第三章 通風(fēng)阻力

礦井通風(fēng)

甘肅煤炭工業(yè)學(xué)校

采礦科通風(fēng)教研組2010年10月3/13/2024國(guó)家中職示范校建設(shè)精品課程第三章礦井通風(fēng)阻力一、教學(xué)內(nèi)容：1、礦井通風(fēng)阻力產(chǎn)生的原因；2、礦井通風(fēng)阻力的計(jì)算、參數(shù)的測(cè)定方法；礦井通風(fēng)難易程度評(píng)價(jià)指標(biāo)；3、降低礦井通風(fēng)阻力的具體措施；4、礦井通風(fēng)阻力測(cè)定的相關(guān)知識(shí)。二、難點(diǎn)重點(diǎn)：1、礦井通風(fēng)阻力的計(jì)算；2、降低礦井通風(fēng)阻力的具體措施；3、礦井通風(fēng)難易程度評(píng)價(jià)指標(biāo)。三、教學(xué)要求：1、了解礦井通風(fēng)阻力產(chǎn)生的原因以及礦井通風(fēng)阻力測(cè)定方法；2、掌握礦井通風(fēng)阻力計(jì)算方法、降阻措施、礦井通風(fēng)難易程度評(píng)價(jià)指標(biāo)的概念和計(jì)算。3/13/2024國(guó)家中職示范校建設(shè)精品課程問題：學(xué)習(xí)本章的意義是什么？

礦井井下生產(chǎn)，需要源源不斷地供給新鮮空氣，當(dāng)空氣沿著井下巷道流動(dòng)時(shí)，由于風(fēng)流的粘滯性和慣性，還有巷道四壁對(duì)風(fēng)流的阻礙、擾動(dòng)等作用，形成對(duì)風(fēng)流流動(dòng)的各種阻力，它是造成風(fēng)流能量損失的主要原因。為了使空氣按照人們?cè)O(shè)計(jì)的方向運(yùn)動(dòng)，就要借助礦井的通風(fēng)壓力（由通風(fēng)機(jī)或者自然風(fēng)壓造成）來實(shí)現(xiàn)，通風(fēng)壓力和通風(fēng)阻力是一對(duì)正反作用力，通過計(jì)算礦井的通風(fēng)阻力，就可以了解到礦井所需要的通風(fēng)壓力，從而合理地選擇通風(fēng)設(shè)備，搞好通風(fēng)設(shè)計(jì)。再者，在礦井生產(chǎn)中，通過對(duì)井下巷道阻力的測(cè)定，可以為降阻工程、局部通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)改造、加強(qiáng)通風(fēng)管理、改變通風(fēng)現(xiàn)狀、提高通風(fēng)效能提供技術(shù)資料。3/13/2024國(guó)家中職示范校建設(shè)精品課程第一節(jié)風(fēng)流的流動(dòng)狀態(tài)第二節(jié)礦井通風(fēng)阻力的類型及計(jì)算第三節(jié)礦井總風(fēng)阻與等積孔第四節(jié)礦井通風(fēng)阻力的測(cè)定3/13/2024國(guó)家中職示范校建設(shè)精品課程一、風(fēng)流流態(tài)（一）層流與紊流風(fēng)流流態(tài)指風(fēng)流的流動(dòng)狀態(tài)。1883年英國(guó)物理學(xué)家雷諾通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，同一流體在同一管道中流動(dòng)時(shí)，不同的流速會(huì)形成不同的流動(dòng)狀態(tài)。風(fēng)流的流動(dòng)狀態(tài)有兩種：層流和紊流。第一節(jié)風(fēng)流的流動(dòng)狀態(tài)及判斷層流和紊流演示3/13/2024國(guó)家中職示范校建設(shè)精品課程1．層流：是指流體各層的質(zhì)點(diǎn)互不混合，質(zhì)點(diǎn)流動(dòng)的軌跡為直線或有規(guī)則的平滑曲線，并與管道軸線方向基本平行。2．紊流：是指流體的質(zhì)點(diǎn)強(qiáng)烈互相混合，質(zhì)點(diǎn)的流動(dòng)軌跡極不規(guī)則，除了沿流動(dòng)總方向發(fā)生位移外，還有垂直于流動(dòng)總方向的的位移，且在流體內(nèi)部存在著時(shí)而產(chǎn)生、時(shí)而消失的旋渦。3/13/2024國(guó)家中職示范校建設(shè)精品課程（二）井巷風(fēng)流的流動(dòng)狀態(tài)雷諾曾用各種流體在不同直徑的管路中進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)流體的流動(dòng)狀態(tài)與平均流速、管道直徑和流體的粘性系數(shù)有關(guān)。流體的速度越大，粘性越小，管道尺寸越大，則流體越易成為紊流，反之，越易成為層流。這里可用一個(gè)無因次參數(shù)Re（雷諾數(shù)）來表示上述三因素的綜合影響。對(duì)于圓形管道：（3—1）式中V─管道中流體的平均速度，m/s；

d─圓形管道的直徑，m；

v─流體的運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)，與流體的溫度、壓力有關(guān)，對(duì)于礦井風(fēng)流，通常取平均值14.4×10-6m2/s。3/13/2024國(guó)家中職示范校建設(shè)精品課程對(duì)于非圓形管道：公式3—1中的管道直徑應(yīng)以井巷斷面的當(dāng)量直徑來表示式中de─井巷斷面的當(dāng)量直徑，m；

S─巷道的斷面面積，m2；

U─巷道的周長(zhǎng)，m。對(duì)于不同形狀的井巷斷面，其周界長(zhǎng)與斷面的關(guān)系可用下式表示：式中c─斷面形狀系數(shù)：實(shí)驗(yàn)表明：規(guī)定：Re=2300，臨界狀態(tài)；Re≤2300，為層流；Re＞2300，為紊流。梯形斷面c=4.16三心拱斷面c=3.85半圓拱斷面c=3.90圓斷面c=3.54。當(dāng)Re≤2320時(shí)，流動(dòng)狀態(tài)為層流；當(dāng)Re＞4000時(shí),流動(dòng)狀態(tài)為紊流；在Re=2300~4000不穩(wěn)定的過渡區(qū)。3/13/2024國(guó)家中職示范校建設(shè)精品課程[例3—1]某一巷道，斷面形狀為三心拱形，斷面積9m2，巷道中供給風(fēng)量為7m3/s，試判斷其風(fēng)流流態(tài)。[解]故此巷道中風(fēng)流流態(tài)為紊流。[例3—2]條件同例題1，試求風(fēng)流由層流向紊流過渡時(shí)的平均風(fēng)速。[解]《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，井巷中風(fēng)流的最低允許風(fēng)速為0.15m/s，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于上述計(jì)算的臨界風(fēng)速，故井下巷道中風(fēng)流都是呈紊流狀態(tài)。只有在采空區(qū)漏風(fēng)的情況下，采空區(qū)中風(fēng)流才可能出現(xiàn)層流狀態(tài)。3/13/2024國(guó)家中職示范校建設(shè)精品課程例3-1題解例3-2題解3/13/2024國(guó)家中職示范校建設(shè)精品課程第二節(jié)礦井通風(fēng)阻力礦井通風(fēng)阻力通常分為摩擦阻力（沿程阻力）、局部阻力兩種。一、摩擦阻力（一）摩擦阻力的定義和物理基礎(chǔ)空氣在井巷中流動(dòng)時(shí)，由于空氣和井巷周壁之間的摩擦以及流體層間空氣分子發(fā)生的摩擦而造成的能量損失稱為摩擦阻力（也叫沿程阻力）。在礦井通風(fēng)中，克服沿程阻力的能量損失，常用單位體積1m3風(fēng)流的能量損失h摩來表示，無論層流還是紊流，都可以用下列通式來計(jì)算：，Pa（3—4）式中L—風(fēng)道長(zhǎng)度，m；

d—圓形風(fēng)道直徑，或非圓形風(fēng)道的當(dāng)量直徑，m；

V—斷面平均風(fēng)速，m/s；

—空氣的密度，kg/m3；

—實(shí)驗(yàn)系數(shù)，無因次。3/13/2024國(guó)家中職示范校建設(shè)精品課程（二）摩擦阻力定律紊流阻力定律:井下幾乎所有巷道的空氣流動(dòng)都屬于紊流狀態(tài)，對(duì)于紊流運(yùn)動(dòng)，沿程阻力系數(shù)與雷諾數(shù)Re，相對(duì)糙度的關(guān)系較為復(fù)雜，用當(dāng)量直徑de=4S/U代入（3—4）式中的d，則可得紊流狀態(tài)下的井巷摩擦阻力計(jì)算式：

，Pa（3—7）應(yīng)當(dāng)指出，用當(dāng)量直徑代替圓管直徑計(jì)算非圓管的沿程阻力，并不適合所有斷面形狀，但對(duì)于礦井巷道常用的斷面而言，造成的誤差很小，可不預(yù)考慮。3/13/2024國(guó)家中職示范校建設(shè)精品課程（三）摩擦阻力系數(shù)礦井中大多數(shù)通風(fēng)巷道的Re值已進(jìn)入阻力平方區(qū)（風(fēng)流處于完全紊流狀態(tài)），值只與相對(duì)糙度有關(guān)，對(duì)于尺寸和支護(hù)已定型的巷道，其壁面的相對(duì)光滑度是定數(shù)，則可視為常數(shù)；并且礦井空氣的密度變化不大，故把（3—7）中的用一個(gè)系數(shù)來表示，即（3—8）此系數(shù)叫做摩擦阻力系數(shù)，單位為kg/m3或Ns2/m4

。將（3—8）式代入（3—7）中，得，Pa（3—9）這是完全紊流狀態(tài)下摩擦阻力的計(jì)算式，只要知道巷道的、L、U、S和通過的風(fēng)量Q，便可計(jì)算出該巷道的摩擦阻力。摩擦阻力系數(shù)值一般是通過實(shí)測(cè)和模型實(shí)驗(yàn)得到。下面所附的表為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（0=1.2kg/m3）條件下的各類巷道摩擦阻力系數(shù)值。當(dāng)井巷中空氣密度≠1.2kg/m3時(shí),其值按下式修正：（3—10）3/13/2024國(guó)家中職示范校建設(shè)精品課程查表時(shí)還要注意以下幾點(diǎn)：對(duì)于木棚子、拱形和梯形工字鋼、金屬梁和柱所支護(hù)的巷道，常用縱口徑△的大小表示壁面的粗糙程度，它是相鄰支架的中心距與支柱的直徑或厚度之比。查表時(shí)，先要根據(jù)某巷道的d0和△兩個(gè)數(shù)值在表中查出該巷道的系數(shù)的初值，還要用該巷道的凈斷面S值查出校正系數(shù)，去乘的初值；這是因?yàn)?，在完全紊流狀態(tài)下，與成正比，而λ與相對(duì)粗糙d0/d成正比，d與S成正比，故與S成反比。意即對(duì)于支架形式相同、斷面積不同的巷道，斷面大者，其值較小。3/13/2024國(guó)家中職示范校建設(shè)精品課程[例3—3]某設(shè)計(jì)巷道為梯形斷面，斷面積S為8m2，巷道長(zhǎng)度L為1000m，采用工字鋼棚支護(hù)，支架截面高度d0為14cm，縱囗徑△為5，計(jì)劃通過風(fēng)量Q為1200m3/min，巷道中空氣密度為1.25kg/m3，求該段巷道的摩擦阻力。[解]根據(jù)所給的d0、S、△值，查附表（3-1）得：

0=284.2×10-4×0.88=0.025kg/m3則巷道實(shí)際摩擦阻力系數(shù)為：巷道摩擦風(fēng)阻為：

Kg/m7則這段巷道的通風(fēng)阻力為：

Pa3/13/2024國(guó)家中職示范校建設(shè)精品課程（四）摩擦風(fēng)阻對(duì)于已給定的井巷，L、U、S都為已知數(shù)，故可把式（3—9）的、L、U、S歸結(jié)為一個(gè)參數(shù)R摩：（3—11）此Rf稱為巷道的摩擦風(fēng)阻，其單位為kg/m7或Ns/m8。將（3—11）式代入（3—9）式中得：，Pa（3—12）這是風(fēng)流完全紊流狀態(tài)下的摩擦阻力定律。當(dāng)摩擦風(fēng)阻一定時(shí)，井巷的摩擦阻力和風(fēng)量的平方成正比。3/13/2024國(guó)家中職示范校建設(shè)精品課程（五）摩擦阻力系數(shù)和摩擦風(fēng)阻的測(cè)算對(duì)于生產(chǎn)礦井，為了改善通風(fēng)管理，需要掌握實(shí)際的R摩和值，可以通過通風(fēng)阻力測(cè)定來獲得。常用的測(cè)定方法是用皮托管、壓差計(jì)測(cè)算一段巷道的摩擦阻力，然后按（3—12）式求得R摩，再按（3—11）式求得。具體阻力測(cè)定方法將在本章第四節(jié)中介紹。3/13/2024國(guó)家中職示范校建設(shè)精品課程二、局部阻力在風(fēng)流流動(dòng)過程中，由于邊壁條件的變化，使均勻流動(dòng)在局部地區(qū)受到阻礙物的影響而破壞，從而引起風(fēng)流的流速大小和方向，或分布的變化或產(chǎn)生渦流等，造成風(fēng)流的能量損失，稱為局部阻力。井下產(chǎn)生局部阻力的地點(diǎn)較多，例如巷道拐彎、分叉和匯合處，巷道斷面變化處，進(jìn)風(fēng)井口和出風(fēng)井口，巷道中堆積物，停放和行走的礦車，井筒中的裝備，調(diào)節(jié)風(fēng)窗，風(fēng)硐等處。3/13/2024國(guó)家中職示范校建設(shè)精品課程由于風(fēng)流邊壁變化形式多樣，加以紊流的復(fù)雜性，局部阻力所產(chǎn)生的風(fēng)流速度場(chǎng)分布變化也就很復(fù)雜，對(duì)局部阻力的計(jì)算一般采用經(jīng)驗(yàn)公式。和摩擦阻力類似，局部阻力h局一般也用動(dòng)壓的倍數(shù)來表示：，Pa（3—13）式中ξ——局部阻力系數(shù)，無因次。它表示，在完全紊流狀態(tài)下，不論井巷局部地點(diǎn)的斷面、形狀和拐彎如何變化，所產(chǎn)生的局部阻力都和局部地點(diǎn)的動(dòng)壓成正比。在一般情況下，由于井巷內(nèi)風(fēng)流的動(dòng)壓較小，所產(chǎn)生的局部阻力也較小，井下各處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)中只對(duì)摩擦阻力進(jìn)行具體計(jì)算，而不逐一計(jì)算井下各處的局部阻力，只在這個(gè)百分?jǐn)?shù)范圍內(nèi)估計(jì)一個(gè)總數(shù)。如果要計(jì)算局部阻力時(shí)，可以查照別人實(shí)驗(yàn)所得的ξ值，查出局部阻力系數(shù)的近似值，來進(jìn)行計(jì)算。3/13/2024國(guó)家中職示范校建設(shè)精品課程若通過局部地點(diǎn)的風(fēng)量為Q，則斷面上的平均風(fēng)速為V=Q/S，（m/s）代入（3-13）得：

，

Pa令

，則有：

，

Pa（3—14）式中R局稱為局部風(fēng)阻，其單位為Ns2/m8或kg/m7

。這是表示完全紊流狀態(tài)下的局部阻力定律，和完全紊流狀態(tài)下的摩擦阻力定律一樣，當(dāng)R局一定時(shí)，局部阻力也與風(fēng)量的平方成正比。

3/13/2024國(guó)家中職示范校建設(shè)精品課程三、降低通風(fēng)阻力的措施（一）降低井巷摩擦阻力的措施1、減少摩擦阻力系數(shù)；2、保證有足夠大的井巷斷面；3、選用周長(zhǎng)較小的井巷；4、減小巷道長(zhǎng)度；5、避免巷道內(nèi)風(fēng)量過于集中。（二）降低井巷局部阻力的措施局部阻力與ξ值成正比，與斷面的平方成反比。因此為降低局部阻力要做到：1．應(yīng)盡量避免井巷斷面的突然擴(kuò)大或突然縮小，斷面大小懸殊的井巷，其連接處斷面應(yīng)逐漸變化。2．盡可能避免井巷直角轉(zhuǎn)彎，在轉(zhuǎn)彎處的內(nèi)側(cè)和外側(cè)要做成圓弧形，有一定的曲率半徑，必要時(shí)可在轉(zhuǎn)彎處設(shè)置導(dǎo)風(fēng)板。3．主要巷道內(nèi)不得隨意停放車輛、堆積木料等，巷內(nèi)堆積物要及時(shí)清除或堆放整齊，盡量少堵塞井巷斷面。4．要加強(qiáng)礦井總回風(fēng)道的維護(hù)和管理，對(duì)冒頂、片幫和積水處要及時(shí)處理。3/13/2024國(guó)家中職示范校建設(shè)精品課程第三節(jié)通風(fēng)阻力定律及其特性一、通風(fēng)阻力定律將摩擦阻力定律和局部阻力定律綜合表示為通風(fēng)阻力定律，即

，Pa說明（1）上式就是礦井通風(fēng)學(xué)中的一個(gè)重要定律（三個(gè)基本定律），完全紊流狀態(tài)下的通風(fēng)阻力定律。它說明了通風(fēng)阻力與風(fēng)阻、風(fēng)量之間的關(guān)系，阻力與風(fēng)阻的一次方成正比，與風(fēng)量的平方成正比。（2）適用于整個(gè)在礦井、一段井巷、一個(gè)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)。3/13/2024國(guó)家中職示范校建設(shè)精品課程二、井巷阻力特性對(duì)于特定井巷，其風(fēng)阻R為定值。按照阻力定律h=RQ2，用縱坐標(biāo)表示通風(fēng)阻力，橫坐標(biāo)表示通過風(fēng)量，則每給出一風(fēng)量，就可得到對(duì)應(yīng)的阻力值，從而可畫出一條拋物線，如下圖3-3：這就是井巷阻力特性曲線，風(fēng)阻值愈大，曲線愈陡。當(dāng)用圖解法解算通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)或分析扇風(fēng)機(jī)的工況時(shí)，就要畫出有關(guān)井巷或系統(tǒng)的風(fēng)阻的特性曲線來進(jìn)行分析。圖3-3井巷阻力特性曲線在生產(chǎn)礦井，特定井巷分配的風(fēng)量取決于井巷的風(fēng)阻和分配到該井巷的風(fēng)壓，而后者取決于扇風(fēng)機(jī)性能、礦井自然風(fēng)壓以及整個(gè)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中各分支風(fēng)阻的匹配情況。因此，任一井巷的風(fēng)量不是可以任意給定的，要想達(dá)到要求必須進(jìn)行調(diào)節(jié)風(fēng)量，合理分配。3/13/2024國(guó)家中職示范校建設(shè)精品課程三、礦井等積孔用礦井總風(fēng)阻來表示礦井通風(fēng)難易程度，不夠形象，且單位又復(fù)雜。因此，常用礦井等積孔作為衡量礦井通風(fēng)難易程度的指標(biāo)。假定在無限空間有一薄壁，在薄壁上開一面積為A（m2）的孔口，當(dāng)孔口通過的風(fēng)量等于礦井風(fēng)量，而且孔口兩側(cè)的風(fēng)壓等于礦井通風(fēng)阻力時(shí)，則孔口面積A稱為該礦井的等積孔。（又叫當(dāng)量孔）

3/13/2024國(guó)家中職示范校建設(shè)精品課程在完全紊流狀態(tài)下，其面積A按照下式計(jì)算：，m2

（3—17）或，m2

（3—18）式中Q—通過礦井的風(fēng)量，m3/s；h—礦井的通風(fēng)阻力，Pa；R—礦井的風(fēng)阻，kg/m7。由此可見，A是R的函數(shù)，故可以表示礦井通風(fēng)的難易程度，且單位簡(jiǎn)單，又比較形象。同理，礦井中任一段井巷的風(fēng)阻也可換算為等積孔，但實(shí)際意義不大。根據(jù)礦井總風(fēng)阻或等積孔，通常把礦井按通風(fēng)難易程度分為三級(jí)，如下表3-4所示：

表3-4礦井通風(fēng)難易程度分級(jí)表礦井通風(fēng)難易程度礦井總風(fēng)阻R/(kg/m7)等積孔A/(m2)容易＜0.355＞2中等0.355～1.4201～２困難＞1.42＜13/13/2024國(guó)家中職示范校建設(shè)精品課程[例3—6]某礦井為中央式通風(fēng)系統(tǒng)，測(cè)得礦井通風(fēng)總阻力h=2400Pa，礦井總風(fēng)量Q=60m3/s，求礦井總風(fēng)阻R和等積孔A，并判斷其通風(fēng)難易程度。[解]礦井總風(fēng)阻

kg/m7

等積孔

1.457m2

對(duì)照上表，可知該礦通風(fēng)難易程度屬于中等。對(duì)于多風(fēng)機(jī)工作的礦井，應(yīng)根據(jù)各主要通風(fēng)機(jī)工作系統(tǒng)的通風(fēng)阻力和風(fēng)量，分別計(jì)算各主要通風(fēng)機(jī)所擔(dān)負(fù)系統(tǒng)的等積孔，再進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。3/13/2024國(guó)家中職示范校建設(shè)精品課程第四節(jié)礦井通風(fēng)阻力測(cè)定一、礦井通風(fēng)阻力測(cè)定的目的與基本內(nèi)容（一）測(cè)定目的《煤礦安全規(guī)程》第一百一十九條規(guī)定：新井投產(chǎn)前必須進(jìn)行1次礦井通風(fēng)阻力測(cè)定，以后每3年至少進(jìn)行1次。礦井轉(zhuǎn)入新水平生產(chǎn)或改變一翼通風(fēng)系統(tǒng)后，必須重新進(jìn)行礦井通風(fēng)阻力測(cè)定。礦井通風(fēng)阻力大小及其分布是否合理，直接影響主通風(fēng)機(jī)的工作狀態(tài)和井下采掘工作面的風(fēng)量分配，也是評(píng)價(jià)礦井通風(fēng)系統(tǒng)和通風(fēng)管理優(yōu)劣的主要指標(biāo)之一。測(cè)量礦井通風(fēng)阻力是做好生產(chǎn)礦井通風(fēng)管理工作的基礎(chǔ)，也是掌握生產(chǎn)礦井通風(fēng)情況的重要手段，其主要目的有：1．掌握礦井通風(fēng)阻力的分布情況，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)的能耗以及為采用均壓技術(shù)防滅火等提供依據(jù)。2．為通風(fēng)設(shè)計(jì)和通風(fēng)技術(shù)管理提供資料。3．為發(fā)生事故時(shí)選擇風(fēng)流控制方法提供必要的參數(shù)。（二）測(cè)定基本內(nèi)容1． 計(jì)算風(fēng)阻。2． 計(jì)算摩擦阻力系數(shù)，供通風(fēng)設(shè)計(jì)參考時(shí)使用。3． 測(cè)量礦井通風(fēng)阻力，了解分布情況。3/13/2024國(guó)家中職示范校建設(shè)精品課程二、 測(cè)量前的準(zhǔn)備工作（一）明確測(cè)量目的，制定具體的測(cè)量方案首先要明確通過阻力測(cè)定需要獲得的資料及要解決的問題，如某礦阻力大，礦井風(fēng)量不足，想了解其阻力分布，則需要對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)的關(guān)鍵阻力路線進(jìn)行測(cè)量；如想要獲得某類支護(hù)巷道的阻力系數(shù)，只需測(cè)量局部地點(diǎn)。測(cè)量方案包括測(cè)量方法的選擇，測(cè)定路線的選取，以及測(cè)定人員、測(cè)定時(shí)間的安排等。（二）選擇測(cè)定路線和布置測(cè)點(diǎn)這需要對(duì)礦井的通風(fēng)系統(tǒng)有個(gè)全面的了解，畫出通風(fēng)系統(tǒng)圖和通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖。1．選擇測(cè)量路線參照礦井通風(fēng)系統(tǒng)圖，如果是測(cè)定礦井通風(fēng)阻力，就必須選擇礦井通風(fēng)中的最關(guān)鍵阻力路線，也就是最大阻力路線，在礦井通風(fēng)系統(tǒng)中，其最大阻力路線是指從進(jìn)風(fēng)井口經(jīng)過用風(fēng)地點(diǎn)到回風(fēng)井口的所有風(fēng)流路線中沒有安設(shè)增阻設(shè)施的一條風(fēng)流路線。它能比較全面地反映礦井通風(fēng)阻力分布情況，只有降低這條關(guān)鍵路線上的通風(fēng)阻力才能降低整個(gè)礦井的通風(fēng)阻力。在測(cè)量路線上，如果有個(gè)別區(qū)段，風(fēng)量不大，或人員攜帶儀器不好通過時(shí)，可采用風(fēng)流短路，或采用一條其它并聯(lián)風(fēng)路進(jìn)行測(cè)量。如果是測(cè)量局部區(qū)段的通風(fēng)阻力，只在該區(qū)段內(nèi)選擇測(cè)量路線。3/13/2024國(guó)家中職示范校建設(shè)精品課程2． 布置測(cè)點(diǎn)1）在風(fēng)流的分岔或匯合地點(diǎn)必須布置測(cè)點(diǎn)。在分風(fēng)點(diǎn)或合風(fēng)點(diǎn)流出的風(fēng)流中布置測(cè)點(diǎn)時(shí)，測(cè)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的12倍；在流入分風(fēng)點(diǎn)或合風(fēng)點(diǎn)的風(fēng)流中布置測(cè)點(diǎn)時(shí)，測(cè)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的3倍。2）在并聯(lián)風(fēng)路中，只沿著一條路線測(cè)量風(fēng)壓，其它風(fēng)路只布置測(cè)風(fēng)點(diǎn)，測(cè)算風(fēng)量，再根據(jù)相同的風(fēng)壓來計(jì)算各巷道的風(fēng)阻。3）測(cè)點(diǎn)應(yīng)盡量不靠近井筒和主要風(fēng)門，以減少井筒提升和風(fēng)門開啟的影響。4）測(cè)點(diǎn)間距一般在200米左右，兩點(diǎn)間的壓差應(yīng)不小于10～20Pa，但也不能大于儀器的量程。如巷道長(zhǎng)且漏風(fēng)大時(shí)，測(cè)點(diǎn)的間距宜盡量縮短，以便逐步追查漏風(fēng)情況。5）測(cè)點(diǎn)應(yīng)設(shè)在安全狀況良好的地段。測(cè)點(diǎn)前后3米支架完好，沒有空頂、空幫、不平或堆積物等。6）測(cè)點(diǎn)應(yīng)順風(fēng)流流向依次編號(hào)并標(biāo)明。為了減少正式測(cè)量時(shí)的工作量，可提前將測(cè)點(diǎn)間距、巷道斷面面積測(cè)出，并按測(cè)量圖紙確定標(biāo)高。7）測(cè)定某段的摩擦阻力系數(shù)時(shí)，要求該段巷道方向不變，且沒有分岔；巷道斷面形狀不變，不存在擴(kuò)大或縮小；支護(hù)類型不變。8）待測(cè)路線和測(cè)點(diǎn)位置選定好后，繪制出測(cè)量路線圖，并將測(cè)點(diǎn)位置、間距、標(biāo)高和編號(hào)注入圖中。3．下井進(jìn)行考察沿選擇好的測(cè)定路線下井進(jìn)行實(shí)地考察，以保證測(cè)定工作順利進(jìn)行。觀察通風(fēng)系統(tǒng)有無變化、分岔點(diǎn)和漏風(fēng)點(diǎn)有無遺漏、測(cè)量路線上人員是否能安全通過、沿程巷道的支護(hù)狀況等。并對(duì)各測(cè)段巷道狀況、支護(hù)變化和局部阻力物分布情況作好記錄。3/13/2024國(guó)家中職示范校建設(shè)精品課程（三）測(cè)量?jī)x器和工具的準(zhǔn)備采用傾斜壓差計(jì)測(cè)量需要的儀器有：壓差計(jì)2臺(tái)，U形水柱計(jì)1個(gè)，靜壓管2個(gè)，膠皮管φ=3～4mm長(zhǎng)度300米左右，膠皮管接頭若干個(gè)，打氣筒1個(gè)（防止膠管堵塞用），空盒氣壓計(jì)1臺(tái)，干濕溫度計(jì)1臺(tái)，高、中、低速風(fēng)表各1臺(tái)，秒表1塊，5～10m皮尺1個(gè)。測(cè)量所需要的各種儀器使用前都必須進(jìn)行校正。（四）人員配備與分工根據(jù)測(cè)量方法和測(cè)量范圍的大小配備人員，按照工作性質(zhì)組織分工。如測(cè)壓組、大氣參數(shù)觀測(cè)組、巷道參數(shù)觀測(cè)組、地面觀測(cè)組等。每組2～3人。3/13/2024國(guó)家中職示范校建設(shè)精品課程（六）數(shù)據(jù)處理公式測(cè)定數(shù)據(jù)的整理是礦井通風(fēng)阻力測(cè)定工作的中心環(huán)節(jié)，工作量大，任務(wù)重，因此先要弄清各測(cè)量參數(shù)之間的關(guān)系，各主要參數(shù)的計(jì)算公式分述如下：1、巷道斷面積計(jì)算三心拱巷道斷面積：S=B（H-0.07B）（3—19）半圓拱巷道斷面積：S=B（H-0.11B）（3—20）不規(guī)則巷道斷面積：S=0.85BH（3—21）矩形或梯形巷道斷面積：S=BH（3—22）式中S——巷道斷面面積，m2

B——巷道寬度或腰線長(zhǎng)度，mH——巷道全高，m2、井巷內(nèi)風(fēng)量、風(fēng)速計(jì)算

Q=SV

式中：Q—巷道內(nèi)通過的風(fēng)量，m3/s；

S——巷道斷面面積，m2；

V——巷道平均風(fēng)速，m/s；

X——表風(fēng)速，m/s；

a、b——風(fēng)表校正系數(shù)。3/13/2024國(guó)家中職示范校建設(shè)精品課程

3、井巷內(nèi)空氣密度計(jì)算礦井內(nèi)空氣濕度一般較大，密度變化范圍小，可用近似公式計(jì)算：

（3—23）式中：

——測(cè)點(diǎn)空氣密度，kg/m3；P——測(cè)點(diǎn)空氣的絕對(duì)靜壓，Pa；t——測(cè)點(diǎn)處空氣的干溫度，℃。

4、井巷斷面的動(dòng)壓計(jì)算

式中：

hv——巷道斷面的動(dòng)壓，Pa；——巷道斷面的空氣密度，kg/m3；V——巷道斷面的平均風(fēng)速，m/s。

5、井巷通風(fēng)阻力計(jì)算巷道兩端斷面之間的通風(fēng)阻力：

（3—24）式中：

hs（i，j）——始斷面靜壓與末斷面靜壓之差，Pa；hz（i，j）——始末斷面的位壓差，Pa；hv（i，j）——始末斷面動(dòng)壓之差，Pa。這是用氣壓計(jì)法測(cè)定礦井阻力時(shí)的計(jì)算公式，若是采用傾斜壓差計(jì)法時(shí)，其計(jì)算公式為：

（3—25）式中：

hL（i，j）——該區(qū)段壓差計(jì)讀數(shù)，Pa。3/13/2024國(guó)家中職示范校建設(shè)精品課程6、井巷風(fēng)阻和摩擦阻力系數(shù)計(jì)算井巷風(fēng)阻

，

kg/m7

井巷摩擦阻力系數(shù)

，

kg/m3

7、礦井通風(fēng)阻力計(jì)算從進(jìn)風(fēng)井口到通風(fēng)機(jī)前風(fēng)峒內(nèi)測(cè)點(diǎn)的全礦井通風(fēng)阻力，等于一條主要通風(fēng)路線上各個(gè)巷道通風(fēng)阻力之和，即：

Pa（3—26）

8、礦井自然風(fēng)壓計(jì)算

Pa（3—27）式中：Z0——風(fēng)峒內(nèi)測(cè)壓處標(biāo)高與進(jìn)風(fēng)井口標(biāo)高之差，m；

——地面空氣平均密度，kg/m3。3/13/2024國(guó)家中職示范校建設(shè)精品課程三、 礦井通風(fēng)阻力具體測(cè)定方法礦井通風(fēng)阻力測(cè)定主要有兩種測(cè)定方法：一是傾斜壓差計(jì)測(cè)定法；二是氣壓計(jì)測(cè)定法。（一） 傾斜壓差計(jì)測(cè)定法1． 測(cè)阻原理此法是用傾斜壓差計(jì)做為顯示壓差的儀器，傳遞壓力用內(nèi)徑為3~4mm的膠皮管，接受壓力的儀器是靜壓管。儀器布置如圖3-4所示。圖3-4傾斜壓差計(jì)法測(cè)定布置示意圖根據(jù)能量方程式，1、2兩斷面之間的通風(fēng)阻力為：

因?yàn)閮A斜壓差計(jì)讀數(shù)所以即1、2兩斷面之間的通風(fēng)阻力為傾斜壓差計(jì)的讀數(shù)與兩斷面的動(dòng)壓之差的和。3/13/2024國(guó)家中職示范校建設(shè)精品課程2． 測(cè)量操作步驟測(cè)量時(shí)人員可分為鋪設(shè)膠皮管、測(cè)壓和測(cè)量其它參數(shù)（風(fēng)速、大氣參數(shù)、井巷參數(shù)）3個(gè)小組。鋪設(shè)膠皮管小組的任務(wù)是在兩測(cè)點(diǎn)間鋪設(shè)膠皮管并在其中的一個(gè)（不安設(shè)儀器的）測(cè)點(diǎn)安設(shè)靜壓管。測(cè)壓組的任務(wù)是安裝壓差計(jì)和儀器附近的靜壓管，并把來自兩個(gè)測(cè)點(diǎn)的膠皮管與儀器連接起來，讀數(shù)并做記錄。其它參數(shù)測(cè)量小組的任務(wù)是測(cè)量測(cè)段長(zhǎng)度、測(cè)點(diǎn)的斷面積，平均風(fēng)速和大氣參數(shù)。測(cè)點(diǎn)順序一般是從進(jìn)風(fēng)到回風(fēng)逐段進(jìn)行。人員多時(shí)可分多組在一條線上同時(shí)進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量時(shí)的具體操作步驟：1）鋪設(shè)膠皮管組的1人在第一測(cè)點(diǎn)架設(shè)靜壓管并在此待命，該組其余人員沿測(cè)量路線鋪設(shè)膠皮管至第二測(cè)點(diǎn)并在此等候，測(cè)壓組的人在第二測(cè)點(diǎn)架設(shè)靜壓管并在下風(fēng)側(cè)處安設(shè)連接壓差計(jì)，讀壓差計(jì)讀數(shù)，將結(jié)果記錄于表3-8中，完成1～2測(cè)段的測(cè)量后，通知收膠皮管。2）與此同時(shí)，其它參數(shù)測(cè)量小組立即進(jìn)入測(cè)點(diǎn)測(cè)量測(cè)點(diǎn)的動(dòng)壓、巷道斷面尺寸、干濕球溫度、氣壓及測(cè)點(diǎn)間距，并分別記錄在表3-5、表3-6、表3-7中。3）在第一測(cè)點(diǎn)待命者收膠皮管至第二測(cè)點(diǎn)，爾后順風(fēng)流方向沿測(cè)量路線鋪設(shè)膠皮管，同時(shí)一并將三角架、靜壓管移至第3測(cè)點(diǎn)，按上述相同方法完成2～3測(cè)段的測(cè)量。然后將第2測(cè)點(diǎn)的儀器、工具等移至第4測(cè)點(diǎn)，依次類推，循序進(jìn)行，直到測(cè)完為止。若要了解通風(fēng)系統(tǒng)的阻力分布，則完成系統(tǒng)阻力測(cè)定的時(shí)間越短越好，以避免系統(tǒng)的通風(fēng)參數(shù)發(fā)生變化，不便校核測(cè)定結(jié)果。3/13/2024國(guó)家中職示范校建設(shè)精品課程3． 注意事項(xiàng)1）靜壓管應(yīng)安放在無渦流的地方，其尖端正對(duì)風(fēng)流，防止感受動(dòng)壓。2）膠皮管之間的接頭應(yīng)嚴(yán)密，不漏氣，膠皮管應(yīng)鋪設(shè)在不被人、車、物料擠壓的地方，并防止打折和堵塞；拆除后膠皮管的管頭應(yīng)打結(jié)，防止水及其他污物進(jìn)入管內(nèi)。測(cè)量時(shí)應(yīng)注意保護(hù)膠皮管，不使管中進(jìn)水或其他物質(zhì)；當(dāng)膠皮管內(nèi)外空氣溫度不同時(shí)，可用氣筒換氣的方法使管內(nèi)外空氣溫度一致后才能測(cè)量。3）儀器的安設(shè)以調(diào)平容易、測(cè)定安全、不增大測(cè)段阻力和不影響人行、運(yùn)輸為原則?？梢栽O(shè)在測(cè)段的下風(fēng)側(cè)風(fēng)流穩(wěn)定的的斷面上，也可以在上風(fēng)側(cè)8～12米外；對(duì)于斷面大的傾斜巷道，儀器可設(shè)在測(cè)段中間，但不要集聚過多的人，以免增大測(cè)段阻力。儀器附近巷道的支護(hù)應(yīng)完好，保證人員安全。4）使用單管壓差計(jì)時(shí)，上風(fēng)側(cè)的測(cè)點(diǎn)引來的膠皮管應(yīng)接在“+”端上，下風(fēng)側(cè)的膠皮管應(yīng)接在“-”端上。5）儀器開關(guān)打開后，液面