礦井通風(fēng)阻力-1

第三章 礦井通風(fēng)阻力量調(diào)整、礦井通風(fēng)系統(tǒng)治理和安全評價的理論根底。通風(fēng)阻力產(chǎn)生的根本緣由是風(fēng)流流淌過程的粘性和慣性〔內(nèi)因，以及井〔外因〔大致80％左右。第一節(jié)摩擦阻力流淌狀態(tài)運動時，其速度在斷面上的分布和阻力形式也完全不同?！惨弧硨恿骱臀闪鞯垒S線方向根本平行。紊流：紊流和層流相反，流體質(zhì)點在流淌過程中有猛烈混合和相互碰撞，質(zhì)點之間有能量交換，質(zhì)點的流淌軌跡極不規(guī)章，除了有總流方向的流淌外，〔二〕流淌狀態(tài)的判別1883無因次參數(shù)來表示，這個無因次參數(shù)叫雷諾數(shù)。對于圓形管道，雷諾數(shù)為：vdRe= 〔3-1〕式中vm/s；dm；——流體的運動粘性數(shù)，礦井通風(fēng)中一般用平均值v1.501105m2/s；為紊流流淌。很多學(xué)者經(jīng)過對圓形管道水流的大量試驗證明：當(dāng)Re<2320時，水流呈層流狀態(tài)，叫下臨界值；當(dāng)Re>12023時，水流呈完全紊流狀態(tài)，叫上臨界值。Re＝2320～12023時，為層流和紊流不穩(wěn)定過渡區(qū)，Re＝2320～4000區(qū)域內(nèi)，流淌狀態(tài)不是固定的，由管道的粗糙程度、流體進(jìn)入管道的狀況等外部條件而定，只要稍有干擾，流態(tài)就會發(fā)生變化，因此，為便利起見，在實際工程計算中，通常以Re＝2300作為管道流淌流態(tài)的判別系數(shù)，即：Re2300為層流Re>2300 為紊流折算成圓形斷面。所謂水力半徑Rw〔也叫當(dāng)量直徑〕就是流過斷面面積S和潮濕周界〔即流體在管道斷面上與管壁接觸的周長)U之比。對于圓形斷面有SdRw＝U 4 〔3-2)用水力半徑代替圓形管道直徑就會得到非圓形管道的雷諾判別系數(shù)，即：4vSRe=U 〔3-3)式中 S——非圓形管道面積，m2；Um；其它符號意義同前。對于不同外形的斷面，其周長U與斷面S的關(guān)系，可用下式表示：SUCS式中 斷面外形系數(shù)梯形三心拱半圓拱C=3.90〔三〕井巷中風(fēng)流的流淌狀態(tài)可用式〔3-3〕計算雷諾數(shù)近似判別井巷中風(fēng)流的流淌狀態(tài)。3-1某梯形巷道的斷面積S=9m2,360m3/min,試判別風(fēng)流流態(tài)。4vS

4Q 436060解：Re=U

＝C S =

=128120＞23001.501101.5011054.16 9例3-2 巷道條件同前，求相應(yīng)于Re=2300的層流臨界風(fēng)速vReU 23004.16 91.501105解：v= 4S =

49

=0.01197m/s0.15m/s,而井下巷道的風(fēng)速都風(fēng)流，才有可能消滅層流。二、摩擦阻力〔內(nèi)摩擦〕以及空氣與井巷或管道周壁間的摩擦，從而產(chǎn)生阻力，稱這種阻力為摩擦阻力?！惨弧尺_(dá)西公式和尼古拉茲試驗在水力學(xué)中，用來計算圓形管道沿程阻力的計算式叫做達(dá)西公式，即：L v2Lh摩＝d 2 ，Pa 〔3-4〕式中 h摩——摩擦阻力，Pa；——試驗系數(shù)，無因次；L——管道的長度，m；d——管道的直徑, ——流體的密度，kg/m3；v——管道內(nèi)流體的平均流速，m/s；上式對于層流和紊流狀態(tài)都適用,大不一樣和試驗系數(shù)的關(guān)系。管壁粗糙度是用相對粗糙度來表示的，即砂粒的平均直徑〔m〕與管道直徑r1/1261/2561/507系數(shù)與管壁相對粗糙度、雷諾數(shù)Re的關(guān)系，如圖3-1所示。圖中的曲線是以〔lg100lgRe值隨Re變化特征圖中曲線分為五個區(qū)：圖3-1 尼古拉茲試驗結(jié)果Re<2320〔lgRe＜3.36〕時，不管管道粗糙度如何，其試驗結(jié)果都集中分布于直線Ⅰ上，這說明隨Re的增加而削減，而與相對粗糙度無關(guān)，而只與雷諾數(shù)Re有關(guān)。其關(guān)系式為：＝64/Re。這是由于各種〔3-2所示〕所以，試驗系數(shù)與粗糙度無關(guān)。2320Re4000〔3.36lgRe3.6)，在此區(qū)間內(nèi)，不同的相對粗糙度的管內(nèi)流體由層流轉(zhuǎn)變紊流。全部的試驗點幾乎都集中在線段Ⅱ上。Re的增加而增大，與相對粗糙度無明顯關(guān)系。Ⅲ區(qū)——水力光滑區(qū)。當(dāng)Re＞4000〔lgRe3.6〕時，不同相對粗糙度的試驗點起初都集中在曲線Ⅲ上，隨著Re的增加，相對粗糙度大的管道，試驗點在較低Re時就偏離曲線Ⅲ，相對粗糙度小的管道在較大的Re時才偏離。在Ⅲ曲線范圍內(nèi)， 與Re有關(guān)，而與相對粗糙度無關(guān)。 與Re聽從＝0.3164/Re0.254000＜Re＜10000的范圍內(nèi)，它始終是水力光滑。紊流過渡區(qū)。由水力光滑區(qū)向水力粗糙區(qū)過渡，即圖中的Ⅳ所示區(qū)段在這個區(qū)段內(nèi)各種不同相對粗糙的試驗點各自分散呈一波狀曲線 與Re有關(guān)，也與相對粗糙度有關(guān)。粒凸起的高度幾乎全暴露在紊流的核心中，所以Re對值的影響微小，可省略不計，相對粗糙度成為的唯一影響因素。故在該區(qū)， 與相對粗糙度有關(guān)。對于肯定的相對粗糙度的管道，為定值。圖3-2 流態(tài)構(gòu)造在水力學(xué)上尼古拉茲試驗比較完整地反映了 的變化規(guī)律提醒了 的主要影響因素，解決了水在管道中沿程阻力計算問題。而空氣在井巷中的流淌和水在管道中的流淌很相像，所以，可以把流體力學(xué)計算水流沿程阻力的達(dá)西〔3-4〕作為滿流井巷礦井摩擦阻力計算的普遍公式?！捕硨恿髂Σ磷枇哪峁爬澰囼灥慕Y(jié)果可以知道流體在層流狀態(tài)時試驗系數(shù) 諾數(shù)Re有關(guān)，故將式＝64/Re代入達(dá)西公式〔3-4〕中，得：64 L v2eh摩=Re

d

，Pa 〔3-5〕vd再將雷諾數(shù)Re = 和式代入式〔3-5〕中，得：h 摩 d2

〔3-6〕將式〔3-2〕及v 井巷摩擦阻力計算式：h 2LU2Q摩 S3

〔3-7〕式中 ——空氣的動力粘性系數(shù)，Pa.s；其它符號意義同前。很少用?！踩澄闪髂Σ磷枇孪锏赖娘L(fēng)流大多屬于完全紊流狀態(tài)，所以試驗系數(shù)值取決于巷道壁得到應(yīng)用于礦井通風(fēng)工程上的紊流摩擦阻力計算公式： h v2，摩 8 S Pa； 〔3-8〕從前面分析可知，流體在完全紊流狀態(tài)時，對于確定的粗糙度，值是確形式是確定的，井巷壁面的相對粗糙度變化不大，因而在礦井條件下值被視為常數(shù)。而礦井空氣的密度變化不大，也可以視為常數(shù)，故令：8 〔3-9〕稱為摩擦阻力系數(shù)。由于是無因次量，故具有與空氣密度一樣的因Kg/m3。將式〔3-9〕及v=Q/S代入〔3-8〕得：h 摩

LUQ2，S3

Pa 〔3-10〕式中 ——井巷的摩擦阻力系數(shù)，Kg/m3或Ns

2/m4；式中其它符號意義同前。三、摩擦阻力系數(shù)與摩擦風(fēng)阻〔一〕摩擦阻力系數(shù)擦阻力系數(shù)值。從式〔3-9〕看，摩擦阻力系數(shù)值，取決于空氣密度和試驗系數(shù)值，而礦井空氣密度一般變化不大，因此值主要取決于值，主要決的支護(hù)形式值也不同。確定值方法有查表和實測兩種方法。1、查表確定值值〔指支護(hù)形式、凈斷面積、有無提升設(shè)備和其它設(shè)施等實測得到的。修正：〔3-11〕

01.2 Kg/m3不同井巷的相對粗糙度差異很大。示，可直接查出摩擦阻力系數(shù)值。相對支架巷道而言，砌碹和錨噴巷道摩擦阻力系數(shù)值不是很大，但隨著相對粗糙度的增大而增大。U型鋼和混凝土棚等支護(hù)巷道，要同時考慮支架的間距和支架厚度，其粗糙度用縱口徑來表示。如圖3-3所示，縱口徑是相鄰支架中心線之間的距離L〔m〕與支架直徑或厚度d0〔m〕之比，即：L＝d0〔3-12〕式中——縱口徑，無因次；L——支架的間距，m；d0,m。〔圖3-3 支架巷道的縱口徑〕〔圖3-4 縱口徑與摩擦阻力系數(shù)關(guān)系曲線〕圖3-4是在平巷模型中試驗獲得的縱口徑與摩擦阻力系數(shù)關(guān)系曲線圖。＜5～6隨縱口徑＝5～6時，摩擦阻力系數(shù)到達(dá)最大值；當(dāng)＞5～6時，摩擦阻力系數(shù)隨縱口徑增加而削減。這說明＝5～6時，引起的風(fēng)流能量損失最大，產(chǎn)生的通風(fēng)選用支護(hù)密度。d0和兩個數(shù)值在附錄表中查出該巷道的初值，再依據(jù)該巷道的凈斷面積S值查出校正系數(shù)，對的初值進(jìn)展斷面校摩擦阻力系數(shù)較小，故乘以一個小于11的系數(shù)。2、實測確定值在生產(chǎn)礦井中，常常需要把握各個巷道的實際摩擦阻力系數(shù)值，目的是為降低礦井通風(fēng)阻力，合理調(diào)整礦井風(fēng)量，供給原始的第一手資料。所以，實測摩擦阻力系數(shù)〔二〕摩擦風(fēng)阻對于已經(jīng)確定的井巷，巷道的長度LUS以及巷道的支護(hù)形式〔摩擦阻力系數(shù)〕都是確定的，故把公式〔3-10〕中的、L、U、S用一R摩來表示，得到下式：LU,R摩= S3

Kg/m7或Ns2

/m8； 〔3-13〕R摩稱為摩擦風(fēng)阻。其國際單位是Kg/m7和Ns2/m8R摩是空氣參數(shù)確定時，摩擦風(fēng)阻RR摩看作反映井巷幾何特征的參數(shù)，它反映的是井巷通風(fēng)的難易程度?！?-10〕得到公式：h摩=R摩Q2，Pa 〔3-14〕完全紊流時摩擦阻力定律，它說明白當(dāng)摩擦風(fēng)阻肯定時，摩擦阻力與風(fēng)量的平方成正比。其次節(jié)局部阻力在風(fēng)流運動過程中，由于井巷邊壁條件的變化，風(fēng)流在局部地區(qū)受到局部〔〕的影響和破壞，引起風(fēng)流流速大小、方向和分布的突然變化，導(dǎo)致風(fēng)流本身產(chǎn)生很強(qiáng)的沖擊，點所造成的附加的能量損失，就叫做局部阻力。一、局部阻力的成因與計算〔一〕局部阻力的成因分析井下巷道千變?nèi)f化，產(chǎn)生局部阻力的地點很多，有巷道斷面的突然擴(kuò)大與縮小〔如采區(qū)車場、井口、調(diào)整風(fēng)窗、風(fēng)橋、風(fēng)硐等，巷道的各種拐彎〔如各類車場、大巷、采區(qū)巷道、工作面巷道等，各類巷道的穿插、交匯〔場、中部車場〕等等。在分析產(chǎn)生局部阻力緣由時，常將局部阻力分為突變類型和漸變類型〔3-5所示〕兩種。圖中a、c、e、g屬于突變類型，b、d、f、h屬于漸變類型。圖3-5 巷道的突變與漸變類型紊流流體通過突變部位時，由于慣性的作用，不能隨從邊壁突然變化，不斷被主流帶走，補(bǔ)充進(jìn)去的流體，又形成的渦流，因而增加了能量損失，產(chǎn)生局部阻力。邊壁雖然沒有突然變化，但假設(shè)在沿流淌方向消滅減速增壓現(xiàn)象的地方，3-5b，巷道斷面漸寬，沿程流速減小，靜壓不斷增加，壓差的作用方向與主流的方向相反，使邊壁四周很小的流速漸漸削減到零，在3-5h中，直道上的渦流區(qū)，也是由于減速增壓過程造成的。所以收縮段一般不會產(chǎn)生渦流。假設(shè)收縮角很大，在緊接漸縮段之后也會消滅渦3-5d所示。是能量損失的主要局部。綜上所述，局部的能量損失主要和渦流區(qū)的存在有關(guān)。渦流區(qū)越大，能量主流的速度梯度增大，也增加能量損失，在渦流被不斷帶走和集中的過程中，使下游肯定范圍內(nèi)的紊流脈動加劇，增加了能量損失，這段長度稱為局部阻力大小與雷諾數(shù)Re成反比。受局部阻力物影響而仍能保持著層流，只有在Re2023阻力計算，重點爭論紊流時的局部阻力?！捕尘植孔枇τ嬎闱懊婊蚝竺鏀嗝嫔系乃賶撼烧?。與摩擦阻力類似，局部阻力h局一般也用速壓的倍數(shù)來表示。v2h局＝ 2式中h局——局部阻力，Pa；

，Pa 〔3-15〕——局部阻力系數(shù)，無因次；v ——局部地點前后斷面上的平均風(fēng)速，m/s；——風(fēng)流的密度，Kg/m3；假設(shè)將v＝Q/S，代入式〔3-15〕后，得到：h局＝2S2

Pa 〔3-16〕在查表確定局部阻力系數(shù)值時，肯定要和局部阻力物的斷面S、風(fēng)量Q、風(fēng)速v相對應(yīng)。二、局部阻力系數(shù)與風(fēng)阻〔一〕局部阻力系數(shù)產(chǎn)生局部阻力的過程格外簡單，要確定局部阻力系數(shù)也是格外簡單的。大量試驗爭論說明，紊流局部阻力系數(shù)主要取決于局部阻力物的外形，而邊壁的粗糙程度為次要因素，但在粗糙程度較大的支架巷道中也需要考慮。由于產(chǎn)生局部阻力的過程格外簡單，所以系數(shù)一般由試驗求得，附錄二是由前人通過試驗得到的局部局部阻力系數(shù)，計算局部阻力時查表即可。3-33-61-21-3之間610m，通過的風(fēng)量為40m3/s，求巷道的摩擦阻力系數(shù)及拐彎處的局部阻力系數(shù)。圖3-6 解:〔1〕2-3段的阻力為：h23h

h1h

12

440295145Pa摩擦阻力系數(shù)為：ha 23S 0.0196h3 14563LUQ2 10010402 Ns2/m41-2段的摩擦阻力為：22

Q2S3

10 40263

247Pa拐彎處的局部阻力為：h＝h h 局 12 摩12巷道中的風(fēng)速為：vQ406.7m/sS 6局部阻力系數(shù)為： h局彎 22

4821.2(6.7)2

1.81～2斷面之間的總阻力h1-2,再用公式LUh 摩

Q2S3 計算出1～2斷面之間的摩擦阻力，減去摩擦阻力，得到局部阻〔3-15〕計算得到局部阻力系數(shù)。〔二〕局部風(fēng)阻同摩擦阻力一樣，當(dāng)產(chǎn)生局部阻力的區(qū)段形成后，、S都可視為確 Q2定值，故將公式h局＝2S2

中的

用一個常量來表示，即有：R局＝2S2 ，Kg/m7或Ns2

/m8

〔3-17〕 Q2將上式代入公式 h局＝2S2

得到局部阻力定律：h局＝R局Q2 〔3-18〕上式為完全紊流狀態(tài)下的局部阻力定律，h局與R摩一樣，也可看作局部R局肯定時，h局與Q的平方成正比。10％～20％左右。故在通風(fēng)設(shè)計第三節(jié)礦井總風(fēng)阻與礦井等積孔一、礦井通風(fēng)阻力定律力和全部的局部阻力之和。即：hh阻= 摩

h

，Pa局

〔3-19〕h當(dāng)巷道風(fēng)流為紊流狀態(tài)時，將公式摩

LUQ2S3

Q2和h局＝2S2 以h摩=RQ2h局＝RQ2代入上式得到：LUQ2

Q2RQ2

〔R R〕Q2h阻＝〔3-20〕

S3 2S2 摩 局 摩 局R R〕

摩 局，得到：h阻RQ2Pa 〔3-2〕式中 R——井巷風(fēng)阻，Kg/m7或Ns2

/m8R是由井巷中通風(fēng)阻力物的種類、幾何尺寸和壁面粗糙程度等因素打算的，反映井巷的固有特性。當(dāng)通過井巷的風(fēng)量肯定時，井巷通風(fēng)阻力與風(fēng)阻成小?？梢?，井巷風(fēng)阻值的大小標(biāo)志著通風(fēng)難易程度，風(fēng)阻大時通風(fēng)困難，風(fēng)阻小時通風(fēng)簡潔。所以，在礦井通風(fēng)中把井巷風(fēng)阻值的大小作為判別礦井通風(fēng)難易程度的一個重要指標(biāo)。式〔3-21〕就是井巷中風(fēng)流紊流狀態(tài)下的礦井通風(fēng)阻力定律，它反映了風(fēng)何巷道。風(fēng)量的一次方成正比，同樣可以得到層流狀態(tài)下的通風(fēng)阻力定律：h阻RQPa 〔3-2〕阻力定律h阻＝RQn，Pa 〔3-23〕n=1時是層流通風(fēng)阻力定律，n=2時是紊流通風(fēng)阻力定律，n=1～2時是中間過渡狀態(tài)通風(fēng)阻力定律，式〔3-23〕就是礦井通風(fēng)學(xué)中最一般的通風(fēng)阻力定律定律。由于井下只有個別風(fēng)速很小的地點才有可能用到層流或中間過渡狀態(tài)h阻＝RQ2是通風(fēng)學(xué)中應(yīng)用最廣泛、最重要的通風(fēng)定律。將紊流通風(fēng)阻力定律h阻＝RQ2繪制成曲線，即：當(dāng)風(fēng)阻R值肯定時，用橫坐標(biāo)表示井巷通過的風(fēng)量Qi，用縱坐標(biāo)表示通風(fēng)阻力hi，將風(fēng)量與對應(yīng)的阻力〔Qi，hi〕繪制于平面坐標(biāo)系中得到一條二次拋物線如圖〔3-7〕所示，這條越困難。反之，曲線越緩，通風(fēng)越簡潔。3-7井巷阻力特性曲線應(yīng)了解曲線的意義，把握其繪制方法。二、礦井總風(fēng)阻〔第五章介紹風(fēng)量的關(guān)系是：hR 礦，礦 Q2礦

〔3-24)式中 R礦——礦井總風(fēng)阻，Kg/m7或Ns2

/m8也是衡量一個礦井通風(fēng)安全治理水平的重要尺度。h礦——礦井總阻力，Pa率之和來確定的。Q礦——礦井總風(fēng)量，m3/s。三、礦井等積孔個假想孔的面積就叫做礦井等積孔?！瞞2所示。當(dāng)孔口通過的風(fēng)量等于礦井總風(fēng)量Q，而且孔口兩側(cè)的風(fēng)壓差等于礦井通風(fēng)總阻力〔p1－p2=h〕時，則孔口的面積A值就是該礦井的等積孔?，F(xiàn)用能量方程來查找礦井等積孔A與礦井總風(fēng)量Q和礦井總阻力h之間的關(guān)系。圖3-8 等積孔1在薄壁左側(cè)距孔口A足夠遠(yuǎn)處〔風(fēng)速v 0)取斷面I－I，其靜壓為p1,在1孔口右側(cè)風(fēng)速收縮斷面最小處取斷面II－II〔A〕p2，風(fēng)速v為最大。薄壁很薄其阻力無視不計，則I－I、II－II斷面的能量方程式為：由于p1-〔p22 由于p1-〔p22 2 ，pap1-p2=h,pa〔3-25〕〔3-26〕所以h=v22 ，pa〔3-27〕:

v2h，m/s 〔2hA與孔口面積A之比稱為收縮系數(shù) vQ

Q ,整理得：

＝0.65，故A＝0.65A,則該處的風(fēng)速0.65 2hA0.65 2h

A 0.65A代入上式，，m2 〔3-29)假設(shè)礦井空氣密度為標(biāo)準(zhǔn)空氣密度，即1.2Kg/m3時，則得：hA1.19Qh，m2 〔3-30〕將hRQ2代入公式〔3-30〕中，得：RA1.19R,m2 〔3-31〕公式說明，假設(shè)礦井的通風(fēng)阻力h一樣，等積孔A大的礦井，風(fēng)量Q必大，表示通風(fēng)簡潔；等積孔A小的礦井，風(fēng)量Q必小，表示通風(fēng)困難。所以，礦井等積孔能夠反映不同礦井或同一礦井不同時期通風(fēng)技術(shù)治理水平。同時，也可以評判礦井通風(fēng)設(shè)計是否經(jīng)濟(jì)。公式〔3-31〕說明等積孔A與風(fēng)阻R的平方根成反比，即井巷或礦井的風(fēng)阻越小時，等積孔A越大，通風(fēng)越簡潔；反之，越困3-1所示。3-1礦井通風(fēng)難易程度的分級標(biāo)準(zhǔn)通風(fēng)阻力等級通風(fēng)阻力等級通風(fēng)難易程度R〔Ns2/m8〕A〔m2)大阻力礦中阻力礦小阻力礦困中容難＞1.42等1.42～0.35易＜0.35＜11～2＞2必需指出，表3-11873年繆對小型礦井還有肯定的參考價值，對于大型礦井或多風(fēng)機(jī)通風(fēng)礦井應(yīng)參照表難易程度的分級標(biāo)準(zhǔn)。3-2礦井等積孔分類表〔m2〕0.11.01.421.01.420.21.50.632.00.350.31.50.632.00.350.452.00.353.00.160.62.00.353.00.160.92.00.354.00.091.22.50.235.00.061.82.50.236.00.042.42.50.237.00.033.02.50.237.00.03低瓦斯礦井高瓦斯礦井〔Mt/a〕A的最小低瓦斯礦井高瓦斯礦井〔Mt/a〕A的最小R 的最大值A(chǔ)的最R 的最大值〔Ns2/m8〕小值附注〔Ns2/m8〕外部漏風(fēng)允的最小值減5%,R的最大值加10％；外部漏風(fēng)允的最小值減10％，R的最即為礦井A的最小值，R的最大值。hQ hQhQhQhQ hQ

〔3-32〕總總 1 1 2 2 3 3 n n i ih hQ/Q總 i i

〔3-33〕Q QQ總 1 2h總h總

Q Q3 nQ

QiihQi iQihQi i

〔3-34〕i〔hQi〔hQQi i i

總1.19

，m2

〔3-35〕式〔3-35〕就是多臺主要通風(fēng)機(jī)礦井等積孔的計算公式。式中hi——各臺主要通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的通風(fēng)阻力，Pa；Qi——各臺主要通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的風(fēng)量，m3/s；第四節(jié) 降低礦井通風(fēng)阻力措施6171023個風(fēng)井的調(diào)查和統(tǒng)計，有40%的礦井通風(fēng)50%。所以，無論是礦井通風(fēng)設(shè)計還是生產(chǎn)礦井通風(fēng)治理工作，都要做到盡濟(jì)效益都具有特別的實際意義。首先要保證通風(fēng)系統(tǒng)運行安全牢靠，礦井主要通風(fēng)機(jī)要在經(jīng)濟(jì)、合理、高效區(qū)運轉(zhuǎn)，準(zhǔn)時調(diào)整礦井總風(fēng)量，盡量避開通風(fēng)機(jī)風(fēng)量過剩和缺乏；通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)要合理、簡潔、穩(wěn)定；通風(fēng)方法和通風(fēng)方式要適應(yīng)降阻的要求〔如抽出式通風(fēng)要比〔主要是增阻調(diào)整法〕的地點和數(shù)量，使調(diào)整后的總風(fēng)阻接近不加調(diào)整風(fēng)窗時的風(fēng)阻，調(diào)整幅度要小、質(zhì)量要高。降低礦井通風(fēng)阻力的重點在最大阻力路線上的公共段通風(fēng)阻力。由于礦井通風(fēng)系統(tǒng)的總阻力等于該系統(tǒng)最大阻力路線上的各分支的摩擦阻力和局部阻力之和，因此在降阻之前首先要確定通風(fēng)系統(tǒng)的最大阻力路線，通過阻力測定，了解最大阻力路線上的阻力分布狀況，找出阻力較大的分支，對其實施降阻措施。具體方法如下：一、降低摩擦阻力的措施摩擦阻力是礦井通風(fēng)阻力的主要局部，因此降低井巷摩擦阻力是通風(fēng)技術(shù)LUh治理的重要工作。由公式摩

S3

可知，降低摩擦阻力的措施有：削減摩擦阻力系數(shù)礦井通風(fēng)設(shè)計時盡量選用值小的支護(hù)方式，如錨噴、砌碹、錨桿、錨鎖、如砌碹巷道的值僅有支架巷道的30%～40%。施工時肯定要保證施工質(zhì)量，應(yīng)盡量承受光面爆破技術(shù)，盡可能使井巷壁面平坦光滑，使井巷壁面的凹凸度不大于50mm。對于支架巷道，要留意支護(hù)質(zhì)量，支架不僅要整齊全都，有時還要剎幫背頂，并且要留意支護(hù)密度。準(zhǔn)時修復(fù)被破壞的支架，失修率不大于力。井巷風(fēng)量要合理總進(jìn)風(fēng)早分開、總回風(fēng)晚集合。保證井巷通風(fēng)斷面低通風(fēng)阻力，當(dāng)井巷通過的風(fēng)量肯定時，井巷斷面擴(kuò)大33%，通風(fēng)阻力可削減通，保持巷道足夠斷面。削減巷道長度改造，選擇合理的通風(fēng)方式。選用周長較小的井巷斷面巷道可以考慮矩形和梯形斷面。二、降低局部阻力的措施流，削減風(fēng)流能量損失，主要措施如下：，削減調(diào)整風(fēng)窗的數(shù)量；應(yīng)盡量避開井巷斷面的突然擴(kuò)大或突然縮小，斷面比值要小。當(dāng)連接不同斷面的巷道時，要把連接的邊緣做成斜線或圓弧型〔如圖3-。巷道拐彎時，轉(zhuǎn)角越小越好〔3-10〕在拐彎的內(nèi)側(cè)做成斜線型和叉和集合處的內(nèi)側(cè)也要做成斜線或圓弧型。圖3-9巷道連接處為斜線型 圖3-10巷道拐彎處為圓弧型削減局部阻力地點的風(fēng)流速度及巷道的粗糙程度。在風(fēng)筒或通風(fēng)機(jī)的入風(fēng)口安裝集風(fēng)器，在出風(fēng)口安裝集中器。料要按需使用，不能集中堆放在井下巷道中。巷道治理要做到無雜物、無淤泥停留在主要通風(fēng)巷道內(nèi)，以免阻擋風(fēng)流，使通風(fēng)狀況惡化。第五節(jié) 礦井通風(fēng)阻力測定礦井通風(fēng)阻力測定工作是通風(fēng)技術(shù)治理的重要內(nèi)容之一，其目的在于檢查通風(fēng)阻力的分布是否合理，某些巷道或區(qū)段的阻力是否過大，為改善礦井通風(fēng)通過阻力測量，還可求出礦井各類巷道的風(fēng)阻值和摩擦阻力系數(shù)值，以備通風(fēng)技術(shù)治理和通風(fēng)計算時使用。量法。通風(fēng)阻力測定的根本內(nèi)容及要求包括以下幾個方面：問題都和這個參數(shù)有關(guān)。只要測定出各條井巷的通風(fēng)阻力和該巷通過的風(fēng)量，測準(zhǔn)。數(shù)也不同。只要測出各井巷的阻力、長度、凈斷面積和通過的風(fēng)量，代入公式不必測量整個巷道的阻力，但測量精度要求高。應(yīng)沿著通風(fēng)阻力大的路線測定各段通風(fēng)阻力，了解整個風(fēng)路上通風(fēng)阻力分布狀況。也可分成假設(shè)干小段，同時測定，這樣既可以削減測定阻力的誤差，也可以節(jié)約時間。測量全礦井通風(fēng)阻力時要求連續(xù)、快速。一、通風(fēng)阻力測定的方法及步驟〔一〕測定前的預(yù)備工作儀表和人員的預(yù)備依據(jù)阻力測定方法和測定內(nèi)容預(yù)備儀表。每個測定小組必備的儀表有：綜合參數(shù)檢測儀；用壓差計法時，可備單管傾斜壓差計一臺，內(nèi)徑4～6mm膠皮管或彈性好的塑料管兩根，靜壓管或皮托管兩支，小氣筒一個，酒精或乙醇假設(shè)干，有時為了便于壓差計調(diào)平，放置皮托管，還常用三角架、小平板等。測量風(fēng)速：高、中、低速風(fēng)表各一只，秒表一塊?！布僭O(shè)用礦井通風(fēng)綜合參數(shù)檢測儀測氣壓，可以不必預(yù)備此項儀器〕測量井巷幾何參數(shù)：20～30m長皮尺一個，鋼卷尺一個，斷面測量儀一個。全部測定儀器都必需附有校正表和校正曲線，精度應(yīng)能滿足測定要求。測定時，儀表精度應(yīng)當(dāng)全都，校正方法和時間全都。選擇測量路線和測點則依據(jù)需要僅在該區(qū)段內(nèi)選擇測量路線。選擇路線后，按以下原則布置測點：B的12倍;距離一般可為巷道寬度B的3〔如圖3-11〕所示。3-11測點布置〔由于并聯(lián)風(fēng)路中各分支的風(fēng)壓支巷道的風(fēng)阻。風(fēng)狀況。安設(shè)皮托管或靜壓管時，在測點之前至少有3m長的巷道支架良好，沒有空頂、空幫、凹凸不平或積存物等狀況。間緊急，局部阻力的測量可以留待以后進(jìn)展，以免影響整個測量工作。前將測點間距、巷道斷面積測出。測點位置、間距、標(biāo)高和編號注入圖中。預(yù)備記錄表格測點風(fēng)壓根底記錄表、各巷道規(guī)格根底記錄表〔參見附錄三。〔二〕壓差計法測量通風(fēng)阻力測量儀器4-6mm的膠皮管，承受壓力的儀器用皮托管或靜壓管。靜壓管如圖3-12所1與管接頭32，靜壓從今傳遞。為了測量動壓值，還需用風(fēng)表、濕度計和氣壓計。圖3-12 靜壓管測量阻力原理3-13所示。2點之后a圖”接頭的壓p zg 力為 1 12,作用在壓差計“-”接頭的壓力為p zg 讀換算成垂直mmH2O，再換算成Pa值應(yīng)為：圖3-13 單管傾斜壓差計測量阻力布置圖〔p zg 〕p p p zg

12

2=〔1-

12 〔3-36〕1點之后b圖”接頭

“-”接頭的壓力為

p2+

zg

12，故：p〔p

zg 〕 p p

zgK L讀g= 1-

12 =〔1-

12 〔3-37〕12兩斷面的靜壓差與位122點之122兩斷面之間的通風(fēng)阻力為：h ＝〔p

p)(0zg

2)(2

v21

2v2)阻12 1 2

12 2

〔3-38〕L p p由于 K 2L p p所以用單管傾斜壓差計測量阻力的計算公式為：阻讀h＝KL阻讀

，Pa 〔3-39)動式中 L讀——單管傾斜壓差計的讀數(shù)，mmH2O；動K——單管傾斜壓差計的校正系數(shù)；h 12斷面動的平均動壓時，h速為正值，反之，為負(fù)值。同樣適用于用其它壓差計測量任意兩測點的通風(fēng)阻力。井下測量步驟井下測量時儀器的布置如圖3-13所示，將兩個靜壓管用三角架設(shè)于1點和2點，其尖部迎風(fēng)，管軸和風(fēng)向平行。用膠皮管將靜壓管與壓差計相連。讀取壓差計的夜面讀數(shù)L讀和儀器校正系數(shù)K3-3中。3-13-23-4中。13，進(jìn)展與上述一樣的測量工作，如此連續(xù)循環(huán)進(jìn)展，直到測完為止。留意事項在傾斜巷道內(nèi)，不宜安設(shè)測點，始末兩點盡量安設(shè)在上下水平巷道內(nèi)。干擾的地點，膠皮管沿工作面鋪設(shè)。假設(shè)該工作面鄰近有行人或通風(fēng)小眼，也可將膠皮管通過這些小眼鋪設(shè)。，重測定。故障可能是：(2)壓差計漏氣，測壓管內(nèi)或測壓管與容器連接處有氣泡。(3)靜壓管放置在風(fēng)流的渦流區(qū)內(nèi)。分段測定的積存誤差和縮短測定時間?！踩硽鈮河嫹y量通風(fēng)阻力〔儀器的操作原理與使用方法參見其次章第三節(jié)〕測量阻力原理上動壓差和位壓差，以計算通風(fēng)阻力。即：h ＝〔p

p)(zg

zg

v2)( 1

v2 2 2)

1 2 1 1 2 2 2 2

〔3-40〕阻2或 h1阻2

＝P

h

〔3-41)靜位動式中P靜位動

Pa；靜位h Pa；位動h Pa；動其它符號意義同前。氣壓計測量通風(fēng)阻力的方法有逐點測定法和雙測點同時測定法。逐點測定法將一臺氣壓計留在基點作為校正大氣壓變化使用，另一臺作為測壓儀器從那么兩測點確實定壓力差就是氣壓計在兩測點的儀器讀數(shù)差值。即：pp1

h h讀1 讀2

， 〔3-42〕式中P1P2——分別為前、后測點的實際確定靜壓，Pa；、h h、讀1

靜壓進(jìn)展校正。即：p p1

(h讀1

h )(h讀2

h )讀2

〔3-43〕將式3-4〕代入式3-4;h ＝〔h

h h

h

(zg

zg

v2)( 1

v2 2 2)

讀1 讀2

讀1 讀2

1 1 2 2

2 〔3-44〕或 h ＝〔h

h 〔h

h

h

〔3-45〕阻12

讀1 讀2

讀1 讀2 位 動h

Pa；讀2讀2h 讀2讀2

其它符號意義同前。雙測點同時測定法它是用兩臺氣壓計〔I、II號〕1號測點定基點，然后將I號儀器1號測點，將II2號測點，商定時間同時讀取兩臺儀器的讀數(shù)I3測點，II2測點不動，再同時讀數(shù)。如此需要進(jìn)展大氣壓變化的校正，但是測定時比較麻煩。用氣壓計法測定通風(fēng)阻力主要以逐點測定法為主。井下測量步驟15～20min后，按“總清”鍵，記錄基點確定壓力值。將一臺儀器留于基點處測量基點的大氣壓力變化狀況，并每逢5的倍數(shù)5min記錄一次。55min記錄一次。3-1至附表3-4中。如此逐點進(jìn)展，直到將測點測完為止。留意事項1)由于礦井的通風(fēng)狀態(tài)是變化的，井下大氣壓的變化有時滯后于地面大氣在井底車場四周。的影響較大，所以測得的結(jié)果往往誤差較大，故在實際測定通風(fēng)阻力時，一般用機(jī)械風(fēng)表和濕度計測測點的巷道斷面平均風(fēng)速和濕度。進(jìn)展。〔四〕測定方法的選擇一般不會返工，所以，在標(biāo)定井巷風(fēng)阻和計算摩擦阻力系數(shù)時，多承受壓差計法。但這種方法收放膠皮管的工作量很大，費時較多，尤其是在回采工作面、井筒內(nèi)或者行人困難井巷及特長距離巷道，不宜承受此方法。用氣壓計法測量通風(fēng)阻力，不需要收放膠皮管和靜壓管，測定簡潔。由于〔礦井通風(fēng)綜合參數(shù)檢測儀將阻力測量的全部參數(shù)測出，省時省力，操作簡潔，但位壓很難準(zhǔn)確測算，精二、數(shù)據(jù)處理及牢靠性檢查〔一〕測定數(shù)據(jù)的處理至導(dǎo)致錯誤的結(jié)論，所以必需賜予重視。井巷風(fēng)阻和摩擦阻力系數(shù)計算以及礦井壓能圖的繪制等。巷道平均風(fēng)速的計算將附表3-1中的表速通過校正曲線查出它的真風(fēng)速v真測風(fēng)校正系數(shù)K即得實際平均風(fēng)速〔參見第一章第四節(jié)?？諝饷芏扔嬎阏魵獾膲毫飽，再查表1-12《由風(fēng)扇濕度計讀數(shù)值查相對濕度》得到各測點的相對濕度值后，代入密度計算公式計算出測點的密度值?？諝饷芏鹊挠嬎悖瑧?yīng)當(dāng)準(zhǔn)確到小數(shù)點后第三位。時，應(yīng)當(dāng)用兩測點密度的算術(shù)平均值。3-53-63-7中。風(fēng)量Q的計算量為：QQ 1Q2，m3/sQ均 2 〔3-46〕式中Q1、Q2——分別為巷道始末斷面的風(fēng)量，m3/s。前后分別計算平均風(fēng)量。Q 2.842Q P ，m3/s標(biāo) 測273.15t 〔3-47〕式中 Q測——實測的風(fēng)量，m3/s；P——測風(fēng)處的大氣壓力，KPa；C。3-53-63-7中。通風(fēng)阻力h阻計算3-53-7中。3-63-7中通風(fēng)系統(tǒng)總阻力h總的計算線各測段通風(fēng)阻力之和，即：h 總

1-2+h阻

+h阻

3-4+ 阻

〔n-n+1〕 Pa； 〔3-48〕阻3-53-6中。依據(jù)附表3-5和附表3-6中統(tǒng)計整理的數(shù)據(jù)，在方格紙上以巷道累計長度3-14。圖3-14 阻力測量成果圖測點的相對總壓能hi計算+h總i＝h靜i+h h Pa+式中h靜i—

＝〔h

〕g，Pa；氣hi—儀器在測點讀數(shù)出的相對靜壓，當(dāng)測點確實定壓力高于基點時，讀數(shù)顯示“+”值，低于基點時，讀數(shù)顯示“-氣h氣—地面大氣壓力比記憶大氣壓力po增大了h氣少了h氣值，因此，應(yīng)將h氣值加到相對靜壓中，即h氣為正值，反之，為負(fù)值。將上述結(jié)果記入附表3-6中。當(dāng)全部測點的相對總壓能計算出之后，即可繪制壓能圖。圖3-153-16為該通風(fēng)網(wǎng)路的壓能圖。右側(cè)的三角形頂點表示通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓。圖3-15 通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖 圖3-16 通風(fēng)壓能圖摩擦阻力系數(shù)3-7。巷道風(fēng)阻R計算將附表3-5和附表3-6中的風(fēng)量、兩測點間的阻力代入下式h阻12

，Ns2/m8 〔3-50〕R1-2100R100=

L1-2

,Ns2

/m8m 〔3-51〕式中R1-2Ns2

/m8；R100Ns2L1-2——兩測點間的距離,m。3-7中?！捕硿y定結(jié)果牢靠性檢查

/m8m；測點資料匯總以后，應(yīng)對全系統(tǒng)或個別地段測定結(jié)果進(jìn)展檢查校驗。進(jìn)展一些校驗測定，則是完全必要的。風(fēng)量的校驗換算成標(biāo)準(zhǔn)礦井空氣狀態(tài)下的風(fēng)量，依據(jù)“在密度不變的狀況下，流進(jìn)匯必要時進(jìn)展局部或全部重測定。通風(fēng)阻力的校驗5%。假使測定時只需要測量一條路線，為了校驗，也應(yīng)盡可能再選擇一條路線最短而又與之并聯(lián)的風(fēng)路，測量它的通風(fēng)阻力以便校驗。測量全礦井系統(tǒng)總阻力時，最好利用通風(fēng)機(jī)房內(nèi)設(shè)置的壓差計讀數(shù)校驗。通過壓差計的讀數(shù)及測定風(fēng)機(jī)入風(fēng)口的動壓和礦井的自然風(fēng)壓，計算出全礦井的通風(fēng)阻力，再與分段測量累計的全礦井總阻力相比較，其誤差不應(yīng)大于5%。三、礦井通風(fēng)阻力測定報告的編寫通風(fēng)阻力測定工作完畢以后，必需對所測定的數(shù)據(jù)進(jìn)展整理分析并編寫通合實際的技術(shù)數(shù)據(jù)。礦井通風(fēng)阻力測定報告的編寫內(nèi)容主要有：〔一〕礦井概況主要