矿井通风总结

第一章矿井空气

1地面空气进入矿井以后即称为矿井空气。地面空气：O2 20.96% N2 79.0% CO2 0.04% 2矿井空气的主要成分（生成）及基本性质

物理变化：气体混入-CH4,CO2,H2S等气体从地层涌出到井下空气中，固体混入-岩尘，煤尘和其他杂尘浮游于空气中。气象变化-温度、气压和温度的变化引起井下空气的体积和浓度变化

化学变化：物质的缓慢氧化、爆破工作、火区氧化和人员呼吸

3新鲜空气：井巷中用风地点以前、受污染程度较轻的进风巷道内的空气，其成分与地面大气基本相同。

4污浊空气：通过用风地点以后、受污染程度较重的回风巷道内的空气。

A．氧气(O2)矿井空气中氧浓度降低的主要原因有：人员呼吸；煤岩和其他有机物的缓慢氧化；煤炭自燃；瓦斯、煤尘爆炸；此外，煤岩和生产过程中产生的各种有害气体，也使空气中的氧浓度相对降低。

B．二氧化碳(CO2)矿井空气中二氧化碳的主要来源是：煤和有机物的氧化；人员呼吸；碳酸性岩石分解；炸药爆破；煤炭自燃；瓦斯、煤尘爆炸等。

C．氮气(N2)矿井空气中氮气主要来源是：井下爆破和生物的腐烂，有些煤岩层中也有氮气涌出,灭火为注氮。

4矿井空气主要成分的质量（浓度）标准

采掘工作面进风流中的氧气浓度不得低于20％；二氧化碳浓度不得超过0.5％；总回风流中不得超过0.75％；当采掘工作面风流中二氧化碳浓度达到1.5％或采区、•采掘工作面回风道风流中二氧化碳浓度超过1.5％时，必须停工处理。

《规程》规定CO最高允许浓度为0.0024%。

CH4 ：可燃3%--16%

CO：可燃，13%-75%可以爆炸。0.0024%

H2S：臭鸡蛋味，0.0001%可嗅，剧毒，可燃，4.3%-45.5%可以爆炸。0.00066%

NO2：刺激性，易溶，会中毒。 0.00025%

SO2：0.0005%可嗅，有刺激性，0.05%致命。 0.0005%

NH3：易溶，浓度30%时会爆炸，有刺激性作用。 0.004%

H2：可自然，4%-74%可以爆炸。

7矿井气候：矿井空气的温度、湿度和流速三个参数的综合作用状态，他们的不同组合便构成了不同的矿井气候条件。

人体散热主要是通过人体皮肤表面与外界的对流、辐射和汗液蒸发这三种基本形式进行的。对流散热取决于周围空气的温度和流速；辐射散热主要取决于环境温度；蒸发散热取决于周围空气的相对湿度和流速。

8衡量矿井气候条件的指标干球温度湿球温度等效温度同感温度卡他度在相同气温（干球温度）下，若湿球温度较低，则相对湿度较小；反之，若湿球温度与空气气温想接近，则相对湿度较大。

9矿井气候条件的安全标准

我国现行评价矿井气候条件的指标是干球温度。1982年国务院颁布的《矿山安全条例》第53条规定，矿井空气最高容许干球温度为28℃。采掘工作面温度低于26℃，机电硐室低于30℃

第二章 矿井空气流动基本理论

1压力（压强）空气的压力也称为空气的静压，用符号P 表示。

)2

1(322mv n p = 矿井常用压强单位：Pa Mpa mmHg mmH20 mmbar bar atm (标准大气压)等。 换算关系：1 atm = 760 mmHg = 1013.25 mmbar = 101325 Pa １mmbar = 100 Pa = 10.2 mmH20,

１mmHg = 13.6mmH20 = 133.32 Pa

2温度 T=273.15+t

3湿度表示空气中所含水蒸汽量的多少或潮湿程度。表示空气湿度的方法：绝对湿度、相对温度和含湿量三种

A 绝对湿度：每立方米空气中所含水蒸汽的质量叫空气的绝对湿度。ρv=Mv/V kg/m3 在一定的温度和压力下，单位体积空气所能容纳水蒸汽量是有极限的，超过这一极限值，多余的水蒸汽就会凝结出来。这种含有极限值水蒸汽的湿空气叫饱和空气，这时水蒸气分压力叫饱和水蒸气压力，Ps ，其所含的水蒸汽量叫饱和湿度ρs 。

B 、相对湿度

单位体积空气中实际含有的水蒸汽量（ρv ）与其同温度下的饱和水蒸汽含量（ρs ）之比称为空气的相对湿度

ϕ＝ ρv ／ ρs

反映空气中所含水蒸汽量接近饱和的程度。

ϕ愈小 空气愈干爆，ϕ＝０ 为干空气；

ϕ愈大 空气愈潮湿，ϕ＝１为饱和空气。

不饱和空气温度下降，其相对湿度增大，冷却到ϕ=1时的温度称为露点

露点：将不饱和空气冷却时，随着温度逐渐下降，相对湿度逐渐增大，当达到100％时，此时的温度称为露点。

C 含湿量

含有1kg 干空气的湿空气中所含水蒸汽的质量（kg ）称为空气的含湿量。d= ρv ／ρd, ρv= Ps/461T

ρd=(P-ϕPs)/287T

故： d=0.622

ϕPs/(P--ϕPs) 4密度

ρ=M/V

湿空气的密度：

5比容 ρν1

= 重度 g ργ=

6静压能—静压:由分子热运动理论可知，无论空气是处于静止还是流动状态，空气的分子无时无刻不再做无秩序的热运动。这种由分子热运动产生的分子动能的一部分转化的能够对外做工的机械能叫做静压能，撞击到器壁就有了力的效应，这种单位面积上力的效应称为静

压力，简称静压，用P 表示,单位：N/m 2,即Pa 。在矿井通风中，二者相同，数值大小相等。

7特点:①无论静止还是流动都具有静压力；②风流中任意一点的静压各向同值，且垂直于作用面；③风流静压的大小（可测）反映了单位体积风流所具有的的能够对外做功静压能多少。

)1(003484.0378.0273P P t P s ϕρ-=+

8压力的两种测算基准:

绝对压力：以真空为测算零点而测得的压力称之为绝对压力，用P 表示。

相对压力:以当地当时同标高的大气压力为测算基准测得的压力称之为相对压力，即表压力，用h 表示。 h=P-P 0

绝对静压只能为正，相对压力分为正压和负压，压入式通风h 为正，抽出式为负。 9动能—动压:当空气流动时，除了位能和静压能外，还有空气定向运动的动能，用E V 表示，其动能所转化显现的压力叫做动压或称速压，用h 表示

动压计算:设某点i 的空气密度为ρi ，其定向运动的流速亦即风速为v i ，则单位体积空气所具有的动能为E vi ： E vi = ρi v i 2

10特点:①只有做定向流动的空气才具有动压，因此动压具有方向性。

②动压总是大于零。

③在同一流动面上，由于风速分布的不均匀性，各点风速不相等，所以其动压值不等。 ④某断面动压即为该断面平均风速计算值。

11风流点压力:根据压力的两种计算基准，静压又分绝对静压（P ）和相对静压（h ），同理，全压也分为绝对全压（P t ）和相对全压（h t ）。

12正压通风：用送风机压头克服风道阻力使炉膛内保持正压的通风方式。压入式通风相对全压为正，称之为正压通风，抽出式相反。

13能量方程:

①连续性方程: 当可压缩流体：s1=s2 不可压缩流体:Q=ViSi

②单位质量流体能量方程

③单位体积流体能量方程

14皮托管

A+相对全压 b-相对静压 a+b 动压

例 1、 在某一通风井巷中，测得1、2两断面的绝对静压分别为101324.7 Pa 和101858 Pa ，若S1=S2，两断面间的高差Z1-Z2=100米，巷道中ρm12=1.2kg/m3，求：1、2两断面间的通风阻力，并判断风流方向。

解：假设风流方向1→2，列能量方程：

=（101324.7－101858）＋0＋100×9.81×1.2 = 643.9 J/m3。 ()t L Z +-+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=212

2212211R Z g 2v 2v P P 1n n L ρρ()Lt Z +-+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+-=212

221m 21R Z g 2v 2v P P L ρ2

121ln ln lnP lnP =n ρρ--()()t 2m21m122212121R H +g g 2v 2v P P h Z Z ρρρρ-+⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛-+-≈()()m122122

212121R12g 2v 2v P P h ρρρZ Z -+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+-=