《通風(fēng)安全學(xué)》第三章井巷通風(fēng)阻力

1、通通 風(fēng)風(fēng) 安安 全全 學(xué)學(xué)第三章第三章 井巷通風(fēng)阻力井巷通風(fēng)阻力河南工程學(xué)院河南工程學(xué)院安全工程學(xué)院安全工程學(xué)院 空氣的物理性質(zhì)：溫度、密度（比容）、重度(重率)、濕度(絕對(duì)濕度、相對(duì)濕度、含濕量)、壓力（壓強(qiáng)）、粘性、焓； 風(fēng)流的點(diǎn)壓力及其相互關(guān)系； 礦井通風(fēng)能量方程(空氣流動(dòng)連續(xù)性方程、單位質(zhì)量流量能量方程、單位體積流量能量方程)及通風(fēng)能量（壓力）坡度線。 上一章所講的主要內(nèi)容本章的主要內(nèi)容： 井巷斷面的風(fēng)速分布，摩擦阻力系數(shù)、摩擦風(fēng)阻及阻力計(jì)算，尼古拉茲實(shí)驗(yàn)，礦井局部阻力系數(shù)、局部風(fēng)阻與阻力，礦井總風(fēng)阻與等積孔、降低礦井通風(fēng)阻力的措施。第三章第三章 井巷通風(fēng)阻力井巷通風(fēng)阻力第一節(jié) 井巷

2、斷面上的風(fēng)速分布第二節(jié) 摩擦風(fēng)阻與阻力第三節(jié) 局部風(fēng)阻與阻力第四節(jié) 礦井總風(fēng)阻與礦井等積孔第五節(jié) 降低礦井通風(fēng)阻力的措施第三章第三章 井巷通風(fēng)阻力井巷通風(fēng)阻力 當(dāng)空氣沿井巷運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于風(fēng)流的粘滯性和慣性以及井巷壁面等對(duì)風(fēng)流的阻滯、擾動(dòng)作用而形成通風(fēng)阻力，它是造成風(fēng)流能量損失的原因。 井巷通風(fēng)阻力可分為兩類：摩擦阻力(也稱為沿程阻力)和局部阻力。第三章第三章 井巷通風(fēng)阻力井巷通風(fēng)阻力一、風(fēng)流流態(tài) 1 1、管道流、管道流 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)。當(dāng)流速較低時(shí)，流體質(zhì)點(diǎn)互不混雜，沿著與管軸平行的方向作層狀運(yùn)動(dòng)，稱為層流(或滯流)。當(dāng)流速較大時(shí)，流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度

3、在大小和方向上都隨時(shí)發(fā)生變化，成為互相混雜的紊亂流動(dòng)，稱為紊流(或湍流)。 （1）雷諾數(shù)ReRe 式中：平均流速v、管道直徑d和流體的運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)，當(dāng)空氣溫度為150 時(shí)， 其值為14.4x10-6m2/s。 VdRe 第一節(jié)第一節(jié) 井巷斷面上風(fēng)速分布井巷斷面上風(fēng)速分布雷諾實(shí)驗(yàn)示意圖雷諾實(shí)驗(yàn)示意圖實(shí)驗(yàn)表明： Re2320 層流（下臨界雷諾數(shù)） Re4000 紊流（上臨界雷諾數(shù)） 中間為過(guò)渡區(qū)。 實(shí)際工程計(jì)算中，為簡(jiǎn)便起見(jiàn)，通常用Re=2300來(lái)判斷管路流動(dòng)的流態(tài)。 Re2300 層流， Re2300 紊流（）當(dāng)量直徑（）當(dāng)量直徑 對(duì)于非圓形斷面的井巷，Re數(shù)中的管道直徑d應(yīng)以井巷斷面的當(dāng)量直徑

4、de來(lái)表示： 因此，非圓形斷面井巷的雷諾數(shù)可用下式表示： 對(duì)于不同形狀的井巷斷面，其周長(zhǎng)U與斷面積S的關(guān)系，可用下式表示： 式中：C斷面形狀系數(shù)：梯形C=4.16；三心拱C=4.10；半圓拱C=3.84；圓形拱C=3.54 。 SCU UVSRe4USde4第一節(jié)第一節(jié) 井巷斷面上風(fēng)速分布井巷斷面上風(fēng)速分布例：某梯形巷道，采用工字鋼支護(hù)，斷面S=9m2，巷道中風(fēng)量為Q=240m3/min，試判別風(fēng)流流態(tài)。 解：故巷道中風(fēng)流為紊流。例：巷道條件同前，求相應(yīng)于Re2300時(shí)的層流臨界風(fēng)速。 解：規(guī)程規(guī)定，井巷中最低允許風(fēng)速為0.15m/s，由此可見(jiàn)，礦井內(nèi)所有通風(fēng)井巷中的風(fēng)流均呈紊流狀態(tài)。只有在采

5、區(qū)冒落帶，煤巖柱裂隙中的漏風(fēng)風(fēng)流才有可能出現(xiàn)層流狀態(tài)，用孔隙介質(zhì)流來(lái)判斷。 6Re2300 4.16 3 15 100.012/44 9uvVm ss 2300846153164101544446.SCQUVSRe第一節(jié)第一節(jié) 井巷斷面上風(fēng)速分布井巷斷面上風(fēng)速分布2、孔隙介質(zhì)流 在采空區(qū)和煤層等多孔介質(zhì)中風(fēng)流的流態(tài)判別準(zhǔn)數(shù)為： 式中：K冒落帶滲流系數(shù)，m2；l濾流帶粗糙度系數(shù)，m。 層流，Re0.25；紊流，Re2.5；過(guò)渡流 0.25Re，砂粒凸起高度幾乎全暴露在紊流核，砂粒凸起高度幾乎全暴露在紊流核心中，故心中，故ReRe對(duì)對(duì)值的影響極小值的影響極小，略去不計(jì)，相對(duì)糙度成為，略去不計(jì)，相對(duì)

6、糙度成為的唯的唯一影響因素。故在該區(qū)段，一影響因素。故在該區(qū)段，與與ReRe無(wú)關(guān)，而只與相對(duì)糙度有關(guān)。無(wú)關(guān)，而只與相對(duì)糙度有關(guān)。摩擦阻力與流速平方成正比，故稱為阻力平方區(qū)，摩擦阻力與流速平方成正比，故稱為阻力平方區(qū)，尼古拉茲公式：尼古拉茲公式：區(qū)區(qū)層流區(qū)層流區(qū)。當(dāng)。當(dāng)ReRe2320(2320(即即lgRelgRe3.36)3.36)時(shí)，不論管道粗糙度時(shí)，不論管道粗糙度如何，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果都集中分布于直線如何，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果都集中分布于直線上。這表明上。這表明與相對(duì)糙度與相對(duì)糙度/r/r無(wú)關(guān)，只與無(wú)關(guān)，只與ReRe有關(guān)，且有關(guān)，且=64/=64/ReRe。與相對(duì)粗糙度無(wú)關(guān)與相對(duì)粗糙度無(wú)關(guān)區(qū)區(qū)過(guò)渡流區(qū)過(guò)

7、渡流區(qū)。23202320ReRe4000(4000(即即3.36lg3.36lgReRe3.6)3.6)，在，在此區(qū)間內(nèi)，不同相對(duì)糙度的管內(nèi)流體的流態(tài)由層流轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪?。此區(qū)間內(nèi)，不同相對(duì)糙度的管內(nèi)流體的流態(tài)由層流轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪?。所有的?shí)驗(yàn)點(diǎn)幾乎都集中在線段所有的實(shí)驗(yàn)點(diǎn)幾乎都集中在線段上。上。隨隨ReRe增大而增大，與相增大而增大，與相對(duì)糙度無(wú)明顯關(guān)系。對(duì)糙度無(wú)明顯關(guān)系。區(qū)水力光滑管區(qū)。在此區(qū)段內(nèi)，管內(nèi)流動(dòng)雖然都已處于紊流狀態(tài)(Re4000)，但在一定的雷諾數(shù)下，當(dāng)層流邊層的厚度大于管道的絕對(duì)糙度（稱為水力光滑管）時(shí)，其實(shí)驗(yàn)點(diǎn)均集中在直線上，表明與仍然無(wú)關(guān)，而只與Re有關(guān)。隨著Re的增大，相對(duì)糙度大

8、的管道，實(shí)驗(yàn)點(diǎn)在較低Re時(shí)就偏離直線，而相對(duì)糙度小的管道要在Re較大時(shí)才偏離直線。結(jié)結(jié)論論分分析析I區(qū)2lg274. 11 r尼古拉茲實(shí)驗(yàn)?zāi)峁爬潓?shí)驗(yàn)2 2層流摩擦阻力層流摩擦阻力 當(dāng)流體在圓形管道中作層流流動(dòng)時(shí)，從理論上可以導(dǎo)出摩擦阻力計(jì)算式： = 可得圓管層流時(shí)的沿程阻力系數(shù)： 古拉茲實(shí)驗(yàn)所得到的層流時(shí)與Re的關(guān)系，與理論分析得到的關(guān)系完全相同，理論與實(shí)驗(yàn)的正確性得到相互的驗(yàn)證。 層流摩擦阻力和平均流速的一次方成正比。V322dLhf VdRe 2V 642 dLRehf Re64第二節(jié)第二節(jié) 摩擦風(fēng)阻與阻力摩擦風(fēng)阻與阻力3 3、紊流摩擦阻力、紊流摩擦阻力 對(duì)于紊流運(yùn)動(dòng)，=f (Re，/r

9、)，關(guān)系比較復(fù)雜。用當(dāng)量直徑de=4S/U代替d，代入阻力通式，則得到紊流狀態(tài)下井巷的摩擦阻力計(jì)算式：2322882QSLUvSLUvdLhf第二節(jié)第二節(jié) 摩擦風(fēng)阻與阻力摩擦風(fēng)阻與阻力8二、摩擦阻力系數(shù)與摩擦風(fēng)阻1摩擦阻力系數(shù) 礦井中大多數(shù)通風(fēng)井巷風(fēng)流的Re值已進(jìn)入阻力平方區(qū)，值只與相對(duì)糙度有關(guān)，對(duì)于幾何尺寸和支護(hù)已定型的井巷，相對(duì)糙度一定，則可視為定值；在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下空氣密度=1.2kg/m3。 對(duì)上式， 令： 稱為摩擦阻力系數(shù)，單位為 kg/m3 或 N.s2/m4。82.10第二節(jié)第二節(jié) 摩擦風(fēng)阻與阻力摩擦風(fēng)阻與阻力823QSLUhf82.10二、摩擦阻力系數(shù)與摩擦風(fēng)阻1摩擦阻力系數(shù)則得到

10、紊流狀態(tài)下井巷的摩擦阻力計(jì)算式寫(xiě)為： 標(biāo)準(zhǔn)摩擦阻力系數(shù)： 通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)和實(shí)測(cè)所得的、在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（0=1.2kg/m3）條件下的井巷的摩擦阻力系數(shù)，即所謂標(biāo)準(zhǔn)值0值，當(dāng)井巷中空氣密度1.2kg/m3時(shí)，其值應(yīng)進(jìn)行修正：= 0 /1.223QSLUhf2.10第二節(jié)第二節(jié) 摩擦風(fēng)阻與阻力摩擦風(fēng)阻與阻力第二節(jié)第二節(jié) 摩擦風(fēng)阻與阻力摩擦風(fēng)阻與阻力系數(shù)影響因素系數(shù)影響因素 對(duì)于砌碹、錨噴巷道對(duì)于砌碹、錨噴巷道只考慮橫斷面上方向相對(duì)粗糙度；只考慮橫斷面上方向相對(duì)粗糙度；對(duì)于木棚、工字鋼、對(duì)于木棚、工字鋼、U U型棚等還要考慮縱口徑型棚等還要考慮縱口徑=l/d=l/d0 0ld0工字鋼支架在巷道中流動(dòng)狀態(tài)工

11、字鋼支架在巷道中流動(dòng)狀態(tài)隨隨變化實(shí)驗(yàn)曲線變化實(shí)驗(yàn)曲線2 2摩擦風(fēng)阻摩擦風(fēng)阻R Rf f 對(duì)于已給定的井巷，L、U、S都為已知數(shù)，故可把上式中的、L、U、S 歸結(jié)為一個(gè)參數(shù)Rf： Rf 稱為巷道的摩擦風(fēng)阻，其單位為：kg/m7 或 N.s2/m8。 Rff ( ,S,U,L) 。在正常條件下當(dāng)某一段井巷中的空氣密度一般變化不大時(shí)，可將Rf 看作是反映井巷幾何特征的參數(shù)。則得到紊流狀態(tài)下井巷的摩擦阻力計(jì)算式寫(xiě)為： 此式就是完全紊流(進(jìn)入阻力平方區(qū))下的摩擦阻力定律。3SLURf2QRhff第二節(jié)第二節(jié) 摩擦風(fēng)阻與阻力摩擦風(fēng)阻與阻力Rf與與hf區(qū)別：區(qū)別： Rf是風(fēng)流流動(dòng)的阻抗參是風(fēng)流流動(dòng)的阻抗參數(shù)

12、；數(shù)； hf是流動(dòng)過(guò)程能量損失。是流動(dòng)過(guò)程能量損失。三、井巷摩擦阻力計(jì)算方法三、井巷摩擦阻力計(jì)算方法新建礦井： 查表得查表得0 0計(jì)算計(jì)算 計(jì)算計(jì)算R Rf f 計(jì)算計(jì)算h hf f 計(jì)算總阻力損失計(jì)算總阻力損失選擇通風(fēng)設(shè)備選擇通風(fēng)設(shè)備生產(chǎn)礦井：生產(chǎn)礦井： 測(cè)得測(cè)得h hf f 計(jì)算計(jì)算R Rf f 計(jì)算計(jì)算 計(jì)算計(jì)算0 0 指導(dǎo)生產(chǎn)指導(dǎo)生產(chǎn)第二節(jié)第二節(jié) 摩擦風(fēng)阻與阻力摩擦風(fēng)阻與阻力例題3-3某設(shè)計(jì)巷道為梯形斷面，S=8m2，L=1000m，采用工字鋼棚支護(hù)，支架截面高度d0=14cm，縱口徑=5，計(jì)劃通過(guò)風(fēng)量Q=1200m3/min，預(yù)計(jì)巷道中空氣密度=1.25kg/m3，求該段巷道的通風(fēng)阻

13、力。解 根據(jù)所給的d0、S值，由附錄4附表4-4查得: 0 =284.21040.88=0.025Ns2/m4則：巷道實(shí)際摩擦阻力系數(shù) Ns2m4巷道摩擦風(fēng)阻巷道摩擦阻力026. 02 . 125. 1025. 02 . 10Ns2/m8 0.598877.111000026. 06 . 4333SSLSLURfPaQRhff2 .239601200598.022井巷摩擦阻力計(jì)算例題井巷摩擦阻力計(jì)算例題 煤礦安全規(guī)程(2011)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

14、測(cè)定的相關(guān)規(guī)定礦井通風(fēng)阻力測(cè)定的相關(guān)規(guī)定 由于井巷斷面、方向變化以及分岔或匯合等原因，使均勻流動(dòng)在局部地區(qū)受到影響而破壞，從而引起風(fēng)流速度場(chǎng)分布變化和產(chǎn)生渦流等，造成風(fēng)流的能量損失，這種阻力稱為局部阻力。 由于局部阻力所產(chǎn)生風(fēng)流速度場(chǎng)分布的變化比較復(fù)雜性，對(duì)局部阻力的計(jì)算一般采用經(jīng)驗(yàn)公式。第三節(jié)第三節(jié) 局部風(fēng)阻與阻力局部風(fēng)阻與阻力一、局部阻力及其計(jì)算一、局部阻力及其計(jì)算 和摩擦阻力類似，局部阻力hl一般也用動(dòng)壓的倍數(shù)來(lái)表示： 式中：局部阻力系數(shù)，無(wú)因次。 計(jì)算局部阻力，關(guān)鍵是局部阻力系數(shù)確定，因v=Q/S,當(dāng)確定后，便可用: 22vhl222QShl第三節(jié)第三節(jié) 局部風(fēng)阻與阻力局部風(fēng)阻與阻力幾

15、種常見(jiàn)的局部阻力產(chǎn)生的類型：、突變 紊流通過(guò)突變部分時(shí)，由于慣性作用，出現(xiàn)主流與邊壁脫離的現(xiàn)象，在主流與邊壁之間形成渦漩區(qū)，從而增加能量損失。第三節(jié)第三節(jié) 局部風(fēng)阻與阻力局部風(fēng)阻與阻力幾種常見(jiàn)的局部阻力產(chǎn)生的類型：、漸變 漸擴(kuò)段主要是由于沿流動(dòng)方向出現(xiàn)減速增壓現(xiàn)象，在邊壁附近產(chǎn)生渦漩。因?yàn)?V hv p ，壓差的作用方向與流動(dòng)方向相反，使邊壁附近，流速本來(lái)就小，趨于0, 在這些地方主流與邊壁面脫離，出現(xiàn)與主流相反的流動(dòng)、渦漩。 第三節(jié)第三節(jié) 局部風(fēng)阻與阻力局部風(fēng)阻與阻力、轉(zhuǎn)彎處 流體質(zhì)點(diǎn)在轉(zhuǎn)彎處受到離心力作用，在外側(cè)出現(xiàn)減速增壓，出現(xiàn)渦漩。、分岔與會(huì)合分岔與會(huì)合是突變、漸變、轉(zhuǎn)彎三種情形的綜合

16、。 所以，局部阻力的產(chǎn)生主要是與渦漩區(qū)有關(guān)，渦漩區(qū)愈大，能量損失愈多，局部阻力愈大。第三節(jié)第三節(jié) 局部風(fēng)阻與阻力局部風(fēng)阻與阻力二、局部阻力系數(shù)和局部風(fēng)阻二、局部阻力系數(shù)和局部風(fēng)阻(一) 局部阻力系數(shù) 紊流局部阻力系數(shù)一般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。1突然擴(kuò)大 或式中： v1、v2分別為小斷面和大斷面的平均流速，m/s； S1、S2分別為小斷面和大斷面的面積，m； m空氣平均密度，kg/m3。對(duì)于粗糙度較大的井巷，可進(jìn)行修正 2211211222122211QSvvSShl2222222222122221QSvvSShl01.01第三節(jié)第三節(jié) 局部風(fēng)阻與阻力局部風(fēng)阻與

17、阻力2 2突然縮小突然縮小 對(duì)應(yīng)于小斷面的動(dòng)壓 ，值可按下式計(jì)算： 222v1215 .0SS013.01第三節(jié)第三節(jié) 局部風(fēng)阻與阻力局部風(fēng)阻與阻力3 3逐漸擴(kuò)大逐漸擴(kuò)大 逐漸擴(kuò)大的局部阻力比突然擴(kuò)大小得多，其能量損失可認(rèn)為由摩擦損失和擴(kuò)張損失兩部分組成。 當(dāng)20時(shí)，漸擴(kuò)段的局部阻力系數(shù)可用下式求算：式中 風(fēng)道的摩擦阻力系數(shù)，Ns2/m4； n風(fēng)道大、小斷面積之比，即21； 擴(kuò)張角。 2211sin112sinnn第三節(jié)第三節(jié) 局部風(fēng)阻與阻力局部風(fēng)阻與阻力4 4轉(zhuǎn)彎轉(zhuǎn)彎 巷道轉(zhuǎn)彎時(shí)的局部阻力系數(shù)(考慮巷道粗糙程度)可按下式計(jì)算：當(dāng)巷高與巷寬之比H/b=0.21.0 時(shí)， 當(dāng) H/b=12.5

18、時(shí) 式中 0 假定邊壁完全光滑時(shí)，90轉(zhuǎn)彎的局部阻力系數(shù)，其值見(jiàn)表3-3-1； 巷道的摩擦阻力系數(shù)，N.s2/m4； 巷道轉(zhuǎn)彎角度影響系數(shù)，見(jiàn)表3-3-2。Hb280bH65.035.01280第三節(jié)第三節(jié) 局部風(fēng)阻與阻力局部風(fēng)阻與阻力5 5風(fēng)流分叉與匯合風(fēng)流分叉與匯合1) 風(fēng)流分叉 典型的分叉巷道如圖所示，12段的局部阻力hl2和13段的局部阻力hl3分別用下式計(jì)算：23331213122vvvKhlcos22221212122vvvvKhlcos23123第三節(jié)第三節(jié) 局部風(fēng)阻與阻力局部風(fēng)阻與阻力5 5風(fēng)流分叉與匯合風(fēng)流分叉與匯合2) 風(fēng)流匯合 如圖所示，13段和23段的局部阻力hl3、h

19、l23分別按下式計(jì)算： 式中：式中：233223222vvvKhl22321131coscosvQQvQQ12233213122vvvKhl第三節(jié)第三節(jié) 局部風(fēng)阻與阻力局部風(fēng)阻與阻力( (二二) ) 局部風(fēng)阻局部風(fēng)阻在局部阻力計(jì)算式中，令 ， 則有： 式中Rl稱為局部風(fēng)阻，其單位為N.s2/m8或kg/m7。 此式表明，在紊流條件下局部阻力也與風(fēng)量的平方成正比。2QRhlllRS22第三節(jié)第三節(jié) 局部風(fēng)阻與阻力局部風(fēng)阻與阻力一、井巷阻力特性一、井巷阻力特性 在紊流條件下，摩擦阻力和局部阻力均與風(fēng)量的平方成正比。故可寫(xiě)成一般形式：hRQ2 Pa 。 對(duì)于特定井巷，R為定值。用縱坐標(biāo)表示通風(fēng)阻力(

20、或壓力)，橫坐標(biāo)表示通過(guò)風(fēng)量，當(dāng)風(fēng)阻為R時(shí)，則每一風(fēng)量Qi值，便有一阻力hi值與之對(duì)應(yīng)，根據(jù)坐標(biāo)點(diǎn)（Qi,hi）即可畫(huà)出一條拋物線，如圖所示。這條曲線就叫該井巷的阻力特性曲線。風(fēng)阻 R R 越大，曲線越陡。QhR第四節(jié)第四節(jié) 礦井總風(fēng)阻與礦井等積孔礦井總風(fēng)阻與礦井等積孔二、礦井總風(fēng)阻二、礦井總風(fēng)阻 從入風(fēng)井口到主要通風(fēng)機(jī)入口，把順序連接的各段井巷的通風(fēng)阻力累加起來(lái)，就得到礦井通風(fēng)總阻力hRm，這就是井巷通風(fēng)阻力的疊加原則。 已知礦井通風(fēng)總阻力hRm和礦井總風(fēng)量Q，即可求得礦井總風(fēng)阻： N.s2/m8 Rm是反映礦井通風(fēng)難易程度的一個(gè)指標(biāo)。Rm越大，礦井通風(fēng)越困難；2QhRRmm第四節(jié)第四節(jié) 礦

21、井總風(fēng)阻與礦井等積孔礦井總風(fēng)阻與礦井等積孔三、礦井等積孔三、礦井等積孔 我國(guó)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(wú)限空間有一薄壁，在薄壁上開(kāi)一面積為A(m2)的孔口。當(dāng)孔口通過(guò)的風(fēng)量等于礦井風(fēng)量，且孔口兩側(cè)的風(fēng)壓差等于礦井通風(fēng)阻力時(shí)，則孔口面積 A 稱為該礦井的等積孔。AIIIP2,v2P1,v1第四節(jié)第四節(jié) 礦井總風(fēng)阻與礦井等積孔礦井總風(fēng)阻與礦井等積孔設(shè)風(fēng)流從設(shè)風(fēng)流從IIIIII，且無(wú)能量損失，且無(wú)能量損失， 則有：則有：得：得：風(fēng)流收縮處斷面面積風(fēng)流收縮處斷面面積A A2 2與孔口面積與孔口面積A A之比稱為之比稱為收縮系數(shù)收縮系數(shù)，由水，由水力學(xué)可知，一般力學(xué)可知，一般

22、=0.65=0.65，故，故A A2 2=0.65=0.65A A。則。則v v2 2Q/AQ/A2 2=Q/0.65=Q/0.65A A，代入上式后并整理得：代入上式后并整理得：22221122vPvPRmRmhvhvPP/2 ,222221RmhQA/265. 0第四節(jié)第四節(jié) 礦井總風(fēng)阻與礦井等積孔礦井總風(fēng)阻與礦井等積孔取=1.2kg/m3，則： 因Rm=hm2， 故有第四節(jié)第四節(jié) 礦井總風(fēng)阻與礦井等積孔礦井總風(fēng)阻與礦井等積孔R(shí)mhQA19. 1mRA19.1A是是Rm的函數(shù)，的函數(shù)，故可以表示礦井故可以表示礦井通風(fēng)的難易程度通風(fēng)的難易程度。 礦井等積孔分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)： 歐州共同體提出：礦井產(chǎn)量

23、T150萬(wàn)t/a的礦井，必須滿足A5m2；礦井產(chǎn)量T在60150萬(wàn)t/a的礦井，必須滿足A在45m2；礦井產(chǎn)量T60萬(wàn)t/a的礦井，必須滿足A在34m2。 美國(guó)規(guī)定：低瓦斯礦井：A=2540英尺2(2.323.72m2)；高瓦斯礦井：A=4090英尺2(3.728.36m2)。 我國(guó)按等積孔大小確定礦井通風(fēng)難易程度的標(biāo)準(zhǔn)為：A1m2，通風(fēng)困難；1m2A2m2,通風(fēng)中等；A2m2，通風(fēng)容易。 第四節(jié)第四節(jié) 礦井總風(fēng)阻與礦井等積孔礦井總風(fēng)阻與礦井等積孔對(duì)于多風(fēng)井通風(fēng)系統(tǒng)，應(yīng)根據(jù)各風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的通風(fēng)阻力hRi和風(fēng)量Qi，按風(fēng)量加權(quán)平均求出全礦井總阻力：式中n為風(fēng)機(jī)臺(tái)數(shù)。hRm意義是全礦井各系統(tǒng)平均m3空

24、氣所消耗能量。多風(fēng)井系統(tǒng)的礦井等級(jí)孔A計(jì)算式：niiniiRiRmQQhh11)()(19.112/31iRininiiQhQA第四節(jié)第四節(jié) 礦井總風(fēng)阻與礦井等積孔礦井總風(fēng)阻與礦井等積孔例題：某礦井為中央式通風(fēng)系統(tǒng)，測(cè)得礦井通風(fēng)總阻力hRm=2800Pa，礦井總風(fēng)量Q=70m3/s，求礦井總風(fēng)阻Rm和等積孔A，評(píng)價(jià)其通風(fēng)難易程度。解 對(duì)照表3-4-1可知，該礦通風(fēng)難易程度屬中等。8222/571. 070/2800/mNsQhRmRm257. 1571. 0/19. 1/19. 1mRAm完全依據(jù)表完全依據(jù)表3-4-1所列指標(biāo)衡量礦所列指標(biāo)衡量礦井通風(fēng)難易程度是否合適？其他井通風(fēng)難易程度是否合

25、適？其他衡量指標(biāo)有哪些？衡量指標(biāo)有哪些？ 第四節(jié)第四節(jié) 礦井總風(fēng)阻與礦井等積孔礦井總風(fēng)阻與礦井等積孔例例7 7：某對(duì)角式通風(fēng)礦井，東風(fēng)井的阻力：某對(duì)角式通風(fēng)礦井，東風(fēng)井的阻力h hR1R1=280=280* *9.81Pa9.81Pa，風(fēng)，風(fēng)量量Q1=80mQ1=80m3 3/s/s；西風(fēng)井的阻力；西風(fēng)井的阻力h hR2R2=100=100* *9.81Pa9.81Pa，風(fēng)量，風(fēng)量Q2=60mQ2=60m3 3/s/s；求礦井總等級(jí)孔。；求礦井總等級(jí)孔。解解 3/20.5113/21.19()(8060)1.192809.81 801009.81603.73nniRiiiiAQh Q第四節(jié)第四

26、節(jié) 礦井總風(fēng)阻與礦井等積孔礦井總風(fēng)阻與礦井等積孔 一般來(lái)說(shuō)，如果礦井等積孔較大，風(fēng)量足夠，漏風(fēng)不大，而且礦井調(diào)風(fēng)比較容易，應(yīng)屬通風(fēng)容易礦井。 雖然礦井等積孔較大，如果礦井調(diào)風(fēng)困難，應(yīng)屬通風(fēng)困難礦井。 雖然礦井等積孔較小，若主要通風(fēng)機(jī)能力大、礦井供風(fēng)量足，且調(diào)風(fēng)容易，也屬通風(fēng)容易礦井。 對(duì)調(diào)風(fēng)難易狀況相同的礦井，一般來(lái)講，礦井等積孔大的礦井比等積孔小的礦井通風(fēng)容易。 對(duì)等積孔接近的不同礦井，一般來(lái)講，調(diào)風(fēng)容易的礦井比調(diào)風(fēng)困難的礦井通風(fēng)容易。 關(guān)于礦井通風(fēng)難易程度確定的幾點(diǎn)說(shuō)明關(guān)于礦井通風(fēng)難易程度確定的幾點(diǎn)說(shuō)明 礦井通風(fēng)系統(tǒng)的阻力如何測(cè)定？礦井通風(fēng)系統(tǒng)的阻力如何測(cè)定？ 需要哪些儀器儀表？需要哪些儀

27、器儀表？ 礦井通風(fēng)系統(tǒng)的阻力如何計(jì)算（測(cè)定）？礦井通風(fēng)系統(tǒng)的阻力如何計(jì)算（測(cè)定）？見(jiàn)教材第十五章第二節(jié)，見(jiàn)教材第十五章第二節(jié)，P346。 降低礦井通風(fēng)阻力，對(duì)保證礦井安全生產(chǎn)和提高經(jīng)濟(jì)效益具有重要意一、降低井巷摩擦阻力措施 1減小摩擦阻力系數(shù)。 2保證有足夠大的井巷斷面。在其它參數(shù)不變時(shí)，井巷斷面擴(kuò)大33%，Rf值可減少50%。 3選用周長(zhǎng)較小的井巷。在井巷斷面相同的條件下，圓形斷面的周長(zhǎng)最小，拱形斷面次之，矩形、梯形斷面的周長(zhǎng)較大。 4減少巷道長(zhǎng)度。 5避免巷道內(nèi)風(fēng)量過(guò)于集中。第五節(jié)第五節(jié) 降低礦井通風(fēng)阻力措施降低礦井通風(fēng)阻力措施例題：某礦總回風(fēng)巷L(fēng)2000m，S8m2，通過(guò)風(fēng)量Q50m3/

28、s，工字鋼支護(hù)梯形斷面，0.0188Ns2/m4，主要通風(fēng)機(jī)的總效率60%，求： 為克服這段阻力，一年要耗多少度電？ 若巷道用砼砌碹支護(hù)三心斷面，求電年電耗（0.00417Ns2/m4）。第五節(jié)第五節(jié) 降低礦井通風(fēng)阻力措施降低礦井通風(fēng)阻力措施解： 8233864. 08816. 420000188. 0mNsSLURrPaQRhrr216050864. 022kwQhNr1806 . 010005021601000kwhNW4105 .1552436018024360第五節(jié)第五節(jié) 降低礦井通風(fēng)阻力措施降低礦井通風(fēng)阻力措施解：（2） 8233177. 08810. 4200000417. 0mNsSLURrPaQRhrr44350177. 022kwQhNr9 .366 . 0100050