【采礦課件】第三章礦井通風(fēng)阻力（精編版）

1、第三章礦井通風(fēng)阻力上一章主要從宏觀角度研究了礦井空氣在井巷中流動時(shí)的能量損失問題，本章重點(diǎn)從通風(fēng)阻力產(chǎn)生的根本原因入手，說明礦井通風(fēng)阻力的計(jì)算方法、測定方法以及降低通風(fēng)阻力的具體措施。本章是進(jìn)行礦井通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、礦井風(fēng)量調(diào)節(jié)、礦井通風(fēng)系統(tǒng)管理和平安評價(jià)的理論根底。通風(fēng)阻力產(chǎn)生的根本原因是風(fēng)流流動過程的粘性和慣性內(nèi)因，以及井巷壁面對風(fēng)流的阻滯作用和擾動作用外因。井巷風(fēng)流在流動過程中，克服內(nèi)部相對運(yùn)動造成的機(jī)械能量損失就叫礦井通風(fēng)阻力。通風(fēng)阻力包括摩擦阻力和局部阻力兩大類，其中摩擦阻力是井巷通風(fēng)阻力的主要組成局部大致80左右。第一節(jié)摩擦阻力一、風(fēng)流的流動狀態(tài)流體在運(yùn)動中有兩種不同的狀態(tài)，即層流流動

2、和紊流流動。流體以不同的流動狀態(tài)運(yùn)動時(shí)，其速度在斷面上的分布和阻力形式也完全不同。一層流和紊流層流：指流體各層的質(zhì)點(diǎn)相互不混合，呈流束狀，為有秩序地流動，各流束的質(zhì)點(diǎn)沒有能量交換。 質(zhì)點(diǎn)的流動軌跡為直線或有規(guī)那么的平滑曲線，并與管道軸線方向根本平行。紊流：紊流和層流相反，流體質(zhì)點(diǎn)在流動過程中有強(qiáng)烈混合和相互碰撞，質(zhì)點(diǎn)之間有能量交換，質(zhì)點(diǎn)的流動軌跡極不規(guī)那么，除了有總流方向的流動外，還有垂直或斜交總流方向的流動，流體內(nèi)部存在著時(shí)而產(chǎn)生、時(shí)而消失的渦流。二流動狀態(tài)的判別1883 年英國物理學(xué)家雷諾通過實(shí)驗(yàn)證明：流體的流動狀態(tài)取決于管道的平均流速、管道的直徑和流體的運(yùn)動粘性系數(shù)。這三個(gè)因素的綜合影響

3、可用一個(gè)無因次參數(shù)來表示，這個(gè)無因次參數(shù)叫雷諾數(shù)。對于圓形管道，雷諾數(shù)為：Re= vd3-1 式中v 管道中流體的平均流速，m/s；d 圓形管道的直徑，m；m流體的運(yùn)動粘性數(shù)，礦井通風(fēng)中一般用平均值10 52/s ；當(dāng)流速很小、管徑很細(xì)、流體的運(yùn)動粘度較大時(shí)，流體呈層流運(yùn)動，反之，為紊流流動。許多學(xué)者經(jīng)過對圓形管道水流的大量實(shí)驗(yàn)證明：當(dāng)Re<2320 時(shí)，水流呈層流狀態(tài)，叫下臨界值；當(dāng)Re>12000 時(shí)，水流呈完全紊流狀態(tài)，叫上臨界值。Re 2320 12000 時(shí)，為層流和紊流不穩(wěn)定過渡區(qū)，Re 2320 4000 區(qū)域內(nèi)，流動狀態(tài)不是固定的，由管道的粗糙程度、流體進(jìn)入管道的情

4、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，為方便起見，在實(shí)際工程計(jì)算中，通常以Re 2300 作為管道流動流態(tài)的判別系數(shù)，即： Re2300 為層流Re>2300為紊流對于非圓形斷面的管道，要用水力學(xué)中的水力半徑的概念，把非圓形斷面折算成圓形斷面。所謂水力半徑Rw也叫當(dāng)量直徑就是流過斷面面積S 和濕潤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SdRwU43-2)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：Re= 4vSU式中S 非圓形管道面積，m2；U 非圓形管道斷面周長，m； 其它符號意義同前。對于不同形狀的斷面，其周長U 與斷

5、面 S 的關(guān)系，可用下式表示：3-3)UCS式中C斷面形狀系數(shù)；梯形C=4.16 ；三心拱C=3.85 ；半圓拱C三井巷中風(fēng)流的流動狀態(tài)井巷中空氣的流動，近似于水在管道中的流動，井下除了豎井以外，大局部巷道都為非圓形巷道，而且它充滿整個(gè)井巷，故濕潤周界就是斷面的周長。可用式3-3 計(jì)算雷諾數(shù)近似判別井巷中風(fēng)流的流動狀態(tài)。例 3-1某梯形巷道的斷面積S=9m2, 巷道中的風(fēng)量為360m3/min , 試判別風(fēng)流流態(tài)。解：Re=4vS4Q=436060=128120 2300UCS1.50110 54.169故巷道中的風(fēng)流流態(tài)為紊流。例 3-2巷道條件同前，求相應(yīng)于Re=2300 的層流臨界風(fēng)速v

6、Re U解：v=2300=4.1691.50110 5m/s4S49m/s, 而井下巷道的風(fēng)速都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于上述數(shù)值，所以井巷風(fēng)流的流動狀態(tài)都是紊流，只有風(fēng)速很小的漏風(fēng)風(fēng)流，才有可能出現(xiàn)層流。二、摩擦阻力井下風(fēng)流沿井巷或管道流動時(shí)，由于空氣的粘性，受到井巷壁面的限制，造成空氣分子之間相互摩擦內(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。一達(dá)西公式和尼古拉茲實(shí)驗(yàn)在水力學(xué)中，用來計(jì)算圓形管道沿程阻力的計(jì)算式叫做達(dá)西公式，即：Lh 摩dv2， Pa3-4 2式中h 摩摩擦阻力，Pa；實(shí)驗(yàn)系數(shù)，無因次； L管道的長度，m； d管道的直徑,m；流體的密度，kg/m 3；v管道內(nèi)

7、流體的平均流速，m/s；上式對于層流和紊流狀態(tài)都適用, 但流態(tài)不同，實(shí)驗(yàn)的無因次系數(shù)大不相同，所以， 計(jì)算的沿程阻力也大不相同。著名的尼古拉茲實(shí)驗(yàn)明確了流動狀態(tài)和實(shí)驗(yàn)系數(shù)的關(guān)系。尼古拉茲把粗細(xì)不同的砂粒均勻地粘于管道內(nèi)壁，形成不同粗糙度的管道。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rm之比。尼古拉茲以水為流動介質(zhì)，對相對粗糙度分別為1/15 、1/30.6 、 1/60 、1/126 、1/256 、1/507 六種不同的管道進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)得出流態(tài)不同的水流，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。圖中的曲線是以對數(shù)坐標(biāo)來表示的，縱坐標(biāo)軸

8、為 lg100, 橫坐標(biāo)軸為lg Re。根據(jù)值隨 Re 變化特征圖中曲線分為五個(gè)區(qū)：圖 3-1尼古拉茲試驗(yàn)結(jié)果區(qū)層流區(qū)。當(dāng)Re<2320即 lg Re時(shí)，不管管道粗糙度如何，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果都集中分布于直線上，這說明隨 Re 的增加而減少，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。這是因?yàn)楦鞣N相對粗糙度的管道，當(dāng)管道內(nèi)為層流時(shí)， 其層流邊層的厚度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于粘于管道壁各個(gè)砂粒的直徑，砂粒凸起的高度全部被淹沒在層流邊層內(nèi)，它對紊流的核心沒有影響，如圖 3-2 所示所以，實(shí)驗(yàn)系數(shù)與粗糙度無關(guān)。區(qū)臨界區(qū)。當(dāng)2320Relg Re3.6 ) ，在此區(qū)間內(nèi)，不同的相對粗糙度的管

9、內(nèi)流體由層流轉(zhuǎn)變紊流。所有的實(shí)驗(yàn)點(diǎn)幾乎都集中在線段上。隨 Re 的增加而增大， 與相對粗糙度無明顯關(guān)系。區(qū)水力光滑區(qū)。當(dāng)Re 4000lg Re > 3.6時(shí)，不同相對粗糙度的實(shí)驗(yàn)點(diǎn)起初 都集中在曲線上，隨著Re 的增加，相對粗糙度大的管道，實(shí)驗(yàn)點(diǎn)在較低Re 時(shí)就偏離曲線，相對粗糙度小的管道在較大的Re 時(shí)才偏離。在曲線范圍內(nèi)，與 Re 有關(guān)，而與相對粗糙度無關(guān)。與 Re 服從Re 關(guān)系，從實(shí)驗(yàn)曲線可以看出，在 4000 Re 10000的范圍內(nèi)，它始終是水力光滑。區(qū)紊流過渡區(qū)。由水力光滑區(qū)向水力粗糙區(qū)過渡，即圖中的所示區(qū)段。在這個(gè)區(qū)段內(nèi)，各種不同相對粗糙的實(shí)驗(yàn)點(diǎn)各自分散呈一波狀曲線，與

10、 Re 有關(guān)，也與相對粗糙度有關(guān)。水力粗糙區(qū)。在該區(qū)段， Re 值較大，流體的層流邊層變得極薄，砂粒凸起的高度幾乎全暴露在紊流的核心中，所以 Re 對 值的影響極小，可省略不計(jì)，相對粗糙度成為 的唯一影響因素。故在該區(qū)， 與 Re 無關(guān)，而只與相對粗糙度有關(guān)。對于一定的相對粗糙度的管道， 為定值。圖 3-2流態(tài)結(jié)構(gòu)在水力學(xué)上，尼古拉茲實(shí)驗(yàn)比擬完整地反映了的變化規(guī)律，揭示了的主要影響因素，解決了水在管道中沿程阻力計(jì)算問題。而空氣在井巷中的流動和水在管道中的流動很相似，所以，可以把流體力學(xué)計(jì)算水流沿程阻力的達(dá)西公式應(yīng)用于礦井通風(fēng)中，作為計(jì)算井巷摩擦阻力的理論根底。因此把公式 3-4 作為滿流井巷礦

11、井摩擦阻力計(jì)算的普遍公式。二層流摩擦阻力從尼古拉茲實(shí)驗(yàn)的結(jié)果可以知道，流體在層流狀態(tài)時(shí)，實(shí)驗(yàn)系數(shù)只與雷諾數(shù)Re 有關(guān)，故將式64/ Re 代入達(dá)西公式3-4 中，得：h 摩= 64LRedv2， Pa 3-5 2再將雷諾數(shù) Re= vd 和式代入式 3-5 中，得：Lh摩322v d3-6 將式 3-2 及 v =Q/S 代入式 3-6 就可得到層流狀態(tài)下井巷摩擦阻力計(jì)算式：h摩2LU 2QS3 3-7 式中空氣的動力粘性系數(shù)，；Q井巷風(fēng)量，m3/s； 其它符號意義同前。上式說明，層流狀態(tài)下摩擦阻力與風(fēng)流速度和風(fēng)量的一次方成正比。由于井巷中的風(fēng)流大多數(shù)都為紊流狀態(tài)，所以層流摩擦阻力計(jì)算公式在實(shí)

12、際工作中很少用。三紊流摩擦阻力井下巷道的風(fēng)流大多屬于完全紊流狀態(tài)，所以實(shí)驗(yàn)系數(shù)值取決于巷道壁面的粗糙程度。故將式 3-2 代入公式 3-4 得到應(yīng)用于礦井通風(fēng)工程上的紊流摩擦阻力計(jì)算公式：摩hLUv 2，Pa ；3-8 8S從前面分析可知，流體在完全紊流狀態(tài)時(shí)，對于確定的粗糙度，值是確定的，所以對礦井通風(fēng)的井巷來說，當(dāng)井巷掘成以后，井巷的幾何尺寸和支護(hù)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：3-9 83稱為摩擦阻力系數(shù)。 因?yàn)槭菬o因次量， 故具有與空氣密度相同的因次，即 Kg/m 。將式 3-9 及 v=Q/S

13、代入 3-8 得：hLU摩S 3Q 2，Pa3-10 式中井巷的摩擦阻力系數(shù)，Kg/m 3 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)在應(yīng)用公式 3-10 計(jì)算礦井通風(fēng)紊流摩擦阻力時(shí)，關(guān)鍵在于如何確定摩擦阻力系數(shù)值。從式 3-9 看，摩擦阻力系數(shù)值，取決于空氣密度和實(shí)驗(yàn)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，主要決定于井巷的粗糙程度，也就是 取決于井下巷道的支護(hù)形式。不同的井巷、不同的支護(hù)形式值也不同。確定值方法有查表和實(shí)測兩種方法。1、查表確定值在新礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)時(shí)，需要計(jì)算完全紊流狀態(tài)下井巷的摩擦阻力，即按照所設(shè)計(jì)的井巷長度、周長

14、、凈斷面、支護(hù)形式和通過的風(fēng)量，選定該井巷的摩擦阻力系數(shù)值，然后用公式 3-10 來計(jì)算該井巷的摩擦阻力。查表確定值法，就是根據(jù)所設(shè)計(jì)的井巷特征指支護(hù)形式、 凈斷面積、 有無提升設(shè)備和其它設(shè)施等，通過附錄一查出適合該井巷的標(biāo)準(zhǔn)值。附錄一所列錄的摩擦阻力系數(shù)值，是前人在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)0Kg/m 3條件下，通過大量模型實(shí)驗(yàn)和實(shí)測得到的。如果井巷空氣密度不是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)條件下的密度，實(shí)際應(yīng)用時(shí)，應(yīng)該對其修正：01.2Kg/m 33-11 由于井巷斷面大小、支護(hù)形式及支架規(guī)格的多樣性，從附錄一可以看出，不同井巷的相對粗糙度差異很大。對于砌碹和錨噴巷道，壁面粗糙程度可用尼古拉茲實(shí)驗(yàn)的相對粗糙度來表示，可直接查出摩

15、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。對于用木棚子、工字鋼、U 型鋼和混凝土棚等支護(hù)巷道，要同時(shí)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Lm與支架直徑或厚度d0 m之比，即： L3-12 d 0式中縱口徑，無因次；L支架的間距，m；d0 支架直徑或厚度,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(yàn)獲得的縱口徑與摩擦阻力系數(shù)關(guān)系曲線圖。從圖中可看出，當(dāng) 5 6 時(shí)，摩擦阻力系數(shù)隨縱口徑增加而增加；當(dāng) 5 6 時(shí)，摩擦阻力

16、系數(shù)到達(dá)最大值； 當(dāng) 5 6 時(shí)，摩擦阻力系數(shù)隨縱口徑增加而減少。 這說明 5 6 時(shí)，引起的風(fēng)流能量損失最大，產(chǎn)生的通風(fēng)阻力最大，所以，在實(shí)際巷道工程支護(hù)時(shí)，從降低通風(fēng)阻力出發(fā)，一定要合理選用支護(hù)密度。對于支架巷道， 應(yīng)先根據(jù)巷道的d0 和兩個(gè)數(shù)值在附錄表中查出該巷道的初值， 再根據(jù)該巷道的凈斷面積S 值查出校正系數(shù)，對的初值進(jìn)行斷面校正。這是因?yàn)樵谀Ｐ驮囼?yàn)時(shí)用斷面的某個(gè)值為標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)實(shí)際斷面大于標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，摩擦阻力系數(shù)較小，故乘以一個(gè)小于 1 的系數(shù)；反之，乘以一個(gè)大于1 的系數(shù)。2、實(shí)測確定值在生產(chǎn)礦井中，常常需要掌握各個(gè)巷道的實(shí)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)節(jié)礦井風(fēng)量，提

17、供原始的第一手資料。所以，實(shí)測摩擦阻力系數(shù)值有它一定的現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。實(shí)測方法參見附錄八中實(shí)驗(yàn)四。二摩擦風(fēng)阻對于已經(jīng)確定的井巷，巷道的長度L、周長 U 、斷面 S 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 用一個(gè)參數(shù)R 摩來表示，得到下式：R 摩=LU , S 3Kg/m 7或 Ns 2/ m 8；3-13 728R 摩稱為摩擦風(fēng)阻。其國際單位是Kg/m和 Ns/ m 。顯然 R 摩是空氣密度、巷道的粗糙程度、斷面積、斷面周長、井巷長度等參數(shù)的函數(shù)。當(dāng)這些參數(shù)確定時(shí)，摩擦風(fēng)阻R摩值是固定不變的。所以，可將R 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

18、易程度。將式 3-13 代入公式3-10 得到公式：h 摩=R 摩 Q2，Pa3-14 上式就是完全紊流時(shí)摩擦阻力定律，它說明了當(dāng)摩擦風(fēng)阻一定時(shí)，摩擦阻力與風(fēng)量的平方成正比。第二節(jié)局部阻力在風(fēng)流運(yùn)動過程中，由于井巷邊壁條件的變化，風(fēng)流在局部地區(qū)受到局部阻力物如巷道斷面突然變化，風(fēng)流分叉與交匯，斷面堵塞等的影響和破壞，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，形成極為紊亂的渦流，造成風(fēng)流能量損失，這種均勻穩(wěn)定風(fēng)流經(jīng)過某些局部地點(diǎn)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(jì)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(diǎn)很多，有巷道斷面的突然擴(kuò)

19、大與縮小如采區(qū)車場、井口、調(diào)節(jié)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 ，各類巷道的交叉、交匯如井底車場、中部車場等等。在分析產(chǎn)生局部阻力原因時(shí)，常將局部阻力分為突變類型和漸變類型如圖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(shí)，由于慣性的作用，不能隨從邊壁突然變化，出現(xiàn)主流與邊壁脫離的現(xiàn)象，在主流與邊壁間形成渦流區(qū)。產(chǎn)生的大尺度渦流，不斷被主流帶走，補(bǔ)充進(jìn)去的流體，又形成新的渦流，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，但如果在沿流動方向出現(xiàn)減速增壓現(xiàn)

20、象的地方，也會產(chǎn)生渦流區(qū)。如圖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，使邊壁附近很小的流速逐漸減少到零，在這里主流開始與邊壁脫離，出現(xiàn)與主流相反的流動，形成渦流區(qū)。 在圖 3-5h 中， 直道上的渦流區(qū)，也是由于減速增壓過程造成的。增速減壓區(qū)，流體質(zhì)點(diǎn)受到與流動方向一致的正壓作用，流速只增不減，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出現(xiàn)渦流區(qū)，如圖 3-5d 所示。在風(fēng)流經(jīng)過巷道轉(zhuǎn)彎處，流體質(zhì)點(diǎn)受到離心力的作用，在外測形成減速增壓區(qū)，也能出現(xiàn)渦流區(qū)。過了拐彎處，如流速較大且轉(zhuǎn)彎曲率半徑較小，那么由于慣性作用，可在內(nèi)側(cè)又出

21、現(xiàn)渦流區(qū)，它的大小和強(qiáng)度都比外側(cè)的渦流區(qū)大，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，能量損失的就越多。僅僅流速分布的改變，能量損失并不太大。在渦流區(qū)及其附近，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擴(kuò)散的過程中，使下游一定范圍內(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物的影響長度，在它以后，流速分布和紊流脈動才恢復(fù)到均勻流動的正常狀態(tài)。需要說明的是，在層流條件下，流體經(jīng)過局部阻力物后仍保持層流，局部阻力仍是由流層之間的粘性切應(yīng)力引起的，只是由于邊壁變化，使流速重新分布，加強(qiáng)了相鄰層流間的相對運(yùn)動，而增加了局部能量損失。層

22、流局部阻力的大小與雷諾數(shù)Re 成反比。受局部阻力物影響而仍能保持著層流，只有在Re 小于 2000 時(shí)才有可能，這在礦井通風(fēng)巷道中極為少見，故本節(jié)不討論層流局部阻力計(jì)算，重點(diǎn)討論紊流時(shí)的局部阻力。二局部阻力計(jì)算實(shí)驗(yàn)證明，不管井巷局部地點(diǎn)的斷面、形狀和拐彎如何千變?nèi)f化，也不管局部阻力是突變類型還是漸變類型，所產(chǎn)生的局部阻力的大小都和局部地點(diǎn)的前面或后面斷面上的速壓成正比。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。式中h 局局部阻力，Pa；局部阻力系數(shù)，無因次；h 局v2，Pa3-15 2v局部地點(diǎn)前后斷面上的平均風(fēng)速，m/s ；3風(fēng)流的密度，Kg/ m ；如果將 v Q/S，代入

23、式 3-15 后，得到：h 局Q 2 ,2 S 2Pa3-16 公式 3-15 和 3-16 就是紊流通用局部阻力計(jì)算公式。需要說明的是，在查表確定局部阻力系數(shù)值時(shí)，一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)生局部阻力的過程非常復(fù)雜，要確定局部阻力系數(shù)也是非常復(fù)雜的。大量實(shí)驗(yàn)研究說明，紊流局部阻力系數(shù)主要取決于局部阻力物的形狀，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)生局部阻力的過程非常復(fù)雜，所以系數(shù)一般由實(shí)驗(yàn)求得，附錄二是由前人通過實(shí)驗(yàn)得到的局部局部阻力系數(shù)，計(jì)算局部阻力時(shí)查表即可。例 3-3某水平巷道如圖

24、3-6 所示，用壓差計(jì)和膠皮管測得1-2 及 1-3 之間的阻力分別為 295Pa 和 440Pa，巷道的斷面積均等于6 ，周長10m，通過的風(fēng)量為40 m 3/ 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 3-6拐彎平巷解:1 2-3段的阻力為：h2 3h1 3h1 2440295145Pa2 摩擦阻力系數(shù)為：3ah2 3S LUQ 21456 1001040230.0196 Ns 2 / m43 1-2段的摩擦阻力為：h摩 1 2aLU Q 2S30.0196(1506320)1040 2247 Pa4 拐彎處的局部阻力為：h局 h1 2h摩12 295247 48Pa5 巷道中

25、的風(fēng)速為：vQ40S66.7 m / s6 局部阻力系數(shù)為：h局4822彎21.22(6.7)1.8從上題可以看出， 局部阻力系數(shù)和局部風(fēng)阻可以查表計(jì)算，也可以通過實(shí)測的方法來計(jì)算確定。 即：先測定出1 2 斷面之間的總阻力h1-2 , 再用公式 h摩LU Q 2 計(jì)算出 1S 32 斷面之間的摩擦阻力，減去摩擦阻力，得到局部阻力值，再用公式3-15 計(jì)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、都可視為確定值，故將公式 h 局2S 2Q 2 中的、 S、用一個(gè)常量來表示，即有：R 局222S， Kg/m 7或 Ns 2/ m 83-17 將上式代入公式h

26、局2 S 2 Q得到局部阻力定律：h 局 R 局 Q23-18 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，也可看作局部阻力物的一個(gè)特征參數(shù)，它反映的是風(fēng)流通過局部阻力物時(shí)通風(fēng)的難易程度。R 局一定時(shí)， h 局與 Q 的平方成正比。在一般情況下，由于井巷內(nèi)的風(fēng)流速壓較小，所產(chǎn)生的局部阻力也較小，井下所有的局部阻力之和只占礦井總阻力的10 20左右。 故在通風(fēng)設(shè)計(jì)中，一般只對摩擦阻力進(jìn)行計(jì)算，對局部阻力不作詳細(xì)計(jì)算，而按經(jīng)驗(yàn)估算。第三節(jié)礦井總風(fēng)阻與礦井等積孔一、礦井通風(fēng)阻力定律從第一節(jié)可知，井下風(fēng)流在流經(jīng)一條巷道時(shí)產(chǎn)生的總阻力等于各段摩擦阻力和所有的局部阻力之和。即：h 阻=h摩h

27、 局， Pa3-19 當(dāng)巷道風(fēng)流為紊流狀態(tài)時(shí)，將公式LU2和h2h摩3 QS22摩=R 摩 Q和 h 局 R 局 Q代入上式得到：局2S 2 Q以及公式hh阻LU Q 2S 32 S 2 QR摩 QR局Q（ R摩R局） Q2222 3-20 令 R=（R摩R局），得到：h 阻 RQ2 ， Pa3-21 式中R井巷風(fēng)阻，Kg/m 7 或 Ns2/ m 8R 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決定的， 反映井巷的固有特性。 當(dāng)通過井巷的風(fēng)量一定時(shí)， 井巷通風(fēng)阻力與風(fēng)阻成正比， 因此， 風(fēng)阻值大的井巷其通風(fēng)阻力也大，反之，風(fēng)阻值小的通風(fēng)阻力也小?？梢姡镲L(fēng)阻值的大小標(biāo)志著通

28、風(fēng)難易程度，風(fēng)阻大時(shí)通風(fēng)困難，風(fēng)阻小時(shí)通風(fēng)容易。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(gè)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)阻R 一定時(shí)， 井巷通風(fēng)總阻力與井巷通過的風(fēng)量二次方成正比，適用于井下任何巷道。需要說明的是， 由于層流狀態(tài)下的摩擦阻力、局部阻力與風(fēng)流速度和風(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 RQ， Pa3-22 容易理解，對于中間過渡流態(tài)，風(fēng)量指數(shù)在1 2 之間，從而得到一般通風(fēng)阻力定律h 阻 RQn ， Pa3-23 n=1 時(shí)是層流通風(fēng)阻力定律，n=2 時(shí)是紊流通風(fēng)阻力定律，n=1 2

29、 時(shí)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(gè)別風(fēng)速很小的地點(diǎn)才有可能用到層流或中間過渡狀態(tài)下的通風(fēng)阻力定律，所以紊流通風(fēng)阻力定律 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 值一定時(shí)， 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，這條曲線就叫做該井巷阻力特性曲線。曲線越陡、曲率越大，井巷風(fēng)阻越大，通風(fēng)越困難。反之，曲線越緩，通風(fēng)越容易。圖 3-7井巷阻力特性曲

30、線井巷阻力特性曲線不但能直觀地看出井巷的通風(fēng)難易程度，而且當(dāng)用圖解法解算簡單通風(fēng)網(wǎng)路和分析通風(fēng)機(jī)工況時(shí)，都要應(yīng)用到井巷風(fēng)阻特性曲線。故應(yīng)了解曲線的意義，掌握其繪制方法。二、礦井總風(fēng)阻對于一個(gè)確定的礦井通風(fēng)網(wǎng)路，其總風(fēng)阻值就叫做礦井總風(fēng)阻。當(dāng)?shù)V井通風(fēng)網(wǎng)路的風(fēng)量分配后，其總風(fēng)阻值那么是由網(wǎng)路結(jié)構(gòu)、各支路風(fēng)阻值所決定的。礦井總風(fēng)阻值可以通過網(wǎng)路解算得到第五章介紹 。它和礦井總阻力、礦井總風(fēng)量的關(guān)系是：h礦QR礦2 ，礦3-24)7式中R 礦礦井總風(fēng)阻，Kg/m 或 Ns 2/ m 8表示礦井通風(fēng)的難易程度，是評價(jià)礦井通風(fēng)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的一個(gè)重要指標(biāo)， 也是衡量一個(gè)礦井通風(fēng)平安管理水平的重要尺度。h 礦礦

31、井總阻力，Pa對于單一進(jìn)風(fēng)井和單一出風(fēng)井，其值等于從進(jìn)風(fēng)井到主要通風(fēng)機(jī)入口，按順序連接的各段井巷的通風(fēng)阻力累加起來的值。對于多風(fēng)井進(jìn)風(fēng)或多風(fēng)井出風(fēng)的礦井通風(fēng)系統(tǒng)，礦井總阻力是根據(jù)全礦井總功率等于各臺通風(fēng)機(jī)工作系統(tǒng)功率之和來確定的。Q 礦礦井總風(fēng)量，m3/s。三、礦井等積孔為了更形象、 更具體、 更直觀地衡量礦井通風(fēng)難易程度，礦井通風(fēng)學(xué)上用一個(gè)假想的、并與礦井風(fēng)阻值相當(dāng)?shù)目椎拿娣e作為評價(jià)礦井通風(fēng)難易程度，這個(gè)假想孔的面積就叫做礦井等積孔。假定在無限空間有一薄壁，在薄壁上開一面積為Am2的孔口，如圖3-8 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 =

32、h時(shí)，那么孔口的面積A 值就是該礦井的等積孔。現(xiàn)用能量方程來尋找礦井等積孔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等積孔在薄壁左側(cè)距孔口A 足夠遠(yuǎn)處 風(fēng)速 v10) 取斷面 I I ，其靜壓為p1, 在孔口右側(cè)風(fēng)速收縮斷面最小處取斷面II II 面積 A ，其靜壓為p2，風(fēng)速 v 為最大。薄壁很薄其阻力忽略不計(jì)，那么I I 、II II斷面的能量方程式為：p1 -p2v 2 0 或 p1 p2=2v， pa3-25 22因?yàn)閜1-p2=h, pa3-26 2所以h=v2， pa3-27 由此得 :v2h ， m/s3-28 風(fēng)流收縮處斷面面積A 與孔口面積A 之比稱為收縮系數(shù)

33、，由水力學(xué)可知， 一般 0.65 ，故 A 0.65A, 那么該處的風(fēng)速vQQQA0.65A2, 代入上式，整理得：A30.65， m3-29)2h2假設(shè)礦井空氣密度為標(biāo)準(zhǔn)空氣密度，即1.2Kg / m 時(shí)，那么得：A1.19Q ， m h3-30 將 hRQ2 代入公式 3-30 中，得：1.19A,R2m 3-31 公式 3-30 和 3-31 就是礦井等積孔的計(jì)算公式，它適用于任何井巷。公式說明，如果礦井的通風(fēng)阻力 h 相同，等積孔 A 大的礦井，風(fēng)量 Q 必大，表示通風(fēng)容易；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(shí)期通風(fēng)技術(shù)管理

34、水平。同時(shí)，也可以評判礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)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(shí)， 等積孔 A 越大， 通風(fēng)越容易；反之，越困難。所以，根據(jù)礦井總風(fēng)阻和礦井等積孔，通常把礦井通風(fēng)難易程度分為三級，如表 3-1 所示。表 3-1礦井通風(fēng)難易程度的分級標(biāo)準(zhǔn)8風(fēng)阻 R等積孔 A通風(fēng)阻力等級通風(fēng)難易程度 Ns 2/ m m2)大阻力礦困難 1中阻力礦中等12小阻力礦容易 2必須指出，表3-1 所列衡量礦井通風(fēng)難易程度的等積孔值，是1873 年繆爾格根據(jù)當(dāng)時(shí)的生產(chǎn)情況提出的，一直沿用至今。由于現(xiàn)代化礦井開采規(guī)模、開采方法、機(jī)械化程度和通風(fēng)能力等較以前有很

35、大的開展和提高，表中的標(biāo)準(zhǔn)對小型礦井還有一定的參考價(jià)值，對于大型礦井或多風(fēng)機(jī)通風(fēng)礦井應(yīng)參照表3-2 。該表是由煤科院撫順分院提出，根據(jù)煤炭產(chǎn)量及瓦斯等級確定的礦井通風(fēng)難易程度的分級標(biāo)準(zhǔn)。表 3-2 礦井等積孔分類表外部漏 風(fēng)允許2.00.3510時(shí)， A的最2.00.35小值減 5%,R的3.00.16最大值加3.00.1610；外部漏風(fēng)4.00.09允許 15時(shí)， A7.00.06的 最 小 值 減0.0410，R的最大0.03值加 20，即為礦井A 的最低瓦斯礦井高瓦斯礦井年產(chǎn)量A 的最小R的最大值A(chǔ) 的最小R的最大值Mt/a 值 m2 Ns 2 / m 8值 m2 Ns/ m28附注小值

36、，R 的最大值。對礦井來說，上述公式3-30 和 3-31 只能計(jì)算單臺通風(fēng)機(jī)工作時(shí)的礦井等積孔大小，對于多臺通風(fēng)機(jī)工作礦井等積孔的計(jì)算，應(yīng)根據(jù)全礦井總功率等于各臺主要通風(fēng)機(jī)工作系統(tǒng)功率之和的原理計(jì)算出總阻力，而總風(fēng)量等于各臺主要通風(fēng)機(jī)風(fēng)路上的風(fēng)量之和，代入公式 3-30 即：h總 Q總h1Q1h2 Q2h3 Q3hn Qnhi Qi3-32 h總（ hi Qi）/ Q總3-33 Q總Q1Q2Q3總h總1.19ii（ hi Qi）/Qihi QiQA1.19QnQiQQ 3 / 2，m23-34 3-35 式 3-35 就是多臺主要通風(fēng)機(jī)礦井等積孔的計(jì)算公式。式中hi 各臺主要通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的通風(fēng)

37、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)阻力措施根據(jù)我國對 617 對井口和 1023 個(gè)風(fēng)井的調(diào)查和統(tǒng)計(jì)，有 40% 的礦井通風(fēng)阻力屬于中阻力和大阻力礦井，個(gè)別礦井的通風(fēng)電耗甚至占到了礦井總電耗的 50%。所以，無論是新礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)還是生產(chǎn)礦井通風(fēng)管理工作，都要做到盡可能降低礦井通風(fēng)阻力。降低礦井通風(fēng)阻力，特別是降低井巷的摩擦阻力對減少風(fēng)壓損失、減低通風(fēng)電耗、減少通風(fēng)費(fèi)用和保證礦井平安生產(chǎn)、追求最大經(jīng)濟(jì)效益都具有特別的實(shí)際意義。降低礦井通風(fēng)阻力是一項(xiàng)非常龐大的系統(tǒng)工程，要綜合考慮諸多方面因素。首先要保證通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行平安可靠，礦井主要通風(fēng)機(jī)要在經(jīng)濟(jì)、合理、高

38、效區(qū)運(yùn)轉(zhuǎn)，及時(shí)調(diào)節(jié)礦井總風(fēng)量，盡量防止通風(fēng)機(jī)風(fēng)量過剩和缺乏；通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)要合理、簡單、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)要比壓入式的通風(fēng)阻力大，中央并列式通風(fēng)路線要長；減少局部風(fēng)量調(diào)節(jié) 主要是增阻調(diào)節(jié)法 的地點(diǎn)和數(shù)量， 使調(diào)節(jié)后的總風(fēng)阻接近不加調(diào)節(jié)風(fēng)窗時(shí)的風(fēng)阻，調(diào)節(jié)幅度要小、質(zhì)量要高。降低礦井通風(fēng)阻力的重點(diǎn)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(shí)施降阻措施。具體方法如下：一、降低摩擦阻

39、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)管理的重要工作。由公式h摩LU Q可知，降低摩擦阻力的措施有：2S31. 減少摩擦阻力系數(shù)礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)時(shí)盡量選用值小的支護(hù)方式，如錨噴、砌碹、錨桿、錨鎖、鋼帶等，尤其是效勞年限長的主要井巷，一定要選用摩擦阻力較小的支護(hù)方式，如砌碹巷道的值僅有支架巷道的30% 40%。施工時(shí)一定要保證施工質(zhì)量，應(yīng)盡量采用光面爆破技術(shù)，盡可能使井巷壁面平整光滑，使井巷壁面的凹凸度不大于50mm。對于支架巷道，要注意支護(hù)質(zhì)量，支架不僅要整齊一致，有時(shí)還要?jiǎng)x幫背頂，并且要注意支護(hù)密度。及時(shí)修復(fù)被破壞 的支架，失修率不大于7%。在不設(shè)支架的巷道，一

40、定注意把頂板、兩幫和底板修整好，以減少摩擦阻力。2. 井巷風(fēng)量要合理因?yàn)槟Σ磷枇εc風(fēng)量的平方成正比，因此在通風(fēng)設(shè)計(jì)和技術(shù)管理過程中，不能隨意增大風(fēng)量，各用風(fēng)地點(diǎn)的風(fēng)量在保證平安生產(chǎn)要求的條件下，應(yīng)盡量減少。掘進(jìn)初期用局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)時(shí)，要對風(fēng)量加以控制。及時(shí)調(diào)節(jié)主通風(fēng)機(jī)的工況，減少礦井富?？傦L(fēng)量。防止巷道內(nèi)風(fēng)量過于集中，要盡可能使礦井的總進(jìn)風(fēng)早分開、總回風(fēng)晚集合。3. 保證井巷通風(fēng)斷面因?yàn)槟Σ磷枇εc通風(fēng)斷面積的三次方成反比，所以擴(kuò)大井巷斷面能大大降低通風(fēng)阻力，當(dāng)井巷通過的風(fēng)量一定時(shí)，井巷斷面擴(kuò)大33%，通風(fēng)阻力可減少一半，故常用于主要通風(fēng)路線上高阻力段的減阻措施中。當(dāng)受到技術(shù)和經(jīng)濟(jì)條件的限制，不

41、能任意擴(kuò)大井巷斷面時(shí)，可以采用雙巷并聯(lián)通風(fēng)的方法。在日常通風(fēng)管理工作中，要經(jīng)常修整巷道，減少巷道堵塞物，使巷道清潔、完整、暢通，保持巷道足夠斷面。4. 減少巷道長度因?yàn)橄锏赖哪Σ磷枇拖锏篱L度成正比，所以在礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)和通風(fēng)系統(tǒng)管理時(shí)，在滿足開拓開采的條件下，要盡量縮短風(fēng)路長度，及時(shí)封閉廢棄的舊巷和甩掉那些經(jīng)過采空區(qū)且通風(fēng)路線很長的巷道，及時(shí)對生產(chǎn)礦井通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行改造，選擇合理的通風(fēng)方式。5. 選用周長較小的井巷斷面在井巷斷面相同的條件下，圓形斷面的周長最小，拱形次之， 矩形和梯形的周長較大。因此，在礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)時(shí)，一般要求立井井筒采用圓形斷面，斜井、石門、大巷等主要井巷采用拱型斷面，次要巷道

42、及采區(qū)內(nèi)效勞年限不長的巷道可以考慮矩形和梯形斷面。二、降低局部阻力的措施產(chǎn)生局部阻力的直接原因是，由于局部阻力地點(diǎn)巷道斷面的變化，引起了井巷風(fēng)流速度的大小、 方向、 分布的變化。 因此， 降低局部阻力就是改善局部阻力物斷面的變化形態(tài)， 減少風(fēng)流流經(jīng)局部阻力物時(shí)產(chǎn)生的劇烈沖擊和巨大渦流，減少風(fēng)流能量損失，主要措施如下：1. 最大限度減少局部阻力地點(diǎn)的數(shù)量。井下盡量少使用直徑很小的鐵風(fēng)橋，減少調(diào)節(jié)風(fēng)窗的數(shù)量；應(yīng)盡量防止井巷斷面的突然擴(kuò)大或突然縮小，斷面比值要小。2. 當(dāng)連接不同斷面的巷道時(shí)，要把連接的邊緣做成斜線或圓弧型如圖3-9 。3. 巷道拐彎時(shí)，轉(zhuǎn)角越小越好如圖3-10 在拐彎的內(nèi)側(cè)做成斜線

43、型和圓弧型。要盡量防止出現(xiàn)直角彎。巷道盡可能防止突然分叉和突然集合，在分叉和集合處的內(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4. 減少局部阻力地點(diǎn)的風(fēng)流速度及巷道的粗糙程度。5. 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)口安裝擴(kuò)散器。6. 減少井巷正面阻力物，及時(shí)清理巷道中的堆積物，采掘工作面所用材料要按需使用，不能集中堆放在井下巷道中。巷道管理要做到無雜物、無淤泥、無片幫，保證有效通風(fēng)斷面。在可能的條件下盡量不使成串的礦車長時(shí)間地停留在主要通風(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)管理的重要內(nèi)

44、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)系統(tǒng)，減少通風(fēng)阻力， 降低礦井通風(fēng)機(jī)的電耗以及均壓防滅火提供依據(jù)。此外，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)管理和通風(fēng)計(jì)算時(shí)使用。通風(fēng)阻力的測量方法常用的有兩種，一為壓差計(jì)測量法，二為氣壓計(jì)測量法。通風(fēng)阻力測定的根本內(nèi)容及要求包括以下幾個(gè)方面：1. 測算井巷風(fēng)阻。井巷風(fēng)阻是反映井巷通風(fēng)特性的重要參數(shù)，很多通風(fēng)問題都和這個(gè)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，就可以計(jì)算出它們的風(fēng)阻值。只要井巷斷面和支護(hù)方式不變，測一次即可；如果發(fā)生了變化，那么需要重測。

45、測風(fēng)阻時(shí)，要逐段進(jìn)行，不能趕時(shí)間，力求一次測準(zhǔn)。2. 測算摩擦阻力系數(shù)。斷面形狀和支護(hù)方式不同的井巷，其摩擦阻力系數(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，代入公式即可計(jì)算出摩擦阻力系數(shù)。測摩擦阻力系數(shù)時(shí)，可以分段、分時(shí)間進(jìn)行測量，不必測量整個(gè)巷道的阻力，但測量精度要求高。3. 測算通風(fēng)阻力的分布情況。為了掌握全礦井通風(fēng)系統(tǒng)的阻力分布情況，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(gè)風(fēng)路上通風(fēng)阻力分布情況。也可分成假設(shè)干小段，同時(shí)測定，這樣既可以減少測定阻力的誤差，也可以節(jié)約時(shí)間。測量全礦井通風(fēng)阻力時(shí)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準(zhǔn)備工作1. 儀表

46、和人員的準(zhǔn)備根據(jù)阻力測定方法和測定內(nèi)容準(zhǔn)備儀表。每個(gè)測定小組必備的儀表有：1測量兩點(diǎn)間的壓差：用氣壓計(jì)法時(shí)，需要準(zhǔn)備兩臺氣壓計(jì)或礦井通風(fēng)綜合參數(shù)檢測儀；用壓差計(jì)法時(shí)，可備單管傾斜壓差計(jì)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(gè)， 酒精或乙醇假設(shè)干，有時(shí)為了便于壓差計(jì)調(diào)平， 放置皮托管，還常用三角架、小平板等。2測量風(fēng)速：高、中、低速風(fēng)表各一只，秒表一塊。3測量空氣密度：空盒氣壓計(jì)一臺，風(fēng)扇濕度計(jì)一臺。假設(shè)用礦井通風(fēng)綜合參數(shù)檢測儀測氣壓，可以不必準(zhǔn)備此項(xiàng)儀器4測量井巷幾何參數(shù)：2030m 長皮尺一個(gè)，鋼卷尺一個(gè)，斷面測量儀一個(gè)。所有測定儀器都必須附有校正表

47、和校正曲線，精度應(yīng)能滿足測定要求。測定時(shí)由4 5 人組成一個(gè)小組，事前做好分工，明確任務(wù)。每人都應(yīng)根據(jù)分工掌握所需測定工程的測定方法，熟悉儀表的性能和考前須知。測定范圍很大時(shí)，可以分成幾個(gè) 小組同時(shí)進(jìn)行，每組測定一個(gè)區(qū)段和一個(gè)通風(fēng)系統(tǒng)。分組測定時(shí)，儀表精度應(yīng)該一致，校 正方法和時(shí)間一致。2. 選擇測量路線和測點(diǎn)選擇測量路線前應(yīng)對井下通風(fēng)系統(tǒng)的現(xiàn)實(shí)情況做詳細(xì)的調(diào)查研究，并參看全礦通風(fēng)系統(tǒng)圖，根據(jù)不同的測量目的選擇測量路線。假設(shè)為全礦井阻力測定，那么首先選擇風(fēng)路最長、風(fēng)量最大的干線為主要測量路線，然后再決定其他假設(shè)干條次要路線，以及那些必須測量的局部阻力區(qū)段；假設(shè)為局部區(qū)段的阻力測定，那么根據(jù)需要

48、僅在該區(qū)段內(nèi)選擇測量路線。選擇路線后，按以下原那么布置測點(diǎn)：1在風(fēng)路的分叉或集合地點(diǎn)必須布置測點(diǎn)。如果在分風(fēng)點(diǎn)或合風(fēng)點(diǎn)流出去的風(fēng)流中布置測點(diǎn)時(shí)， 測點(diǎn)距分風(fēng)點(diǎn)或合風(fēng)點(diǎn)的距離不得小于巷道寬度B 的 12 倍; 如果在流入分風(fēng) 點(diǎn)或合風(fēng)點(diǎn)的風(fēng)流中布置測點(diǎn)時(shí)，測點(diǎn)距分風(fēng)點(diǎn)或合點(diǎn)的距離一般可為巷道寬度B 的 3 倍。如圖 3-11 所示。圖 3-11測點(diǎn)布置2在并聯(lián)風(fēng)路中，只沿一條路線測量風(fēng)壓因?yàn)椴⒙?lián)風(fēng)路中各分支的風(fēng)壓相等, 其它各風(fēng)路只布置測風(fēng)點(diǎn)，測出風(fēng)量，以便根據(jù)相同的風(fēng)壓來計(jì)算各分支巷道的風(fēng)阻。3如巷道很長且漏風(fēng)較大時(shí)，測點(diǎn)的間距宜盡量縮短，以便逐步追查漏風(fēng)情況。4安設(shè)皮托管或靜壓管時(shí)，在測點(diǎn)之

49、前至少有3m 長的巷道支架良好，沒有空頂、空幫、凹凸不平或堆積物等情況。5在局部阻力特別大的地方，應(yīng)在前后設(shè)置兩個(gè)測點(diǎn)進(jìn)行測量。但假設(shè)時(shí)間緊急，局部阻力的測量可以留待以后進(jìn)行，以免影響整個(gè)測量工作。6測點(diǎn)應(yīng)按順序編號并標(biāo)注明顯。為了減少正式測量時(shí)的工作量，可提前將測點(diǎn)間距、巷道斷面積測出。待測量路線和測點(diǎn)位置選好后，要用不同顏色繪成測量路線示意圖，并將測點(diǎn)位置、間距、標(biāo)高和編號注入圖中。3. 準(zhǔn)備記錄表格為了便于匯總資料和計(jì)算阻力，在測量阻力之前應(yīng)制定好有關(guān)原始資料統(tǒng)計(jì)表。主要表格有：各測點(diǎn)平均風(fēng)速根底記錄表、各測點(diǎn)大氣參數(shù)記錄表、各測點(diǎn)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(jì)法測量通風(fēng)阻力1. 測量儀器此種測量法一般是用單管傾斜壓差計(jì)作為顯示壓差的儀器，傳遞壓力用內(nèi)徑4-6 mm 的膠皮管， 接受壓力的儀器用皮托管或靜壓管。靜壓管如圖3-12 所示， 它是由流線形的中空管 1 與管接