矿井通风习题课(习题解)

1、2022-7-2内蒙古科技大学 王文才(教授)1矿井通风习题解矿井通风习题解 主讲主讲: : 王文才王文才 教授教授 内蒙古科技大学内蒙古科技大学2022-7-2内蒙古科技大学 王文才(教授)2教育部高等学校地矿学科教学指导委员会采教育部高等学校地矿学科教学指导委员会采矿工程专业规划教材矿工程专业规划教材 矿井通风与空气调节矿井通风与空气调节主主 编编：吴：吴 超超副主编副主编：王文才，王海宁，王从陆：王文才，王海宁，王从陆本教材从内容到形式是现有一百多种矿井通风类图本教材从内容到形式是现有一百多种矿井通风类图书中最好的书中最好的封面设计有深刻的科学内涵和艺术美感封面设计有深刻的科学内涵和艺术

2、美感页面设计新颖，图表排版饱满页面设计新颖，图表排版饱满2022-7-2内蒙古科技大学 王文才(教授)3矿井通风习题解矿井通风习题解n针对针对矿井通风与空气调节矿井通风与空气调节（主编：（主编：吴超，中南大学出版社）教材中的习吴超，中南大学出版社）教材中的习题进行讲解。题进行讲解。2022-7-2内蒙古科技大学 王文才(教授)4矿矿 井井 通通 风风习题解习题解 示例：示例： 布置作业布置作业2022-7-2内蒙古科技大学 王文才(教授)5第一章第一章 矿井空气矿井空气 n （1）矿内空气的主要成分是什么？）矿内空气的主要成分是什么？ n答：答： O2、N2和和CO2。n （2）新鲜空气进入矿

3、井后，受到矿内作业影响，）新鲜空气进入矿井后，受到矿内作业影响，气体成分有哪些变化？气体成分有哪些变化？ n答：地面新鲜空气进入矿井后，由于物质氧化、分答：地面新鲜空气进入矿井后，由于物质氧化、分解和其他气体与矿尘的混入，成分发生变化，解和其他气体与矿尘的混入，成分发生变化，O2减减少，少，CO2增加，混入的有毒有害气体通常有增加，混入的有毒有害气体通常有CH4、CO2、CO、H2S、NO2、SO2、H2等，井下有内燃设等，井下有内燃设备的还有内燃机的废气，开采含备的还有内燃机的废气，开采含U（铀）、（铀）、Th（钍）（钍）等伴生元素的金属矿床时，还将混入放射性气体等伴生元素的金属矿床时，还将

4、混入放射性气体Rn（氡）及其子体（氡）及其子体（RaARaD），开采汞、砷的矿井），开采汞、砷的矿井还有可能混入还有可能混入Hg和和As的蒸气。的蒸气。2022-7-2内蒙古科技大学 王文才(教授)6第一章第一章 矿井空气矿井空气 n （5）供人员呼吸及其他需要所消耗的氧气）供人员呼吸及其他需要所消耗的氧气量可折算成每人量可折算成每人30 L/min，求每人所需新鲜空，求每人所需新鲜空气量为多少气量为多少? n 解：矿井新鲜空气含解：矿井新鲜空气含O2量不低于量不低于20%， 则所则所需新鲜空气量为：需新鲜空气量为：n （L/min） 150%20302022-7-2内蒙古科技大学 王文才(教

5、授)7第一章第一章 矿井空气矿井空气 n （6）由于矿井中人员呼吸及其它作业产生的）由于矿井中人员呼吸及其它作业产生的CO2量为量为5.52 m3/min。求稀释。求稀释CO2到允许浓度所需的风到允许浓度所需的风量。量。n解：我国解：我国“地下矿通风规范地下矿通风规范”规定，有人工作或可规定，有人工作或可能到达的井巷，能到达的井巷，CO2浓度不得大于浓度不得大于0.5%。n设所需风量为设所需风量为x m3/min，因新鲜空气含，因新鲜空气含CO2量为量为0.04%，则，则n x=1200（m3/min）%5 . 052. 5%04. 0 xx2022-7-2内蒙古科技大学 王文才(教授)8第一

6、章第一章 矿井空气矿井空气 n （9）说明井下氡的来源。）说明井下氡的来源。n答：答：n矿岩壁析出的氡；矿岩壁析出的氡；n爆下矿石析出的氡；爆下矿石析出的氡；n地下水析出的氡；地下水析出的氡；n地面空气中的氡随入风风流进入井下，这决定于地面空气中的氡随入风风流进入井下，这决定于所处地区的自然本底浓度。一般来说，它在数量上所处地区的自然本底浓度。一般来说，它在数量上是极微小的，可忽略不计。是极微小的，可忽略不计。n以上是矿井空气中氡的来源，在一些老矿山，由于以上是矿井空气中氡的来源，在一些老矿山，由于开采面积较大，崩落区多，采空区中积累的氡有时开采面积较大，崩落区多，采空区中积累的氡有时也会成为

7、氡的主要来源。也会成为氡的主要来源。2022-7-2内蒙古科技大学 王文才(教授)9第一章第一章 矿井空气矿井空气 n （10）什么叫矿尘？空气含尘量如何表示？）什么叫矿尘？空气含尘量如何表示？卫生标准是什么？卫生标准是什么？n答：矿尘是指在矿山生产和建设过程中所产答：矿尘是指在矿山生产和建设过程中所产生的各种矿、岩微粒的总称。生的各种矿、岩微粒的总称。n生产性粉尘的允许浓度，目前各国多以质量生产性粉尘的允许浓度，目前各国多以质量法表示，即规定每法表示，即规定每m3空气中不超过若干空气中不超过若干mg。 n我国规定，含游离我国规定，含游离SiO2 10%以上的粉尘，每以上的粉尘，每m3空气不得

8、超过空气不得超过2mg。一般粉尘不得超过。一般粉尘不得超过10mg/m3。 2022-7-2内蒙古科技大学 王文才(教授)10第一章第一章 矿井空气矿井空气 n （14）为什么要创造良好的矿井气候条件？常用）为什么要创造良好的矿井气候条件？常用矿井气候条件舒适度的指标是什么？矿井气候条件舒适度的指标是什么？n答：温度低时，对流与辐射散热太强，人易感冒。答：温度低时，对流与辐射散热太强，人易感冒。温度适中，人就感到舒适。如超过温度适中，人就感到舒适。如超过25时，对流与时，对流与辐射大为减弱，汗蒸发散热加强。气温达辐射大为减弱，汗蒸发散热加强。气温达37时，时，对流与辐射散热停止，唯一散热方式是

9、汗液蒸发。对流与辐射散热停止，唯一散热方式是汗液蒸发。温度超过温度超过37时，人将从空气中吸热，而感到烦闷，时，人将从空气中吸热，而感到烦闷，有时会引起中暑。因此矿井内气温不宜过高或过低。有时会引起中暑。因此矿井内气温不宜过高或过低。矿井通风作业面的温度不超过矿井通风作业面的温度不超过28为宜。散热条件为宜。散热条件的好坏与空气的温度、湿度和风速有关。气候条件的好坏与空气的温度、湿度和风速有关。气候条件是温度、湿度和风速三者的综合作用结果。是温度、湿度和风速三者的综合作用结果。 n答：常用矿井气候条件舒适度的指标有：答：常用矿井气候条件舒适度的指标有：干球温干球温度；度；湿球温度；湿球温度；等

10、效温度；等效温度；同感温度；同感温度；卡卡他度；他度；热应力指数（热应力指数（HSI）。）。 2022-7-2内蒙古科技大学 王文才(教授)11第一章第一章 矿井空气矿井空气 n （15）卡他度高，人感到热还是冷？为什么？）卡他度高，人感到热还是冷？为什么？n 答：卡他度高，人感到冷。这时候因为卡他度高，答：卡他度高，人感到冷。这时候因为卡他度高，说明环境散热好。说明环境散热好。n （17）用湿卡他计测定某矿井气候条件，当湿卡）用湿卡他计测定某矿井气候条件，当湿卡他计由他计由38冷却到冷却到35时，所需的时间时，所需的时间t=23(s)，湿，湿卡他计的常数卡他计的常数F=508。问此种大气条件

11、可适合何种程。问此种大气条件可适合何种程度的劳动度的劳动?n解：解： n ，适合于轻微劳动。，适合于轻微劳动。 09.2223508tFH2022-7-2内蒙古科技大学 王文才(教授)12第二章第二章 矿井风流的基本特性及其测定矿井风流的基本特性及其测定 n （2）何谓大气压力？何谓静压、动压和全压？它）何谓大气压力？何谓静压、动压和全压？它各有什么特性？各有什么特性？ n答：大气压力是地面静止空气的静压力，它等于单答：大气压力是地面静止空气的静压力，它等于单位面积上空气柱的重力。位面积上空气柱的重力。n空气的静压是气体分子间的压力或气体分子对容器空气的静压是气体分子间的压力或气体分子对容器壁

12、所施加的压力。空气的静压在各个方向上均相等。壁所施加的压力。空气的静压在各个方向上均相等。根据量度空气静压大小所选择的基准不同，有绝对根据量度空气静压大小所选择的基准不同，有绝对压力和相对压力之分。绝对静压是以真空状态绝对压力和相对压力之分。绝对静压是以真空状态绝对零压为比较基准的静压，即以零压力为起点表示的零压为比较基准的静压，即以零压力为起点表示的静压。绝对静压恒为正值，记为静压。绝对静压恒为正值，记为 P0。 n答：相对静压是以当地大气压力答：相对静压是以当地大气压力(绝对静压绝对静压)P0为为比较基准的静压，即绝对静压与大气压力比较基准的静压，即绝对静压与大气压力P0之差。之差。如果容

13、器或井巷中某点的绝对静压大于大气压力如果容器或井巷中某点的绝对静压大于大气压力P0，则称正压，反之叫做负压。相对静压，则称正压，反之叫做负压。相对静压(用用Hs表表示示)随选择的基准随选择的基准P0变化而变化。变化而变化。n动压因空气运动而产生，它恒为正值并具有方向动压因空气运动而产生，它恒为正值并具有方向性。当风流速度为性。当风流速度为v(m/s)，单位体积空气的质量，单位体积空气的质量为为(kg/m3)，则某点风流的动压为，则某点风流的动压为Hvv2/2（Pa）。）。 2022-7-2内蒙古科技大学 王文才(教授)13第二章第二章 矿井风流的基本特性及其测定矿井风流的基本特性及其测定 n

14、（2）何谓大气压力？何谓静压、动压和全压？它）何谓大气压力？何谓静压、动压和全压？它各有什么特性？各有什么特性？ n答：风流的全压即该点静压和动压之和。答：风流的全压即该点静压和动压之和。n当静压用绝对压力当静压用绝对压力Ps表示时，叠加后风流的压力为表示时，叠加后风流的压力为绝对全压绝对全压Pt。绝对全压等于绝对静压与动压。绝对全压等于绝对静压与动压Hv之和，之和，即；如果静压用相对压力即；如果静压用相对压力Hs表示时，叠加后风流的表示时，叠加后风流的压力就是相对全压压力就是相对全压Ht。相对全压等于相对静压与动。相对全压等于相对静压与动压压Hv的代数和，即的代数和，即Ht=Hs+Hv。抽出

15、式通风风流中的。抽出式通风风流中的Ht和和Hs均为负值，压入式通风风流中的均为负值，压入式通风风流中的Ht为正值，为正值，Hs有时为正有时为负。有时为正有时为负。2022-7-2内蒙古科技大学 王文才(教授)14第二章第二章 矿井风流的基本特性及其测定矿井风流的基本特性及其测定 n （3）空气压力单位）空气压力单位mmH2O，Pa，mmHg如何换如何换算？算？n 答：答： 1 mmH2O = 9.8 Pa，n 1个标准大气压个标准大气压=760mmHgn =10336mmH2O n =101.3kPa。2022-7-2内蒙古科技大学 王文才(教授)15第二章第二章 矿井风流的基本特性及其测定矿

16、井风流的基本特性及其测定 n （4）已知大气压力）已知大气压力p=101325(Pa) ，相对湿度，相对湿度=80，温度，温度t=30，求湿空气的，求湿空气的d、psh、js和和i。解：温度解：温度t=30时时,查得饱和水蒸气分压查得饱和水蒸气分压ps=4244 （Pa）湿空气中水蒸气分压湿空气中水蒸气分压psh=ps=80%4244 =3395.2(Pa)含湿量含湿量 (kg/kg)密度密度 = =1.15(kg/m3)湿空气焓湿空气焓 =(1.01+1.850.0216) 30+25010.216=85.82(kJ/kg)0.3780.003484(1)273SPPtP)101325424

17、4%80378. 01 (30273101325003484. 0(1.01 1.85 )2501id td0216. 02 .33951013252 .3395622. 0622. 0shshpppd2022-7-2内蒙古科技大学 王文才(教授)16第二章第二章 矿井风流的基本特性及其测定矿井风流的基本特性及其测定 n （5）冬季进风温度）冬季进风温度+5，相对湿度，相对湿度80%，大气压，大气压力力101.3 kPa，进入矿井后，空气温度增至，进入矿井后，空气温度增至+15，大，大气压力基本不变。若空气的含湿量不变，求矿内空气压力基本不变。若空气的含湿量不变，求矿内空气的相对湿度气的相对湿

18、度?n解：含湿量解：含湿量 ，n因因d1=d2，所以，所以n解得解得 =40.94%ssshshppppppd622. 0622. 022221111sssspppppp)(112211112ssssspppppppn温度温度t=+5时时,查得饱和水蒸气分压查得饱和水蒸气分压ps1=872（Pa）n温度温度t=+15时时,查得饱和水蒸气分压查得饱和水蒸气分压ps2=1704(Pa)n湿空气中水蒸气的分压湿空气中水蒸气的分压psh=ps2022-7-2内蒙古科技大学 王文才(教授)17第二章第二章 矿井风流的基本特性及其测定矿井风流的基本特性及其测定 n （7）已知某矿内空气压力）已知某矿内空气

19、压力p=103958 Pa，空气温，空气温度度t=17，空气的相对湿度，空气的相对湿度60%，求空气的密度。，求空气的密度。n解：温度解：温度t=17时时,查得饱和水蒸气分压查得饱和水蒸气分压ps=1937(Pa)n密度密度 n n =n =1.24（kg/m3）0.3780.003484(1)273SPPtP)1039581937%60378. 01 (17273103958003484. 02022-7-2内蒙古科技大学 王文才(教授)18第二章第二章 矿井风流的基本特性及其测定矿井风流的基本特性及其测定 n （8）某矿井总进风量）某矿井总进风量Q=2500(m3/min)，地表大气，地表

20、大气压力为压力为101.3(kPa)，进风温度，进风温度t1=+5，空气相对湿，空气相对湿度度1=70%，空气密度，空气密度=1.267(kg/m3)。矿井排风井。矿井排风井口气温口气温t2=20，相对湿度，相对湿度2=90%，求每昼夜风流由，求每昼夜风流由矿井中带走的水蒸气量。矿井中带走的水蒸气量。解：温度解：温度t1=+5时时,查得饱和绝对湿度查得饱和绝对湿度gjb1=6.8(g/m3)，绝对湿度绝对湿度gjs1=1 gjb1=70%6.8=4.76（g/m3）n温度温度t2=+20时时,查得饱和绝对湿度查得饱和绝对湿度gjb2=17.2(g/m3)，绝对湿度绝对湿度gjs2=1 gjb2

21、=90%17.2=15.48（g/m3）n每昼夜风流由矿井中带走的水蒸气量为：每昼夜风流由矿井中带走的水蒸气量为：n25002460(15.48-4.76)/1000000=38.592（t）2022-7-2内蒙古科技大学 王文才(教授)19第二章第二章 矿井风流的基本特性及其测定矿井风流的基本特性及其测定 n （12）用皮托）用皮托管和管和U型管压差型管压差计测得几种通风计测得几种通风管道中压力的结管道中压力的结果分别如图果分别如图2-26所示。问静压、所示。问静压、动压和全压各为动压和全压各为多少？并判断其多少？并判断其通风方式。通风方式。 n解：解：n（a）Hs=-10，Ht=15，Hv

22、=15-(-10)=25；Ht=150，压入式通风。压入式通风。n（b）Hv=15，Ht=20，；，；Ht=200，压入式通风，压入式通风，Hs=20-15=52022-7-2内蒙古科技大学 王文才(教授)20第二章第二章 矿井风流的基本特性及其测定矿井风流的基本特性及其测定 n解：解：n（c）Hs=20，Ht=10，Ht=0，压入式通风，压入式通风，Hv=40-30=102022-7-2内蒙古科技大学 王文才(教授)21第三章第三章 矿井风流流动的能量方程及其应用矿井风流流动的能量方程及其应用 解：解：2=1.25kg/m3 =1.15kg/m3,所以水柱计右边水所以水柱计右边水面高。其读数

23、为：面高。其读数为： (Pa)gHgHHn122 .19620081. 915. 120081. 925. 1 （1）如图所示矿）如图所示矿井井,把左侧进口封闭把左侧进口封闭后引出一胶管与水后引出一胶管与水柱计连接。若左侧柱计连接。若左侧井内空气平均密度井内空气平均密度1=1.15kg/m3,右侧右侧井内空气平均密度井内空气平均密度2=1.25kg/m3。试问。试问水柱计哪边水面高？水柱计哪边水面高？读数是多少？读数是多少？ 2022-7-2内蒙古科技大学 王文才(教授)22第三章第三章 矿井风流流动的能量方程及其应用矿井风流流动的能量方程及其应用 n解：解：n =101324.72-1017

24、24.69+1.2222n -1.21.6722+1.29.8150=189.36(Pa)gZvvpph2222212121 （2）如图）如图,某倾某倾斜巷道面积斜巷道面积S1=5m2, S2=6m2, 两断面垂两断面垂直高差直高差50m,通过风通过风量量600m3/min,巷道巷道内空气平均密度为内空气平均密度为1.2kg/m3,1、2两断两断面处的绝对静压分面处的绝对静压分别为别为760 mmHg与与763 mmHg (1mmHg=133.322Pa)。求该段巷道的。求该段巷道的通风阻力。通风阻力。 2022-7-2内蒙古科技大学 王文才(教授)23第三章第三章 矿井风流流动的能量方程及其

25、应用矿井风流流动的能量方程及其应用 n解：解：n =101324.72-101724.69+1.2222n -1.21.6722+1.29.8150=189.36(Pa)gZvvpph2222212121p1=760133.322n=101324.72(Pa)p2=763133.322n=101724.69(Pa)v1=Q/60/S1 =600/60/5 =2（m/s）v2=Q/60/S2 =600/60/6 =5/3=1.67(m/s)风流方向风流方向12。 2022-7-2内蒙古科技大学 王文才(教授)24第三章第三章 矿井风流流动的能量方程及其应用矿井风流流动的能量方程及其应用 n解：解

26、： =1500+1.25822-1.2422+1.259.81150 -1.209.81150=1603.98（Pa） gZgZvvpph21222211212122 （3）某矿井深）某矿井深150m,采用压入式通采用压入式通风。已知风硐与地表风。已知风硐与地表的静压差为的静压差为1500Pa,入风井空气的平均密入风井空气的平均密度为度为1.25kg/m3,出风出风井为井为1.2kg/m3，风硐，风硐中平均风速为中平均风速为8m/s,出风口的风速为出风口的风速为4m/s。求矿井通风阻力。求矿井通风阻力。 2022-7-2内蒙古科技大学 王文才(教授)25第三章第三章 矿井风流流动的能量方程及其

27、应用矿井风流流动的能量方程及其应用 n解：解：n =2200+0-1.2822+1.259.81200n -1.209.81200=2259.70（Pa） gZgZvpph21222212120 （4）某矿井深）某矿井深200m, 抽出式通风。抽出式通风。风硐与地表静压差为风硐与地表静压差为2200Pa，入风井空气，入风井空气的平均密度为的平均密度为1.25kg/m3,出风井为出风井为1.2kg/m3,风硐中平均风硐中平均风速为风速为 8m/s,扇风机扩扇风机扩散器的平均风速为散器的平均风速为6m/s,空气密度为空气密度为1.25kg/m3,求矿井通风求矿井通风阻力。阻力。 2022-7-2内

28、蒙古科技大学 王文才(教授)26第三章第三章 矿井风流流动的能量方程及其应用矿井风流流动的能量方程及其应用 n解：解： v2=Q/60/Sn=90/9n=10（m/s） =2309.81+0-1.151022+1.259.81300n-1.159.81250-1.239.81(300-250)=2453.86(Pa) )(2021322112222121HHggHgHvpph （7）某矿井通风系统）某矿井通风系统如图如图,U型管测出风硐内的型管测出风硐内的压差读数为压差读数为230mmH2O，风硐断面风硐断面S=9m2，通过风，通过风量为量为90m3/s。入风井深。入风井深H1=300m，其平

29、均空气密，其平均空气密度度1=1.25kg/m3，回风井，回风井浓度浓度H2=250m，其平均空，其平均空气密度为气密度为2=1.15kg/m3。两井口标高相等，两井筒两井口标高相等，两井筒间巷道中的空气平均密度间巷道中的空气平均密度3=1.23kg/m3。问矿井的。问矿井的通风总阻力为多少？通风总阻力为多少？ 2022-7-2内蒙古科技大学 王文才(教授)27第四章第四章 矿井通风阻力及其计算矿井通风阻力及其计算 n （1）矿井风流以层流为主还是以紊流为主？）矿井风流以层流为主还是以紊流为主？为什么？为什么？n 答：计算说明，在答：计算说明，在4m2的巷道里，当风速大的巷道里，当风速大于于0

30、.018m/s时就成为紊流，绝大多数井巷风流时就成为紊流，绝大多数井巷风流的平均流速都大于上述数值，因此井巷中风流的平均流速都大于上述数值，因此井巷中风流几乎都为紊流。几乎都为紊流。2022-7-2内蒙古科技大学 王文才(教授)28第四章第四章 矿井通风阻力及其计算矿井通风阻力及其计算 n （3）由测定得知，某梯形巷道断面）由测定得知，某梯形巷道断面5m2，长，长500m，当通过的风量为当通过的风量为25m3/s时，压差为时，压差为3.75mmH2O，分，分别按工程单位制和国际单位制，求算该巷道的摩擦别按工程单位制和国际单位制，求算该巷道的摩擦阻力系数。阻力系数。n解：解：n = =9.30（

31、m） 15.8210-4(Ns2/m4)23fLPhQSPC S516. 423232530. 9500581. 975. 3LPQShf2022-7-2内蒙古科技大学 王文才(教授)29第四章第四章 矿井通风阻力及其计算矿井通风阻力及其计算 n （5）假若井筒直径）假若井筒直径D=4m，摩擦阻力系数，摩擦阻力系数=0.04 Ns2/m4，深度，深度L=325m，通过的风量为，通过的风量为3000m3/min，问井筒的风阻有多大？阻力有多大？问井筒的风阻有多大？阻力有多大？n解：解：P=D=3.144=12.56（m），），S=D2/4=3.1442/4=12.56（m2）n （Ns2/m8）

32、nhf=RfQ2=0.0824 (3000/60)2=206（Pa）0824. 056.1256.1232504. 023SLPRf2022-7-2内蒙古科技大学 王文才(教授)30第四章第四章 矿井通风阻力及其计算矿井通风阻力及其计算 n （6）风流以）风流以4m/s的速度从断面为的速度从断面为10m2的巷道突然的巷道突然进入断面为进入断面为4m2巷道，问引起的能量损失为多少？巷道，问引起的能量损失为多少？n解：解：nv2= v1S1/S2=410/4=10（m/s）n （Pa）3 . 010415 . 015 . 012SS182102 . 13 . 02222vhj2022-7-2内蒙古

33、科技大学 王文才(教授)31第四章第四章 矿井通风阻力及其计算矿井通风阻力及其计算 n （7）某通风巷道的断面由）某通风巷道的断面由2m2,突然扩大到突然扩大到10m2，若巷道中流过的风量为若巷道中流过的风量为20m3/s，巷道的摩擦阻力系数，巷道的摩擦阻力系数为为0.016Ns2/m4，求巷道突然扩大处的通风阻力。，求巷道突然扩大处的通风阻力。n解：解：nv1= Q/S1=20/2=10（m/s）n （Pa）64. 0102112221SS664. 101. 0016. 0164. 0)01. 01 (84.992102 . 1664. 12221vhj2022-7-2内蒙古科技大学 王文才

34、(教授)32第四章第四章 矿井通风阻力及其计算矿井通风阻力及其计算 n （9）何谓矿井等积孔？）何谓矿井等积孔？n答：假定在无限空间有一薄壁，在薄壁上开一面积答：假定在无限空间有一薄壁，在薄壁上开一面积为为A的孔口。当孔口通过的风量等于矿井风量，而且的孔口。当孔口通过的风量等于矿井风量，而且孔口两侧的风压差等于矿井通风阻力时，则孔口面孔口两侧的风压差等于矿井通风阻力时，则孔口面积积A称为该矿井的等积孔。称为该矿井的等积孔。2022-7-2内蒙古科技大学 王文才(教授)33第四章第四章 矿井通风阻力及其计算矿井通风阻力及其计算 n （12）降低局部阻力有哪些途径？）降低局部阻力有哪些途径？答答:

35、尽量避免井巷的突然扩大与突然缩小尽量避免井巷的突然扩大与突然缩小,将断面大小将断面大小不同的巷道连接处做成逐渐扩大或逐渐缩小的形状。不同的巷道连接处做成逐渐扩大或逐渐缩小的形状。n当风速不变时，由于局部阻力与局部阻力系数成当风速不变时，由于局部阻力与局部阻力系数成正比，所以在风速较大的井巷局部区段上，要采取正比，所以在风速较大的井巷局部区段上，要采取有效措施减小其局部阻力系数，例如在专用回风井有效措施减小其局部阻力系数，例如在专用回风井与主扇风硐相连接处设置引导风流的导风板。与主扇风硐相连接处设置引导风流的导风板。n要尽量避免井巷直角拐弯，拐弯处内外两侧要尽要尽量避免井巷直角拐弯，拐弯处内外两

36、侧要尽量做成圆弧形，且圆弧的曲率半径应尽量放大。量做成圆弧形，且圆弧的曲率半径应尽量放大。n将永久性的正面阻力物做成流线型将永久性的正面阻力物做成流线型,要注意清除井要注意清除井巷内的堆积物巷内的堆积物,在风速较大的主要通风井巷内这点尤在风速较大的主要通风井巷内这点尤其重要。其重要。2022-7-2内蒙古科技大学 王文才(教授)34第五章第五章 矿井自然通风矿井自然通风 n （2）影响自然风压大小和方向的因素是什）影响自然风压大小和方向的因素是什么？么？n答：答：温度；温度；n 空气成分和湿度；空气成分和湿度；n 井深；井深； n 风机运转。风机运转。2022-7-2内蒙古科技大学 王文才(教

37、授)35第五章第五章 矿井自然通风矿井自然通风 n （3）如何测定矿井自然风压？）如何测定矿井自然风压？n答：答：直接测定法。直接测定法。 n 间接测定法。间接测定法。n 平均密度测算法。平均密度测算法。若井下有扇风机，先停止若井下有扇风机，先停止扇风机的运转，在总风流扇风机的运转，在总风流流过的巷道中任何适当的流过的巷道中任何适当的地点建立临时风墙，隔断地点建立临时风墙，隔断风流后，立即用压差计测风流后，立即用压差计测出风墙两侧的风压差，此出风墙两侧的风压差，此值就是自然风压。值就是自然风压。 n在有主扇通风的矿井：首先在有主扇通风的矿井：首先,当主扇运转时，测出当主扇运转时，测出其总风量其

38、总风量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，则可列出能量方程：程：Hs + Hn = R Q2n然后，停止主扇运转，当仍有自然风流流过全矿时，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立即在风硐或其他总风流中测出自然通风量Qn , 则则可列出方程：可列出方程：Hn=RQn2n联立解上述两式联立解上述两式,可得自然风压可得自然风压Hn和全矿风阻和全矿风阻R。n自然风压可根据下式进行测算。自然风压可根据下式进行测算。n Hn=g z (m1 m2) 2022-7-2内蒙古科技大学 王文才(教授)36第五章第五章 矿井自然通风矿井自然通风

39、n （3）能否用人为的方法形成或加强自然风）能否用人为的方法形成或加强自然风压压?可否利用与控制自然风压可否利用与控制自然风压?n答：可以用人为的方法形成或加强自然风压，答：可以用人为的方法形成或加强自然风压，可以利用与控制自然风压。如人工调整进、回可以利用与控制自然风压。如人工调整进、回风井内空气的温差，就可控制与利用自然风压。风井内空气的温差，就可控制与利用自然风压。有些矿井在进风井巷设置水幕或者淋水，以冷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。却空气，同时起到净化风流的作用。2022-7-2内蒙古科技大学 王文才(教授)37第六章第六章 矿井主扇与机械通风

40、矿井主扇与机械通风 n （2）扇风机的工作性能由哪些参数表示）扇风机的工作性能由哪些参数表示?表表示这些参数的特性曲线有哪些示这些参数的特性曲线有哪些?n答：表示扇风机性能的主要工作参数是扇风机答：表示扇风机性能的主要工作参数是扇风机的风压的风压H、风量、风量Q、功率、功率N、效率、效率 和转速和转速n等。等。将这些参数对应描绘在以为横坐标，以、将这些参数对应描绘在以为横坐标，以、和和为纵坐标的直角坐标系上，并用光滑曲为纵坐标的直角坐标系上，并用光滑曲线分别把同名参数点连结起来，即得线分别把同名参数点连结起来，即得、和和曲线，这组曲线称为扇风机在该曲线，这组曲线称为扇风机在该转速条件下的个体特

41、性曲线。转速条件下的个体特性曲线。2022-7-2内蒙古科技大学 王文才(教授)38第六章第六章 矿井主扇与机械通风矿井主扇与机械通风 n （3）什么是扇风机的工况）什么是扇风机的工况?选择扇风机时对工况选择扇风机时对工况有什么要求有什么要求?n答：当扇风机以某一转速、在风阻答：当扇风机以某一转速、在风阻R的风网上作业时的风网上作业时,可测算出一组工作参数风压、风量、功率和可测算出一组工作参数风压、风量、功率和效率效率，这就是该扇风机在风网风阻为，这就是该扇风机在风网风阻为R时的工况点。时的工况点。n为使扇风机安全、经济地运转，它在整个服务期为使扇风机安全、经济地运转，它在整个服务期内的工况点

42、必须在合理的工作范围之内。即从经内的工况点必须在合理的工作范围之内。即从经济的角度出发，扇风机的运转效率不应低于济的角度出发，扇风机的运转效率不应低于60%；从安全方面考虑，其工况点必须位于驼峰点的右从安全方面考虑，其工况点必须位于驼峰点的右下侧单调下降的直线段上。由于轴流式扇风机的下侧单调下降的直线段上。由于轴流式扇风机的性能曲线存在马鞍形区段，为了防止矿井风阻偶性能曲线存在马鞍形区段，为了防止矿井风阻偶尔增加等原因，使工况点进入不稳定区，一般限尔增加等原因，使工况点进入不稳定区，一般限定实际工作风压不得超过最高风压的定实际工作风压不得超过最高风压的90%，即，即S0.9Smax。2022-

43、7-2内蒙古科技大学 王文才(教授)39第六章第六章 矿井主扇与机械通风矿井主扇与机械通风 n （4）主扇、辅扇、局扇有什么区别？）主扇、辅扇、局扇有什么区别？n答：用于全矿井或其一翼通风的扇风机，并且答：用于全矿井或其一翼通风的扇风机，并且昼夜运转，称主扇；帮助主扇对矿井一翼或一昼夜运转，称主扇；帮助主扇对矿井一翼或一个较大区域克服通风阻力，增加风量和风压的个较大区域克服通风阻力，增加风量和风压的扇风机，称辅扇；用于矿井下某一局部地点通扇风机，称辅扇；用于矿井下某一局部地点通风用的扇风机，称局扇。风用的扇风机，称局扇。2022-7-2内蒙古科技大学 王文才(教授)40第六章第六章 矿井主扇与

44、机械通风矿井主扇与机械通风 n （6）扇风机并联工作，特性曲线有何变化？）扇风机并联工作，特性曲线有何变化？在哪种情况下使用？在哪种情况下使用？n答：扇风机并联作业时，其总风压等于每台扇答：扇风机并联作业时，其总风压等于每台扇风机的风压，其总风量等于每台扇风机的风量风机的风压，其总风量等于每台扇风机的风量之和。根据上述特性，扇风机并联作业时的等之和。根据上述特性，扇风机并联作业时的等效合成特性曲线可按效合成特性曲线可按“风压相等，风量相加风压相等，风量相加”的原则绘制。扇风机并联作业只适用于风网阻的原则绘制。扇风机并联作业只适用于风网阻力较小而风量不足的情况。力较小而风量不足的情况。2022-

45、7-2内蒙古科技大学 王文才(教授)41第六章第六章 矿井主扇与机械通风矿井主扇与机械通风 n （7）扇风机串联工作，特性曲线有何变化？）扇风机串联工作，特性曲线有何变化？在哪种情况下使用？在哪种情况下使用？n答：扇风机串联作业时，其总风量等于每台扇答：扇风机串联作业时，其总风量等于每台扇风机的风量（没有漏风），其总风压等于每台风机的风量（没有漏风），其总风压等于每台扇风机的风压之和。根据上述特性，扇风机串扇风机的风压之和。根据上述特性，扇风机串联作业时的等效合成特性曲线可按联作业时的等效合成特性曲线可按“风量相等，风量相等，风压相加风压相加”的原则绘制。风机串联作业只适用的原则绘制。风机串联

46、作业只适用于风网阻力较大而风量不足的情况，而且只有于风网阻力较大而风量不足的情况，而且只有在选择不到高风压的扇风机或矿井扩建时已经在选择不到高风压的扇风机或矿井扩建时已经有一台风压不能满足要求的扇风机时，才能采有一台风压不能满足要求的扇风机时，才能采用多台扇风机的串联作业。用多台扇风机的串联作业。2022-7-2内蒙古科技大学 王文才(教授)42第六章第六章 矿井主扇与机械通风矿井主扇与机械通风 n （9）自然通风对扇风机工作有什么影响？）自然通风对扇风机工作有什么影响？n答：在机械通风矿井中自然风压对机械风压的答：在机械通风矿井中自然风压对机械风压的影响，类似于两台扇风机串联作业。当自然风影

47、响，类似于两台扇风机串联作业。当自然风压为正时，机械风压与自然风压共同作用克服压为正时，机械风压与自然风压共同作用克服矿井通风阻力，使矿井风量增加；当自然风压矿井通风阻力，使矿井风量增加；当自然风压为负时，成为矿井通风阻力，使矿井风量减少。为负时，成为矿井通风阻力，使矿井风量减少。2022-7-2内蒙古科技大学 王文才(教授)43第六章第六章 矿井主扇与机械通风矿井主扇与机械通风 n （12）一台几何尺寸固定的扇风机，其特性）一台几何尺寸固定的扇风机，其特性曲线是否固定不变曲线是否固定不变? 用什么方法可以改变其特用什么方法可以改变其特性曲线？性曲线？n答：一台几何尺寸固定的扇风机，其特性曲线

48、答：一台几何尺寸固定的扇风机，其特性曲线不是固定不变的。如离心式扇风机可通过调整不是固定不变的。如离心式扇风机可通过调整转速来改变其特性曲线，装有前导器的离心式转速来改变其特性曲线，装有前导器的离心式扇风机换可以改变前导器叶片转角来改变其特扇风机换可以改变前导器叶片转角来改变其特性曲线；轴流式扇风机可通过调整转速或叶片性曲线；轴流式扇风机可通过调整转速或叶片安装角度数来改变其特性曲线。安装角度数来改变其特性曲线。2022-7-2内蒙古科技大学 王文才(教授)44第六章第六章 矿井主扇与机械通风矿井主扇与机械通风 n （17）某矿井主扇）某矿井主扇为为62A141124，n600r/min,叶片

49、数为叶片数为16片、叶片角片、叶片角30,其个体性能曲线见图其个体性能曲线见图,风机风量风机风量Q80m3/s,风压风压H770Pa。出于。出于矿井改造的需要增加矿井改造的需要增加风量，采取转数不变，风量，采取转数不变，而叶片角调到而叶片角调到40的措施。求风机的新的措施。求风机的新工况和轴功率各为多工况和轴功率各为多少少? 2022-7-2内蒙古科技大学 王文才(教授)45第六章第六章 矿井主扇与机械通风矿井主扇与机械通风 n解：解：R=h/Q2=770/802=0.1203Ns2/m8nh=0.1203Q2 n采取转数不变，采取转数不变，而叶片角调到而叶片角调到40时时,Q=100 m3/

50、snH=1200Pa。n轴功率轴功率N=147KW。 2022-7-2内蒙古科技大学 王文才(教授)46第七章第七章 矿井通风网络中风量分配与调节及其解算矿井通风网络中风量分配与调节及其解算 n （1）为什么要对矿井通风网路进行风量调）为什么要对矿井通风网路进行风量调节节?有哪几种风量调节法有哪几种风量调节法?n答：在矿井生产中，随着巷道的延伸和工作面答：在矿井生产中，随着巷道的延伸和工作面的推进，矿井的风阻、网络结构及所需要的风的推进，矿井的风阻、网络结构及所需要的风量等均在不断地发生变化，因此要求及时地进量等均在不断地发生变化，因此要求及时地进行风量调节。行风量调节。n从调节设施来看，有扇

51、风机、引射器、风窗、从调节设施来看，有扇风机、引射器、风窗、风幕、增加并联井巷和扩大通风断面等。按其风幕、增加并联井巷和扩大通风断面等。按其调节的范围，可分为局部风量调节与矿井总风调节的范围，可分为局部风量调节与矿井总风量调节。从通风能量的角度看，可分为增能调量调节。从通风能量的角度看，可分为增能调节、耗能调节和节能调节。节、耗能调节和节能调节。2022-7-2内蒙古科技大学 王文才(教授)47第七章第七章 矿井通风网络中风量分配与调节及其解算矿井通风网络中风量分配与调节及其解算 n （2）风窗调节在什么情况下使用？）风窗调节在什么情况下使用？n答：增阻分支风量有富余。答：增阻分支风量有富余。

52、2022-7-2内蒙古科技大学 王文才(教授)48第七章第七章 矿井通风网络中风量分配与调节及其解算矿井通风网络中风量分配与调节及其解算 n （4）说明空气幕的用途。）说明空气幕的用途。n答：空气幕在需要增加风量的巷道中，顺巷道答：空气幕在需要增加风量的巷道中，顺巷道风流方向工作，可起增压调节作用；在需要减风流方向工作，可起增压调节作用；在需要减少风量的巷道中，逆风流方向工作，可起增阻少风量的巷道中，逆风流方向工作，可起增阻调节作用。空气幕在运输巷道中可代替风门起调节作用。空气幕在运输巷道中可代替风门起隔断风流的作用。空气幕还可以用来防止漏风、隔断风流的作用。空气幕还可以用来防止漏风、控制风向

53、、防止平硐口结冻和保护工作地点防控制风向、防止平硐口结冻和保护工作地点防止有毒气体侵入。空气幕在运输频繁的巷道中止有毒气体侵入。空气幕在运输频繁的巷道中工作不妨碍运输，工作可靠。工作不妨碍运输，工作可靠。2022-7-2内蒙古科技大学 王文才(教授)49第七章第七章 矿井通风网络中风量分配与调节及其解算矿井通风网络中风量分配与调节及其解算 n （9）如何调节矿井总风量）如何调节矿井总风量?n答：采取的措施是：改变主扇风机的工作特性，或答：采取的措施是：改变主扇风机的工作特性，或改变矿井通风系统的总风阻。改变矿井通风系统的总风阻。n改变主扇风机的工作特性改变主扇风机的工作特性n通过改变主扇风机的

54、叶轮转速、轴流式扇风机叶片通过改变主扇风机的叶轮转速、轴流式扇风机叶片安装角度和离心式风机前导器叶片角度等，可以改安装角度和离心式风机前导器叶片角度等，可以改变扇风机的风压特性，从而达到调节扇风机所在系变扇风机的风压特性，从而达到调节扇风机所在系统总风量的目的。统总风量的目的。n改变矿井总风阻改变矿井总风阻n风硐闸门调节法。风硐闸门调节法。如果在扇风机风硐内如果在扇风机风硐内安设调节闸门安设调节闸门,通过改通过改变闸门的开口大小可变闸门的开口大小可以改变扇风机的总工以改变扇风机的总工作风阻作风阻,从而可调节扇从而可调节扇风机的工作风量。风机的工作风量。n降低矿井总风阻。降低矿井总风阻。当矿井总

55、风量不足时，当矿井总风量不足时，如果能降低矿井总风如果能降低矿井总风阻阻,则不仅可增大矿井则不仅可增大矿井总风量总风量,而且可以降低而且可以降低矿井总阻力。矿井总阻力。 2022-7-2内蒙古科技大学 王文才(教授)50第七章第七章 矿井通风网络中风量分配与调节及其解算矿井通风网络中风量分配与调节及其解算 n （11）某巷道长度不变，欲使其风阻值）某巷道长度不变，欲使其风阻值R降低到降低到R，问问1）若不改变巷道的支护形式，应把巷道断面扩大）若不改变巷道的支护形式，应把巷道断面扩大到多少到多少?2）若不扩大巷造断面，而用改变巷道支护）若不扩大巷造断面，而用改变巷道支护形式的措施，应把摩擦阻力系

56、数降低到多少形式的措施，应把摩擦阻力系数降低到多少?n答：答：1）若不改变巷道的支护形式，扩大断面前的摩若不改变巷道的支护形式，扩大断面前的摩擦阻力系数擦阻力系数2与扩大断面后摩与扩大断面后摩n擦阻力系数擦阻力系数相等，按右式计相等，按右式计n算分支算分支2扩大断面后断面积扩大断面后断面积S2 。n 式中，式中，S2分支分支2扩大断面前的断面积，扩大断面前的断面积，m2；R2分分支支2扩大断面前的风阻，扩大断面前的风阻，Ns2/m8； R2 分支分支2采取降采取降阻措施后的风阻，阻措施后的风阻，Ns2/m8。2）若不扩大巷造断面若不扩大巷造断面,而用改变巷道支而用改变巷道支护形式措施护形式措施

57、,应把摩擦阻力系数降低到应把摩擦阻力系数降低到522222RRSS2222RR2022-7-2内蒙古科技大学 王文才(教授)51第七章第七章 矿井通风网络中风量分配与调节及其解算矿井通风网络中风量分配与调节及其解算 n （12）某巷道全长为）某巷道全长为L，当将其中，当将其中l段巷道长度上的段巷道长度上的摩擦阻力系数降到原来的摩擦阻力系数降到原来的1/4，全巷道的通风阻力降，全巷道的通风阻力降到原来的到原来的1/2，求等于多少，求等于多少?n解：解：n因为，因为， 由此求得：由此求得：231QSLPhf232324)(QSlPQSPlLhf212ffhh32Ll2022-7-2内蒙古科技大学

58、王文才(教授)52第七章第七章 矿井通风网络中风量分配与调节及其解算矿井通风网络中风量分配与调节及其解算 解：解：1) (m3/s)Q2=Q-Q1=40-18=22（m3/s）n2)可采用风窗调节。可采用风窗调节。nh1=R1Q12=1.21102=121（Pa） h2=R2Q22=0.81302=729（Pa） n 因此风窗应设置在因此风窗应设置在1巷道上，巷道上，n其风窗的阻力为：其风窗的阻力为： hw= h2-h1=729-121=608（Pa）1881. 021. 11401211RRQQn （13）有一并联通风系统如图）有一并联通风系统如图所示。已知所示。已知Q0=40m3/s、R1

59、=1.21 N.s2/m8、R2=0.81N.s2/m8。问：。问：1)巷道巷道1、2中的风量如何分配中的风量如何分配? 2)若若巷道巷道1，2所需风量分别为所需风量分别为10m3/s和和30m3/s时，如何调节时，如何调节? 2022-7-2内蒙古科技大学 王文才(教授)53第七章第七章 矿井通风网络中风量分配与调节及其解算矿井通风网络中风量分配与调节及其解算 解：解： h2=R2Q22=2.8142=548.80（Pa） nh3=R3Q32=1.8122=259.20（Pa）因此辅扇应安设在因此辅扇应安设在2巷道上，其风压巷道上，其风压及风量分别为：及风量分别为：Hb= h2-h3=548

60、.8-259.20=289.6（Pa）nQb= Q2=14（m3/s）n主扇的风压及风量分别为：主扇的风压及风量分别为：n=(0.23+0.41)(14+12)2+259.2n=691.84（Pa） （m3/s）323241)(hQQRRHf26121432QQQ （14）图中）图中,设设R1=0.23 N.s2/m8、R2=2.80 N.s2/m8、R3=1.80 .s2/m8、R4=0.41N.s2/m8。各巷道要求的风量。各巷道要求的风量是是Q2=14m3/s,Q3=12m3/s,拟以辅扇调拟以辅扇调节。求辅扇和主扇的风压及风量。节。求辅扇和主扇的风压及风量。 2022-7-2内蒙古科技