(四)矿井通风动力

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1、矿井通风动力矿井通风本章目的：空气在井巷中流动会遇到矿井通风阻力，克服矿井通风阻力的能量或压力成为矿井通风动力。矿井通风动力分为自然条件下产生的自然风压和通风机产生的机械风压两种。本章重点：☆自然风压的影响因素、特性；☆机械风压的影响因素、特性；☆自然风压、机械风压对矿井通风的作用。矿井通风动力1、自然风压一、自然风压及其变化规律矿井通风动力1.自然风压的产生由矿井气候等自然条件产生的风压为自然风压。矿井产生自然风压的原因是由于矿井进风井筒与出风井筒空气柱的重力不同而产生的自然压力差，如图4.1所示。自然风压的大小与两井筒内空气的温度、湿度、空气成分和井

2、筒深度有关，影响自然风压的主要因素是两井筒深度和井筒内空气柱的温度差。2ρABACB1DZρDC图4.1自然通风矿井Ｈ自＝（ρ均进－ρ均回）gＺ1、自然风压矿井通风动力由上述可见，如果把地表大气视为一个断面无限大、风阻为零的假想风路，则可将通风系统视为一个有高差的闭合回路，由自然风压的形成原因，可得到其计算公式：Z——矿井最高点到最低点间的距离，m；g——重力加速度，m/s2；ρ1、ρ2——分别为0-1-2和5-4-3井巷中dz段空气密度，kg/m3。1、自然风压矿井通风动力例：如图4.1所示的自然通风矿井，测得ρ0=1.3kg/m3，ρ1=1.26kg

3、/m3，ρ2=1.16kg/m3，ρ3=1.14kg/m3，ρ4=1.15kg/m3，ρ5=1.3kg/m3，Z01=45m，Z12=100m，Z34=65m，Z45=80m，试求该矿井的自然风压，并判断其风流方向。解：假设风流方向由0-1-2井筒进入，由3-4-5井筒排出。计算各测段的空气平均空气密度：1、自然风压矿井通风动力计算进、出风井两侧空气柱的平均密度：Ｈ自＝（ρ均进－ρ均回）gＺ＝（1.23－1.189）×9.81×145=58.32Pa求得的H自为正值，说明风流方向与假设方向一致，从0-1-2井筒进入，由3-4-5井筒流出。1、自然风压矿井

4、通风动力2.自然风压的特点自然风压的大小和方向，主要受地面空气温度变化的影响。如图4.2所示为浅井和我国北部地区深井的自然风压随季节变化的情形。由图可以看出，对于浅井，夏季的自然风压出现负值；而对于我国北部地区的一些深井，全年的自然风压都为正值。1、自然风压矿井通风动力2.自然风压的特点（1）形成矿井自然风压的主要原因是矿井进、出风井两侧的空气柱重量差。不论有无机械通风，只要矿井进、出风井两侧存在空气柱重量差，就一定存在自然风压。（2）矿井自然风压的大小和方向，取决于矿井进、出风两侧空气柱的重量差的大小和方向。这个重量差，又受进、出风井两侧的空气柱的密度

5、和高度影响，而空气柱的密度取决于大气压力、空气温度和湿度。由于自然风压受上述因素的影响，所以自然风压的大小和方向会随季节变化，甚至昼夜之间也可能发生变化，单独用自然风压通风是不可靠的。因此《规程》规定，每一个生产矿井必须采用机械通风。1、自然风压矿井通风动力2.自然风压的特点（3）矿井自然风压与井深成正比，矿井自然风压与空气柱的密度成正比。因而与矿井空气大气压力成正比，与温度成反比（P24）。地面气温对自然风压的影响比较显著。地面气温与矿区地形、开拓方式、井深以及是否机械通风有关。一般来说，由于矿井出风侧气温常年变化不大，而浅井进风侧气温受地面气温变化影

6、响较大，深井进风流气温受地面气温变化的影响较小，所以矿井进、出风井井口的标高差越大，矿井越浅，矿井自然风压受地面气温变化的影响也越大，一年之内不但大小会变化，甚至方向也会发生变化；反之，深井自然风压一年之内大小虽有变化，但一般没有方向上的变化。1、自然风压矿井通风动力2.自然风压的特点（4）主要通风机工作对自然风压的大小和方向也有一定的影响。因为矿井主通风机的工作决定了矿井风流的主要流向，风流长期与围岩进行热交换，在进风井周围形成了冷却带，此时即使风机停转或通风系统改变，进、回风井筒之间仍然会存在气温差，从而仍在一段时间之内有自然风压起作用，有时甚至会干

7、扰主要通风机的正常工作，这在建井时期表现尤为明显，需要引起注意。1、自然风压二、自然风压的测定矿井通风动力生产矿井自然风压的测定方法有两种：直接测定法和间接测定法。1.直接测定法图4.2设密闭测定自然风压矿井在无通风机工作或通风机停止运转时，在总风流的适当地点设置临时隔断风流的密闭，将矿井风流严密遮断，而后用压差计测出密闭两侧的静压差，该静压差便是矿井的自然风压值。或将风硐中的闸门完全放下，然后由风机房水柱计直接读出矿井自然风压值，如图4.2所示。1、自然风压矿井通风动力图4.3利用闸门测定自然风压在生产矿井中，常用断流法直接测定矿井自然风压。如图4.3

8、所示，在通风机停止运转时，将风硐的闸门全部放下，然后由通风机房的U形水柱直接读出