力是引起风压损失的原因，而风压损失则是通风阻力的量度。故井巷的通而风压损失则是通风阻力的量度。故井巷的通风阻力与风压损失在数值上是相等的。风阻力与风压损失在数值上是相等的。2022-5-20第4章 井巷通风阻力

3、二、阻力分类二、阻力分类1 摩擦阻力（摩擦阻力（friction loss） 发生在风流沿井巷流动的全部流程上的摩擦阻力，用于发生在风流沿井巷流动的全部流程上的摩擦阻力，用于克服摩擦阻力而造成的风流能员损失，称为摩擦损失克服摩擦阻力而造成的风流能员损失，称为摩擦损失.2 局部阻力局部阻力(convenergy loss) 由风流边界状况的总则改变由风流边界状况的总则改变(如突然扩大、突然缩小等如突然扩大、突然缩小等)所所引起的阻力，称为局部阻力。用于克服局部阻力而造成的风引起的阻力，称为局部阻力。用于克服局部阻力而造成的风流能量损失称为局部损失。流能量损失称为局部损失。3 正面阻力（正面阻力（

4、shocking loss) 由于风流绕过井巷中的某些物体由于风流绕过井巷中的某些物体(如矿车、电机车如矿车、电机车)时所产时所产生的阻力。生的阻力。2022-5-20第4章 井巷通风阻力第二节第二节 摩擦风阻与阻力摩擦风阻与阻力一、摩擦阻力一、摩擦阻力 风流在井巷中作沿程流动时，由于流体层间的摩擦和流风流在井巷中作沿程流动时，由于流体层间的摩擦和流体与井巷壁面之间的摩擦所形成的阻力称为摩擦阻力体与井巷壁面之间的摩擦所形成的阻力称为摩擦阻力( (也叫也叫沿程阻力沿程阻力) )。 由流体力学可知，无论层流还是紊流，以风流压能损失由流体力学可知，无论层流还是紊流，以风流压能损失来反映的摩擦阻力可用

5、下式来计算：来反映的摩擦阻力可用下式来计算： PaPa 达西系数，无因次系数。达西系数，无因次系数。 d d 圆形风管直径，非圆形管用当量直径；圆形风管直径，非圆形管用当量直径；2 2vdLhf2022-5-20第4章 井巷通风阻力1 1、层流摩擦阻力、层流摩擦阻力 当流体在圆形管道中作层流流动时，从理论上可以导出摩擦阻力计算式： 空气粘性动力系数。层流摩擦阻力和平均流速的一次方成正比。且有：=64RevdLhf232当量直径：当量直径：PSde42022-5-20第4章 井巷通风阻力2 2、紊流摩擦阻力、紊流摩擦阻力 空气沿井巷流动时，由于空气与并巷周壁间的摩擦以空气沿井巷流动时，由于空气与

6、并巷周壁间的摩擦以及空气微团相互间的摩擦而产生的阻力，称为摩擦阻力。及空气微团相互间的摩擦而产生的阻力，称为摩擦阻力。根据水力学上计算紊流状态下沿程阻力的达西公式，可以根据水力学上计算紊流状态下沿程阻力的达西公式，可以推导出矿井通风上计算风流在紊流状态下的摩擦阻力的公推导出矿井通风上计算风流在紊流状态下的摩擦阻力的公式。达西公式是：式。达西公式是：PavdLhf,222022-5-20第4章 井巷通风阻力流体实际占有的管道断面面积与湿周长度之比，叫水力半径。流体实际占有的管道断面面积与湿周长度之比，叫水力半径。42222224/,88).),(8244mSNPavSpLhmpmSPavrLvr

7、Lhdddrff，则有：（为井巷净断面的周界长巷净断面为对于矿井风流而言：井，代入上式可得：2022-5-20第4章 井巷通风阻力对于确定的井巷的几何尺寸和支护形式，为常数；矿井空气密度变化不大，可视为常数。 因此：42/,8mSN 称为摩擦阻力系数。2022-5-20第4章 井巷通风阻力PaQSPLhsmSQvsmQPavSPLhff,2332，则有为流过井巷的风量2022-5-20第4章 井巷通风阻力二、摩擦阻力系数与摩擦风阻二、摩擦阻力系数与摩擦风阻1 1摩擦阻力系数摩擦阻力系数 矿井中大多数通风井巷风流的矿井中大多数通风井巷风流的ReRe值已进入值已进入“阻力平方阻力平方区区”，值只与

8、相对糙度有关，对于几何尺寸和支护已定型值只与相对糙度有关，对于几何尺寸和支护已定型的井巷，相对糙度一定，则的井巷，相对糙度一定，则可视为定值；在标准状态下空可视为定值；在标准状态下空气密度气密度=1.2=1.2kg/m3。 对上式，对上式， 令：令： 称为摩擦阻力系数，单位为称为摩擦阻力系数，单位为 kg/mkg/m3 3 或或 N.sN.s2 2/m/m4 4。 则得到紊流状态下井巷的摩擦阻力计算式写为：则得到紊流状态下井巷的摩擦阻力计算式写为： 823QSLPhf2022-5-20第4章 井巷通风阻力摩擦阻力系数摩擦阻力系数的影响因素：的影响因素： (a). (a). 空气密度的影响空气密

9、度的影响与与成正比成正比标准摩擦阻力系数：标准摩擦阻力系数： 通过大量实验和实测所得的、在标准状态（通过大量实验和实测所得的、在标准状态（0=1.2kg/m3）条件下的井巷的摩擦阻力系数，即所谓标准值条件下的井巷的摩擦阻力系数，即所谓标准值0值，当井巷值，当井巷中空气密度中空气密度1.2kg/m1.2kg/m3 3时，其时，其值应按下式修正：值应按下式修正：2 . 102022-5-20第4章 井巷通风阻力(b). (b). 达西系数达西系数的影响的影响与与成正比，成正比， 由井巷的粗糙度和雷诺数所决定。由井巷的粗糙度和雷诺数所决定。相对粗糙度：相对粗糙度： K绝对粗糙度，即突起的平均高度。绝

10、对粗糙度，即突起的平均高度。 d管道直径。管道直径。dKn 2022-5-20第4章 井巷通风阻力纵口径：纵口径： l 两支架中心线距离。两支架中心线距离。 d0支柱直径或厚度。支柱直径或厚度。横口径：横口径： d 圆形巷道直径。圆形巷道直径。0dl02dd两类巷道：混凝土或砖石支护；支柱支护两类巷道：混凝土或砖石支护；支柱支护2022-5-20第4章 井巷通风阻力平巷模型中试验获得的纵口径与摩擦阻力系数关系曲线图如下：平巷模型中试验获得的纵口径与摩擦阻力系数关系曲线图如下：纵口径与摩擦阻力系数关系曲线纵口径与摩擦阻力系数关系曲线 2022-5-20第4章 井巷通风阻力尼古拉茨实验尼古拉茨实验

11、 相对光滑度、雷诺数和相对光滑度、雷诺数和的关系：的关系： 尼古拉兹把粗细不同的砂粒均匀地粘于尼古拉兹把粗细不同的砂粒均匀地粘于管道内壁，形成不同粗糙度的管道。管壁粗管道内壁，形成不同粗糙度的管道。管壁粗糙度是用相对粗糙度来表示的，即砂粒的平糙度是用相对粗糙度来表示的，即砂粒的平均直径均直径（m）与管道直径）与管道直径r（m）之比。尼）之比。尼古拉兹以水为流动介质，对相对粗糙度分别古拉兹以水为流动介质，对相对粗糙度分别为为1/15、1/30.6、1/60、1/126、1/256、1/507六种不同的管道进行实验研究。实验得出流六种不同的管道进行实验研究。实验得出流态不同的水流，态不同的水流，系

12、数与管壁相对粗糙度、系数与管壁相对粗糙度、雷诺数雷诺数Re的关系。的关系。2022-5-20第4章 井巷通风阻力 图中的曲线是以对数坐标来表示的，纵坐标轴为（图中的曲线是以对数坐标来表示的，纵坐标轴为（lg100 ）,横横坐标轴为坐标轴为lgRe。根据值随。根据值随Re 变化特征图中曲线分为五个区：变化特征图中曲线分为五个区： 2022-5-20第4章 井巷通风阻力区区层流区。层流区。区区临界区。临界区。区区水力光滑区。水力光滑区。 区区紊流过渡区。紊流过渡区。 水力粗糙区。水力粗糙区。 流态结构图2022-5-20第4章 井巷通风阻力 Re5），管内层流边层已变得极），管内层流边层已变得极薄

13、，薄， 与与Re无关，而只与相对粗糙度有关。无关，而只与相对粗糙度有关。摩擦阻力与流速平方成正比，称为阻力平摩擦阻力与流速平方成正比，称为阻力平方区。方区。2022-5-20第4章 井巷通风阻力 在水力学上，尼古拉兹实验比较完整地反映了在水力学上，尼古拉兹实验比较完整地反映了 的变化的变化规律，揭示了规律，揭示了 的主要影响因素，解决了水在管道中沿程阻的主要影响因素，解决了水在管道中沿程阻力计算问题。而空气在井巷中的流动和水在管道中的流动力计算问题。而空气在井巷中的流动和水在管道中的流动很相似，所以，可以把流体力学计算水流沿程阻力的达西很相似，所以，可以把流体力学计算水流沿程阻力的达西公式应用

14、于矿井通风中，作为计算井巷摩擦阻力的理论基公式应用于矿井通风中，作为计算井巷摩擦阻力的理论基础。础。因此把公式 hf =作为满流井巷矿井摩擦阻力计算的普遍公式。22vdL2022-5-20第4章 井巷通风阻力紊流状态下井巷的摩擦阻力计算式紊流状态下井巷的摩擦阻力计算式: :23QSLPhf2022-5-20第4章 井巷通风阻力2摩擦风阻摩擦风阻R Rf f 对于已给定的井巷，L、P、S都为已知数，故可把上式中的、L、P、S 归结为一个参数Rf： Rf 称为巷道的摩擦风阻，其单位为： N.s2/m8。 工程单位：kgf .s2/m8 ，或写成：k。1 N.s2/m8= 9.8 k可将Rf 看作是

15、反映井巷几何特征的参数。 则得到紊流状态下井巷的摩擦阻力计算式写为： 新建矿井：查表得0 Rf hf 生产矿井：hf Rf 0 3SPLRf2QRhff2022-5-20第4章 井巷通风阻力3.生产矿井一段巷道阻力测定生产矿井一段巷道阻力测定 压差计法压差计法 用压差计法测定通风阻力的实质是测量风流两点间的用压差计法测定通风阻力的实质是测量风流两点间的势能差和动压差，计算出两测点间的通风阻力。势能差和动压差，计算出两测点间的通风阻力。 其中：右侧的第二项为动压差，通过测定、两断其中：右侧的第二项为动压差，通过测定、两断面的风速、大气压、干湿球温度，即可计算出它们的值。面的风速、大气压、干湿球温

16、度，即可计算出它们的值。第一项和第三项之和称为势能差，需通过实际测定。第一项和第三项之和称为势能差，需通过实际测定。2m21m122212121Rgg2v2vPPhZZ2022-5-20第4章 井巷通风阻力 1 1）布置方式及连接方法）布置方式及连接方法z1z22022-5-20第4章 井巷通风阻力）阻力计算）阻力计算 压差计压差计“”感受的压力：感受的压力： 压差计压差计“”感受的压力：感受的压力： 故压差计所示测值：故压差计所示测值： 设设 且与且与1 1、2 2断面间巷道中空气平均断面间巷道中空气平均 密度相等，则：密度相等，则： 式中：式中：Z Z1212为为1 1、2 2断面高差，断

17、面高差，h h 值即为值即为1 1、2 2两断面压能与位能和的差两断面压能与位能和的差值。根据能量方程，则值。根据能量方程，则1 1、2 2巷道段的通风阻力巷道段的通风阻力h hR R1212为：为： 思考：思考：“把压差计放在把压差计放在1 1、2 2断面之间，测值是否变化？断面之间，测值是否变化？”)(2111ZZgPm222ZPm1222211)(ZZZZmmmgZPPhm1221)(vvhhR2222111222)()(2222111gZPZZgPhmm2022-5-20第4章 井巷通风阻力井下测量步骤： 1）将两个静压管用三角架设于）将两个静压管用三角架设于1点点和和2点，其尖部迎风

18、，管轴和风向平点，其尖部迎风，管轴和风向平行。用胶皮管将静压管与压差计相行。用胶皮管将静压管与压差计相连。连。 2）读取压差计的夜面读数）读取压差计的夜面读数L读和仪读和仪器校正系数器校正系数K，记录于表格中。，记录于表格中。 3）与此同时，其他人员测量测点的）与此同时，其他人员测量测点的风速、干湿球温度、大气压、巷道风速、干湿球温度、大气压、巷道断面尺寸及测点间距，分别记录于断面尺寸及测点间距，分别记录于表格中。表格中。 4）当）当1、2两测点测完后，顺着风流两测点测完后，顺着风流方向将方向将1测点的静压管移至测点测点的静压管移至测点3，进行与上述相同的测量工作，如此进行与上述相同的测量工作

19、，如此继续循环进行，直到测完为止。继续循环进行，直到测完为止。 2022-5-20第4章 井巷通风阻力注意事项注意事项 1）在倾斜巷道内，不宜安设测点，始末两点尽量安设在上）在倾斜巷道内，不宜安设测点，始末两点尽量安设在上下水平巷道内。下水平巷道内。 2）开始测量前，用小气筒将两根胶皮管内原有的空气换成）开始测量前，用小气筒将两根胶皮管内原有的空气换成测定地点的空气。测定地点的空气。 3）测回采面压差时，仪器应安置在运输平巷或回风平巷内、）测回采面压差时，仪器应安置在运输平巷或回风平巷内、不易被运输干扰的地点，胶皮管沿工作面铺设。如果该工不易被运输干扰的地点，胶皮管沿工作面铺设。如果该工作面邻

20、近有行人或通风小眼，也可将胶皮管通过这些小眼作面邻近有行人或通风小眼，也可将胶皮管通过这些小眼铺设。铺设。 4）测定过程中，如果压差计出现异常现象，必须立即查明）测定过程中，如果压差计出现异常现象，必须立即查明原因，排除故障，重新测定。故障可能是：原因，排除故障，重新测定。故障可能是： (a)胶皮管因积水、污物进入或打折而堵塞；胶皮管被扎胶皮管因积水、污物进入或打折而堵塞；胶皮管被扎有小眼或破裂。有小眼或破裂。 (b)压差计漏气，测压管内或测压管与容器连接处有气泡。压差计漏气，测压管内或测压管与容器连接处有气泡。 (c)静压管放置在风流的涡流区内。静压管放置在风流的涡流区内。 5）在主要运输巷

21、和主要回风测定时，应尽可能增加两测点）在主要运输巷和主要回风测定时，应尽可能增加两测点的长度，以减少分段测定的积累误差和缩短测定时间。的长度，以减少分段测定的积累误差和缩短测定时间。 2022-5-20第4章 井巷通风阻力 气压计法气压计法精密气压计测量精密气压计测量p p1 1，p p2 2；干湿球温度计测干湿球温度计测t t1 1，t t2 2，t t1 1，t t2 2，1 1,2 2 . .风速表测风速表测v v。m12 m12 为平均密度，或加权平均密度。为平均密度，或加权平均密度。1212222211211222)(gZvvPPhmR2022-5-20第4章 井巷通风阻力注意事项注

22、意事项1)由于矿井的通风状态是变化的，井下大气压的变化有时滞后于地由于矿井的通风状态是变化的，井下大气压的变化有时滞后于地面大气压的变化，在同一时间内变化幅度也与地面不同，所以校正面大气压的变化，在同一时间内变化幅度也与地面不同，所以校正用的气压计最好放在井底车场附近。用的气压计最好放在井底车场附近。2）用矿井通风综合参数检测仪测定平均风速和湿度时，由于受井下）用矿井通风综合参数检测仪测定平均风速和湿度时，由于受井下环境的影响较大，所以测得的结果往往误差较大，故在实际测定通环境的影响较大，所以测得的结果往往误差较大，故在实际测定通风阻力时，一般用机械风表和湿度计测测点的巷道断面平均风速和风阻力

23、时，一般用机械风表和湿度计测测点的巷道断面平均风速和湿度。湿度。3）测定最好选在天气晴朗、气压变化较小和通风状况比较稳定的时）测定最好选在天气晴朗、气压变化较小和通风状况比较稳定的时间内进行。间内进行。2022-5-20第4章 井巷通风阻力测定方法的选择 用压差计法测量通风阻力时，只测定压差计读数和动用压差计法测量通风阻力时，只测定压差计读数和动压差值，就可以测量出该段通风阻力，不需要测算位压，压差值，就可以测量出该段通风阻力，不需要测算位压，数据整理比较简单，测量的结果比较精确，一般不会返工，数据整理比较简单，测量的结果比较精确，一般不会返工，所以，在标定井巷风阻和计算摩擦阻力系数时，多采用

24、压所以，在标定井巷风阻和计算摩擦阻力系数时，多采用压差计法。但这种方法收放胶皮管的工作量很大，费时较多，差计法。但这种方法收放胶皮管的工作量很大，费时较多，尤其是在回采工作面、井筒内或者行人困难井巷及特长距尤其是在回采工作面、井筒内或者行人困难井巷及特长距离巷道，不宜采用此方法。离巷道，不宜采用此方法。 用气压计法测量通风阻力，不需要收放胶皮管和静压用气压计法测量通风阻力，不需要收放胶皮管和静压管，测定简单。由于仪器有记忆功能（矿井通风综合参数管，测定简单。由于仪器有记忆功能（矿井通风综合参数检测仪），在井下用一台数字气压计就可以将阻力测量的检测仪），在井下用一台数字气压计就可以将阻力测量的所

25、有参数测出，省时省力，操作简单，但位压很难准确测所有参数测出，省时省力，操作简单，但位压很难准确测算，精度较差，故一般适用于无法收放胶皮管或大范围测算，精度较差，故一般适用于无法收放胶皮管或大范围测量矿井通风阻力分布的场合。量矿井通风阻力分布的场合。2022-5-20第4章 井巷通风阻力例题例题: :某设计巷道为梯形断面，某设计巷道为梯形断面，S=8m2，L=1000m，采用圆木支护，木柱，采用圆木支护，木柱直径直径d0=200mm，纵口径，纵口径=5=5，计划通过风量，计划通过风量Q=1200m3/min，预计巷道中，预计巷道中空气密度空气密度=1.25kg/m3，求该段巷道的通风阻力。，求

26、该段巷道的通风阻力。解解 根据所给的根据所给的d d0 0、S S值，由附录二查得值，由附录二查得: : 0 0 =20.3=20.310103 30.82=0.0165Ns0.82=0.0165Ns2 2/m/m4 4则：巷道实际摩擦阻力系数则：巷道实际摩擦阻力系数 NsNs2 2m m4 4巷道摩擦风阻巷道摩擦风阻巷道摩擦阻力巷道摩擦阻力0172. 02 . 125. 10165. 02 . 10333877.1110000172. 06 . 4SSLSLPRf2QRhff2022-5-20第4章 井巷通风阻力第三节第三节 局部阻力和正面阻力局部阻力和正面阻力 由于井巷断面、方向变化以及分

27、岔或汇合等原因，使均匀流动在局由于井巷断面、方向变化以及分岔或汇合等原因，使均匀流动在局部地区受到影响而破坏，从而引起风流速度场分布变化和产生涡流等，部地区受到影响而破坏，从而引起风流速度场分布变化和产生涡流等，造成风流的能量损失，这种阻力称为局部阻力。造成风流的能量损失，这种阻力称为局部阻力。 由于局部阻力所产生风由于局部阻力所产生风流速度场分布的变化比较复杂性，对局部阻力的计算一般采用经验公式。流速度场分布的变化比较复杂性，对局部阻力的计算一般采用经验公式。一、局部阻力及其计算一、局部阻力及其计算 和摩擦阻力类似，局部阻力和摩擦阻力类似，局部阻力h hl l一般也用动压的倍数来表示：一般也

28、用动压的倍数来表示： 式中：式中：局部阻力系数，无因次。局部阻力系数，无因次。 计算局部阻力，关键是局部阻力系数确定，因计算局部阻力，关键是局部阻力系数确定，因v=Q/S,v=Q/S,当当确定后，便可用确定后，便可用 22vhlReB222QShl2022-5-20第4章 井巷通风阻力1 1突然扩大局部阻力系数突然扩大局部阻力系数 紊流通过突变部分时，由于惯性作用，出现主流与边壁脱离的现象，在主流与边壁紊流通过突变部分时，由于惯性作用，出现主流与边壁脱离的现象，在主流与边壁之间形成涡漩区，从而增加能量损失。之间形成涡漩区，从而增加能量损失。紊流局部阻力系数紊流局部阻力系数一般主要取决于局部阻力

29、物一般主要取决于局部阻力物的形状，而边壁的粗糙程度为次要因素。的形状，而边壁的粗糙程度为次要因素。 v1、v2分别为小断面和大断面的平均流速，m/s； S1、S2分别为小断面和大断面的面积，m； m空气平均密度，kg/m3。 211212212211221,2SSvvSSvvvSvSQPavvhse与故2022-5-20第4章 井巷通风阻力力系数称为突然扩大的局部阻2122112112221222222222212,222122211QSvvSShQSvvSShll2022-5-20第4章 井巷通风阻力2 2风流分叉与汇合风流分叉与汇合1) 1) 风流分叉风流分叉 典型的分叉巷道如图所示，12

30、段的局部阻力hl2和13段的局部阻力hl3分别用下式计算：233213122vvvKhl222212121cos22vvvvKhl231232022-5-20第4章 井巷通风阻力2) 2) 风流汇合风流汇合 如图所示，13段和23段的局部阻力hl3、hl23分别按下式计算： 式中：式中：233223222vvvKhl22321121coscosvQQvQQ12233312131cos22vvvvKhl2022-5-20第4章 井巷通风阻力3.其他类型局部阻力其他类型局部阻力22222211221122221122,2,2QsQshSQvSQvvhvhll，则有：由或，2022-5-20第4章

31、井巷通风阻力4 4 局部风阻局部风阻在局部阻力计算式中，令在局部阻力计算式中，令 ， 则有：则有： 式中式中R Rl l称为局部风阻，其单位为称为局部风阻，其单位为N.sN.s2 2/m/m8 8或或kg/mkg/m7 7。 此式表明，在紊流条件下局部阻力也与风量的平方成正比。此式表明，在紊流条件下局部阻力也与风量的平方成正比。 局部阻力的产生主要是与涡漩区有关，涡漩区愈大，能量损失愈局部阻力的产生主要是与涡漩区有关，涡漩区愈大，能量损失愈多，局部阻力愈大。多，局部阻力愈大。2QRhlllRS222022-5-20第4章 井巷通风阻力二、正面阻力二、正面阻力 井巷内存在某些物体井巷内存在某些物

32、体( (如罐道梁、电机车、堆如罐道梁、电机车、堆积物积物) )时，流只能在这些物体的周围绕过，使风流时，流只能在这些物体的周围绕过，使风流受到附加阻力的作用。这种附加阻力，称为正面阻受到附加阻力的作用。这种附加阻力，称为正面阻力。正面阻力计算公式如下：力。正面阻力计算公式如下： CC正面阻力系数。正面阻力系数。22mmmcvsssCh2022-5-20第4章 井巷通风阻力 通风阻力通用公式:PaQRhmsNssCSRPaQssCShSSQvCcmmcmmcmm,:/,22282323则有令：，故PaQRh,22022-5-20第4章 井巷通风阻力第四节第四节 降低矿井通风阻力措施降低矿井通风阻

33、力措施降低矿井通风阻力，对保证矿井安全生产和提高经济降低矿井通风阻力，对保证矿井安全生产和提高经济效益具有重要意义效益具有重要意义一、降低井巷摩擦阻力措施一、降低井巷摩擦阻力措施1 1减小摩擦阻力系数减小摩擦阻力系数。2 2保证有足够大的井巷断面。在其它参数不变时，井巷断面扩大保证有足够大的井巷断面。在其它参数不变时，井巷断面扩大33%33%，R Rf f值可减少值可减少50%50%。3 3选用周长较小的井巷。在井巷断面相同的条件下，圆形断面的周长最选用周长较小的井巷。在井巷断面相同的条件下，圆形断面的周长最小，拱形断面次之，矩形、梯形断面的周长较大。小，拱形断面次之，矩形、梯形断面的周长较大

34、。4 4减少巷道长度。减少巷道长度。5 5避免巷道内风量过于集中。避免巷道内风量过于集中。2022-5-20第4章 井巷通风阻力二、降低局部阻力和正面阻力的措施二、降低局部阻力和正面阻力的措施 (1) (1) 局部阻力与局部阻力与值成正比，与断面的平方成反比。因此，为降低局值成正比，与断面的平方成反比。因此，为降低局部阻力，应尽量避免井巷断面的突然扩大或突然缩小，断面大小悬殊部阻力，应尽量避免井巷断面的突然扩大或突然缩小，断面大小悬殊的井巷，其连接处断面应逐渐变化。的井巷，其连接处断面应逐渐变化。 (2) (2) 尽可能避免井巷直角转弯或小于尽可能避免井巷直角转弯或小于9090的转弯，主要巷道

35、内不得随的转弯，主要巷道内不得随意停放车辆、堆积木料等。意停放车辆、堆积木料等。 (3) (3) 将永久性的正面阻力物做成流线型，并注意清除井巷内堆积物。将永久性的正面阻力物做成流线型，并注意清除井巷内堆积物。 (4) (4) 在风速较大的井巷局部区段上，减小其局部阻力系数，例如在回在风速较大的井巷局部区段上，减小其局部阻力系数，例如在回风井与主扇相连接处设置引导风流的导风板。风井与主扇相连接处设置引导风流的导风板。2022-5-20第4章 井巷通风阻力第五节第五节 矿井总风阻与矿井等积孔矿井总风阻与矿井等积孔 一、井巷阻力特性曲线一、井巷阻力特性曲线 在紊流条件下，摩擦阻力和局部阻力均与风量

36、的平方成正比。故可在紊流条件下，摩擦阻力和局部阻力均与风量的平方成正比。故可写成一般形式：写成一般形式：h hRQRQ2 2 Pa Pa 。 对于特定井巷，对于特定井巷，R R为定值。用纵坐标表示通风阻力为定值。用纵坐标表示通风阻力( (或压力或压力) )，横坐，横坐标表示通过风量，当风阻为标表示通过风量，当风阻为R R时，则每一风量时，则每一风量Q Qi i值，便有一阻力值，便有一阻力h hi i值与值与之对应，根据坐标点（之对应，根据坐标点（Q Qi i,h,hi i）即可画出一条抛物线。这条曲线就叫该）即可画出一条抛物线。这条曲线就叫该井巷的阻力特性曲线。风阻井巷的阻力特性曲线。风阻R

37、R越大，曲线越陡。越大，曲线越陡。QhR2022-5-20第4章 井巷通风阻力二、矿井总风阻二、矿井总风阻 从入风井口到主要通风机入口，把顺序从入风井口到主要通风机入口，把顺序连接的各段井巷的通风阻力累加起来，就得连接的各段井巷的通风阻力累加起来，就得到矿井通风总阻力到矿井通风总阻力h hRmRm，这就是井巷通风阻力，这就是井巷通风阻力的叠加原则。的叠加原则。 clfrmhhhh2022-5-20第4章 井巷通风阻力 已知矿井通风总阻力已知矿井通风总阻力h hRmRm和矿井总风量和矿井总风量Q Q，即可求，即可求得矿井总风阻：得矿井总风阻： N.s2/m8 Rm是由井巷中通风阻力物的种类、几何

38、尺寸和壁面粗糙程度等因素决定的，反映井巷的固有特性。当通过井巷的风量一定时，井巷通风阻力与风阻成正比， 因此，风阻值大的井巷其通风阻力也大，反之，风阻值小的通风阻力也小。 Rm是反映矿井通风难易程度的一个指标。是反映矿井通风难易程度的一个指标。Rm越越大，矿井通风越困难；大，矿井通风越困难；2QhRRmm2022-5-20第4章 井巷通风阻力三、矿井等积孔三、矿井等积孔 我国常用矿井等积孔作为衡量矿井通风难易程度的指标。假我国常用矿井等积孔作为衡量矿井通风难易程度的指标。假定在无限空间有一薄壁，在薄壁上开一面积为定在无限空间有一薄壁，在薄壁上开一面积为A A(m(m2 2) )的孔口。当的孔口

39、。当孔口通过的风量等于矿井风量，且孔口两侧的风压差等于矿井孔口通过的风量等于矿井风量，且孔口两侧的风压差等于矿井通风阻力时，则孔口面积通风阻力时，则孔口面积A A称为该矿井的等积孔。称为该矿井的等积孔。2022-5-20第4章 井巷通风阻力设风流从设风流从I III II，且无能量，且无能量损失，损失， 则有：则有：得：得： 风流收缩处断面面积风流收缩处断面面积A A2 2与与孔口面积孔口面积A A之比称为收缩系数之比称为收缩系数，由水力学可知，一般，由水力学可知，一般=0.65=0.65，故，故A A2 2=0.65A=0.65A。则。则v v2 2Q/A2=Q/0.65AQ/A2=Q/0.65A，代入上式，代入上式后并整理得：后并整理得：0221222211vvPvP，/2 ,222221hvhvPP/265. 0hQA2022-5-20第4章 井巷通风阻力取取=1.2kg/m=1.2kg/m3 3，则：，则： 因因R Rm m= =h hm m2 2，故有，故有 mRA19. 1RmhQA19. 1矿井阻力等级等积孔值(m2)风 阻 值(N s2