模块3矿井通风阻力
第三章 矿井通风阻力汇总
第三章 矿井通风阻力矿井通风阻力：矿井风流流动过程中，在风流内部粘滞力和惯性力、井巷壁面的外部阻滞、障碍物的扰动作用下，部分机械能不可逆地转换为热能而引起的机械能损失。
或风流流动过程中的阻滞作用，称通风阻力。
分摩擦阻力和局部阻力。
§3—1 摩擦阻力一、摩擦阻力定律由于空气具有粘性，空气在流动过程中与井巷四周壁的摩擦以及空气分子之间的相互摩擦而产生的阻碍风流流动的阻力，称摩擦阻力。
摩擦阻力是矿井通风的重要参数。
风流在紊流状态下的摩擦阻力表达式为：h 摩＝α23Q SLU式中： h 摩—井巷的摩擦阻力，Pa ；L —井巷长度U —井巷断面周长，m 。
梯形U ＝4.16S ；三心拱：U ＝4.1S ；半园拱：U ＝3.84S 。
S —井巷断面，m 2；Q —井巷通过的风量，m 3/s ；α—井巷的摩擦阻力系数（又叫达西系数），α＝8λρ，与井巷的粗糙度（λ）、空气的密度（ρ）有关，见附表。
上式说明：当井巷通过的风量一定时，摩擦阻力与巷道的长度与断面的周长成正比，与断面的立方成反比；当井巷的参数一定时，通风阻力与井巷通过风量的平方成正比。
因此，当井巷变形，通风阻力很大时，采取扩充巷道断面来降低通风阻力往往是最佳措施；采取分区通风，避免风量过分集中，可取得良好的降阻效果。
对于一定的井巷，其参数在一定时期内是一定的，令R 摩＝α3SLU——称摩擦风阻，则上式为：h 摩＝R 摩Q 2必须注意：①h 摩是1立方米空气在流动过程中的能量损失，R 摩是风流流动的阻抗参数，取决于巷道特征；②h 摩＝R 摩Q 2，即井巷通过风量的变化而变化，R 摩＝αLU，对于特定的井巷是个定值，不随风量变化而变化。
二、降低摩擦阻力的措施1、扩大井巷断面，是降阻的主要措施；2、缩短风路，如密闭旧巷等；3、选用周边长较小的井巷断面；4、选用粗糙度小的材料支护；5、避免风量的过度集中等。
例：某梯形木支护巷道长为400m ，断面4.6m 2，通过的风量8m 3/s ，测得 h 摩＝39.2Pa ，求R 摩＝？α＝？若其他条件不变，通过的风量16m 3/s 时，h 摩＝？解：R 摩＝2O h 摩＝282.39＝0.6125α＝LU RS 3＝6.416.44006.46125.03⨯⨯＝0.0167 h 摩＝R 摩Q 2＝0.6125×162＝156.8 （Pa ）显然，风量增加1倍，阻力增加了4倍。
矿井通风阻力计算方法
矿井通风阻力之五兆芳芳创作第一节通风阻力产生的原因当空气沿井巷运动时，由于风骚的粘滞性和惯性以及井巷壁面等对风骚的阻滞、扰动作用而形成通风阻力，它是造成风骚能量损失的原因.井巷通风阻力可分为两类：摩擦阻力(也称为沿程阻力)和局部阻力.一、风骚流态（以管道流为例）同一流体在同一管道中流动时，不合的流速，会形成不合的流动状态.当流速较低时，流体质点互不稠浊，沿着与管轴平行的标的目的作层状运动，称为层流(或滞流).当流速较大时，流体质点的运动速度在大小和标的目的上都随时产生变更，成为相互稠浊的紊乱流动，称为紊流(或湍流).(下降风速的原因)(二)、巷道风速散布由于空气的粘性和井巷壁面摩擦影响，井巷断面上风速散布是不均匀的.在同一巷道断面上存在层流区和紊区，在贴近壁面处仍存在层流运动薄层，即层流区.在层流区以外，为紊流区.从巷壁向巷道轴心标的目的，风速逐渐增大，呈抛物线散布.巷壁愈滑腻，断面上风速散布愈均匀.第二节摩擦阻力与局部阻力的计较一、摩擦阻力风骚在井巷中作沿程流动时，由于流体层间的摩擦和流体与井巷壁面之间的摩擦所形成的阻力称为摩擦阻力(也叫沿程阻力).由流体力学可知，无论层流仍是紊流，以风骚压能损失（能量损失）来反应的摩擦阻力可用下式来计较：H f =λ×L/d×ρν2/2 paλ——摩擦阻力系数.L——风道长度，md——圆形风管直径，非圆形管用当量直径；ρ——空气密度，kg/m3ν2——断面平均风速，m/s；1、层流摩擦阻力：层流摩擦阻力与巷道中的平均流速的一次方成正比.因井下多为紊流，故不详细叙述.2、紊流摩擦阻力：对于紊流运动，井巷的摩擦阻力计较式为：H f =α×LU/S3×Q2=R f×Q2 paR f=α×LU/S3α——摩擦阻力系数，单位kgf·s2/m4或N·s2/m4，kgf·s2/m4=9.8N·s2/m4L、U——巷道长度、周长，单位m；S——巷道断面积，m2Q——风量，单位m/sR f——摩擦风阻，对于已给定的井巷，L，U，S都为已知数，故可把上式中的α，L，U，S 归结为一个参数R f，其单位为：kg/m7 或 N·s2/m83、井巷摩擦阻力计较办法新建矿井：查表得α→h f→ R f生产矿井：已测定的h f→ R f→α，再由α→ h f→ R f二、局部阻力由于井巷断面，标的目的变更以及分岔或汇合等原因，使均匀流动在局部地区受到影响而破坏，从而引起风骚速度场散布变更和产生涡流等，造成风骚的能量损失，这种阻力称为局部阻力. 由于局部阻力所产生风骚速度场散布的变更比较庞杂性，对局部阻力的计较一般采取经验公式.1、几种罕有的局部阻力产生的类型：（1）、突变紊流通过突变部分时，由于惯性作用，出现主流与边壁脱离的现象，在主流与边壁之间形成涡漩区，从而增加能量损失.（2）、突变主要是由于沿流动标的目的出现加速增压现象，在边壁邻近产生涡漩.因为压差的作用标的目的与流动标的目的相反，使边壁邻近，流速原本就小，趋于0，在这些地方主流与边壁面脱离，出现与主流相反的流动，面涡漩.（3）、转弯处流体质点在转弯处受到离心力作用，在外侧出现加速增压，出现涡漩.（4）、分岔与汇合上述的综合：局部阻力的产生主要是与涡漩区有关，涡漩区愈大，能量损失愈多，局部阻力愈大.二、局部阻力的计较不合类型的局部阻力计较公式根本一致，但系数取值不一样，在实际设计计较中，局部阻力取巷道摩擦总阻力的20%.第三节矿井通风阻力的计较步调一、阻力计较路线确定1、按照矿井通风骚程和风量大小，确定阻力最大和最小的路线.通风路线中，不得有人为增阻调风的通风设施.2、依照确定的阻力计较的路线，对各节点进行编号.二、数据收集1、计较各用风地点需风量及矿井总需风量，然后确定计较路线中各巷道通过风量.2、按照矿井实际情况，对计较路线中各巷道断面积、长度、周长、摩擦阻力系数进行取值.三、计较矿井通风阻力1、计较摩擦阻力H f =α×LU/S3×Q2 =R f×Q2 paR f=α×LU/S3α——摩擦阻力系数，单位kgf·s2/m4或N·s2/m4，kgf·s2/m4=9.8N·s2/ m4L、U——巷道长度、周长，单位m；S——巷道断面积，m2Q——风量，单位m/sR f——摩擦风阻，对于已给定的井巷，L，U，S都为已知数，故可把上式中的α，L，U，S 归结为一个参数R f，其单位为：kg/m7 或 N·s2/m82、计较局部阻力H L =0.2 H f3、计较矿井总阻力Ht = H f + H L + H Rat + H NH Rat——扇风机从属装置（风峒、扩散器等）的阻力，一般取20mmH N——矿井自然风压，我们公司矿井一般取10mm4、计较矿井等积孔A = 0.38Q/H t0.5Q——矿井总排风量，单位立方米/秒Ht——矿井总阻力，单位毫米水柱第四节下降矿井通风阻力措施下降矿井通风阻力，对包管矿井平安生产和提高经济效益都具有重要意义.一、下降井巷摩擦阻力措施1、减小摩擦阻力系数α.2、包管有足够大的井巷断面.在其它参数不变时，井巷断面扩大33%，Rf值可削减50%.3、选用周长较小的井巷.在井巷断面相同的条件下，圆形断面的周长最小，拱形断面次之，矩形，梯形断面的周长较大.4、削减巷道长度.5、避免巷道内风量过于集中.二、下降局部阻力措施局部阻力与ξ值成正比，与断面的平方成正比.因此，为下降局部阻力，应尽量避免井巷断面的突然扩大或突然缩小，断面大小悬殊的井巷，其连接处断面应逐突变更.尽可能避免井巷直角转弯或大于90°的转弯，主要巷道内不得随意停放车辆，堆积木料等.要增强矿井总回风道的维护和办理，对冒顶，片帮和积水处要实时处理.。
习题三 矿井通风阻力
习题三矿井通风阻力一、解释题1．层流与紊流答：流体具有层流和紊流两种流动状态，不同流态的速度分布和阻力损失各不相同。
作层流运动的物体，各质点互不干扰地沿着自己的流束运动。
作紊流运动的物体，各质点则相互混杂、碰撞，除沿流动方向运动外还有横向运动，它们的轨迹极其复杂。
雷诺通过试验指出，流体的流动状态与平均速度u有关系，平均速度大时层紊流状态，反之呈层流状态。
此外流动状态还与管道的直径d及流体的粘性有关。
这些因素的综合影响可用一个无量纲参数Re来表示，它叫雷诺数。
用它可以判定流体的运动状态是属于层流还是紊流。
Re=ud/v式中 u——平均速度，m/s；D——管道直径，m；v——流体运动粘性系数，m2/s。
公式表明，尽管流体类型、速度及管径不同，只要雷诺数相同其流态就应该一样。
也就是说，不管流体的速度、粘性及管径多大，只要知道雷诺数就可以确定流动状态。
由紊流运动变为层流运动的雷诺数称为临界雷诺数（流体力学中称下临界雷诺数），其值为2300。
空气是流体的一种，它遵守上述规律。
如想知道井巷中流动的空气究竟是紊流还是层流，可根据井巷风流的具体条件，用公式Re=ud/v进行计算就能够判断。
为便于分析，先把此公式改写为u=Rev/d，m/s。
假设梯形巷道断面面积为4m2，风流的运动粘性系数取v=15*10-6m2/s，以临界雷诺数2300和巷道等值直径d=4S/p代入公式u=Rev/d，即得该巷道风流在临界雷诺数时的速度。
其中巷道周边长p=4.16S，故u=Rev/d=S v4Re16.4=4410* 15*2300*16.46=0.018m/s计算说明，在4m2的巷道里，当风速大于0.018m/s时即属紊流风流。
大多数井巷面积与风流平均速度大于上述数值，因此井巷中风流几乎都是紊流状态。
虽然井巷里的空气主要是紊流，但在速度非常小的地方也可能出现层流。
例如空气在采空区中、岩石裂缝中、风墙和充填物的空隙中以及在矿仓里的矿石间渗流时多属层流状态运动。
3矿井通风阻力
3.2摩擦阻力 3.3局部阻力 3.4通风阻力定律 和特性
3.5通风阻力测量 3.6流体的相似理 论与应用
井巷通风阻力可分为两类：摩擦阻力(也称为 沿程阻力)和局部阻力。
一、风流流态
1、管道流
当流速较低时，流体质点互不混杂，沿着与管 轴平行的方向作层状运动，称为层流(或滞流)。
2 、摩擦风阻与阻力--摩擦阻力-- 摩擦阻力系 数-- 摩擦风阻--阻力计算--阻力测定
3 、局部风阻与阻力--局部阻力及计算--阻力 系数--局部风阻
4 、矿井总风阻与矿井等积孔--阻力特性--矿 井总风阻--矿井等积孔
5 、降低矿井通风阻力措施
6、通风阻力的测量
7、流体相似理论与应用
3.1风流的流动状态
3.1风流的流动状态
3 矿井通风阻力 3.1风流的流动状 态
3.2摩擦阻力 3.3局部阻力 3.4通风阻力定律 和特性
3.5通风阻力测量 3.6流体的相似理 论与应用
二、井巷断面上风速分布
（１）紊流脉动 风流中各点的流速、压力等物理参数随时间作不规则脉动
（２）时均速度 瞬时速度 vx 随时间τ的变化。其值虽然不断变化，但在一足够 长的时间段 T 内，流速 vx 总是围绕着某一平均值上下波动。
和特性
3.5通风阻力测量
v
3.6流体的相似理 论与应用
δ
vmax
1
平均风速：
v S
S vidS
式中： S vidS巷道通过风量Q。则：Q＝V ×S
3.1风流的流动状态
3 矿井通风阻力 3.1风流的流动状 态
3.2摩擦阻力 3.3局部阻力 3.4通风阻力定律 和特性
3.5通风阻力测量 3.6流体的相似理 论与应用
矿井通风阻力课件
某矿在生产过程中遇到了通风阻力大的问题，为了解决这一问题，该矿采取了多种措施，包括加强通 风设施的维护和保养、定期清理通风巷道、调整通风设备运行参数等。这些措施的实施有效地降低了 矿井通风阻力，提高了矿井的安全生产水平。
案例三：某矿通风阻力测定实践
总结词
通过科学的测定方法，准确测定矿井通 风阻力，为通风系统优化提供依据。
局部阻力影响因素
局部阻力的大小与风流在局部区域前的速度、局部区域的结构、尺寸等因素有关，因此在 实际计算中需要考虑这些因素对局部阻力的影响。
通风阻力测定方法
皮托管测定法
皮托管测定法是一种常用的测定 矿井通风阻力的方法，通过测量 风流在不同断面的压力差，结合
风流参数，计算出通风阻力。
压力计测定法
压力计测定法是通过在巷道内布置 一定数量的压力计，测量风流在不 同断面的压力值，从而计算出通风 阻力。
压差计测定法
压差计测定法是通过测量两个不同 断面之间的风流压力差值，结合风 流参数，计算出通风阻力。
03
矿井通风阻力降低措施
优化通风系统
01
02
03
合理布置通风设施
确保通风设施的位置和数 量合理，以减少风流在通 过时的阻力。
调整通风网络
通过调整风路的长度、断 面和角度，降低通风阻力 。
优化通风机配置
矿井通风阻力课 件
目录
• 矿井通风阻力概述 • 矿井通风阻力计算 • 矿井通风阻力降低措施 • 矿井通风阻力案例分析 • 矿井通风阻力研究展望
01
矿井通风阻力概述
矿井通风阻力的定义
矿井通风阻力是指风流在矿井巷道中 流动时，由于空气的黏性、巷道壁面 的粗糙度、巷道弯曲、断面变化等因 素造成的风流能量损失。
矿井通风阻力及风机静压、负压、全压【范本模板】
矿井通风压力、通风阻力及风机静压、全压、负压一、矿井通风压力 (ｍine ｖｅntilati ｏｎ pr ｅs ｓur ｅ）指矿井风流的压强，包括静压、动压和全压。
静压 空气分子之间或空气分子对风道壁施加的压力,不随方向而异。
静止的空气和流动的空气均有静压。
井巷或风筒中某点风流的静压与该点在深度上所处的位置和扇风机造成的压力有关。
按度量静压所选择的计量基准不同，有绝对静压和相对静压之分。
绝对静压是以真空状态的绝对零压为基准计量空气的静压，恒为正值。
相对静压是以当地大气压力为基准计量的空气静压,当其高于大气压时为正值，称正压;反之为负值，称负压。
动压 空气流动而产生的压力,恒为正值。
风流动压的计算式，式中Ｈu 为动压,Pa;u 为风速,m/ｓ；p 为空气密度,kg ／m ３。
全压 静压与动压之和,有绝对全压和相对全压之分。
风流中任一点的绝对全压Ｐｔ等于该点绝对静压P s 与动压Ｈu 相加,即Ｐt =Ｐs +H u .风流中任一点的相对全压H e 等于该点相对静压H s 与动压H u 的代数和,即H t =Ｈs +H ｕ。
抽出式通风风流的相对静压Ｈs 为负值.压力测定 绝对静压用水银气压计或空盒气压计测量。
相对全压、相对静压和动压用Ｕ形压差计、单管倾斜压差计或补偿式微压计与皮托管配合测量。
恒温压差计可测两点间的相对静压。
数字式精密气压计能测绝对静压和相对静压。
二、矿井通风阻力矿井通风阻力是指风流从进风井进入井下、通过井下巷道后从风井出来、再从风机排出沿途所遇到的阻力（也即需要风机克服的阻力），其值由下式计算：N v s jH h h h +-=阻式中：ｈ阻ｊ—矿井通风阻力，Ｐa;h s—风机入口静压(也称负压，若忽略静压管实际入口至风机入口处的沿程摩擦损失时，h s即为水柱计上的读数），Ｐa;ｈｖ—测静压断面的速压（也称动压），Pa;H N-矿井自然风压，Pa．三、风机的静压、全压及速压（动压）如下图所示：图中:2为风机,风机左侧１为风机吸风侧,风机右侧3为风机出风侧。
矿井安全通风阻力的影响因素及降阻措施
矿井安全通风阻力的影响因素及降阻措施摘要：从当前国内煤矿井下通风情况来看，整个通风系统主要包含有通风控制设施、通风动力及通风网络等部分。
通风网络主要指的是风流通过的煤矿井下所有的巷道，他们相互关联，属于较为复杂的网络系统。
通风动力主要是矿井风流在流动的过程中，整体的动力源泉，主要包含有自然风压、辅扇、主扇等动力源。
本文对矿井安全通风阻力的影响因素及降阻措施进行分析，以供参考。
关键词：矿井安全；通风阻力；影响因素；降阻措施引言当前国内很多煤矿已经进入到深部开采阶段，随着开采深度和范围的不断拓展，对煤矿通风阻力带来了较大的影响，需要针对性地降低通风阻力。
但是从当前井下通风实际来看，影响通风阻力的因素相对较多，很多煤矿并没有采取针对性、有效性的措施，影响到矿井通风效果。
因此，应降低煤矿矿井通风阻力。
1通风阻力测定矿井通风阻力通过基点气压计测定，测定时用2台通风阻力测定仪，其中1台布置在副斜井井口用以测定大气压;测定人员携带另外1台按照井下测量路线依次测定测点位置的气压、湿度、温度以及时间。
通过激光测距仪以及钢卷尺测量巷宽、巷高，并记录巷道支护类型及断面形状。
采用卷尺测定测量点间距。
采用风速表测量巷道内风量。
为提高通风测量精度，选择在检修班测量，此时井下采掘活动减少，不会给通风系统造成较大扰动、通风阻力基本保持稳定。
合理选择通风阻力测定路线，精准掌握通风阻力分布，优化优化措施制。
依据通风阻力测定相关标准并结合矿井井下生产情况、通风系统布置情况，选择最大阻力路线测定通风阻力，具体路线为:副斜井—轨道大巷—3101综采工作面—回风大巷—回风立井等。
对矿井通风系统阻力进行测定，有助于掌握井下通风系统阻力分布情况，确定井下通风系统路线中最大阻力分布；依据通风阻力分布情况，为后续精准降阻、降低通风系统能耗等工作开展提供指导。
现阶段矿井常用的通风阻力测定方法包括有气压计发、压差计法。
依据矿井通风系统具有系统复杂、巷道分布范围广等情况，结合矿井通风系统情况以及不同测量方法优缺点，具体选择采用精密气压计基点法对通风系统风阻进行测定。
矿井安全通风阻力的影响因素及降阻措施
矿井安全通风阻力的影响因素及降阻措施摘要：通风可降低矿井井下有害气体、粉尘等浓度，为井下作业人员提供新鲜空气，是井下采掘作业得以正常开展的基础。
通风风量在巷道内运移时，由于风流本身具有惯性以及粘滞性，同时巷道井壁会使风量产生一定的扰动、阻滞，给通风风流产生一定的通风阻力并导致通风风流能量损失。
降低矿井通风系统能量损失并提高矿井通风能力是矿井通风管理工作重点内容。
关键词：矿井安全；通风阻力；影响因素；降阻措施矿井安全通风阻力是影响矿井安全通风的一个重要因素。
根据对我国617对井口和1023个风井调查统计，矿井通风阻力属于中阻力和大阻力的占40%。
因此，对影响矿井安全通风阻力的因素及如何降低矿井安全通风阻力进行系统研究，对于实现矿井高效通风具有重要的普遍性借鉴意义。
1降低矿井安全通风阻力的重要性矿井安全通风阻力是影响矿井通风效果的重要因素，其大小直接影响矿井内空气的流通和质量，对于矿工的安全和健康产生重要影响。
降低矿井安全通风阻力的重要性包括以下几个方面：（1）提高矿工安全和健康保障水平。
矿井安全通风阻力大会导致矿井内气体流通不畅，容易造成有毒有害气体积聚、扬尘沉积等安全隐患，严重时甚至会引发火灾、爆炸等事故。
降低通风阻力，可以保证矿井内空气流通畅通，降低有毒有害气体积聚、扬尘沉积等安全隐患，提高矿工的安全和健康保障水平。
（2）提高矿井采矿效率。
矿井安全通风阻力大会导致通风不畅，氧气不足，从而影响采矿效率。
降低通风阻力，可以提高矿井内氧气含量，保证矿工的生产效率。
（3）减少能源消耗。
矿井安全通风阻力大会导致通风系统需要消耗更多的能源来维持通风效果，增加能源消耗和生产成本。
降低通风阻力，可以降低通风系统的能源消耗，减少生产成本。
（4）保护环境。
矿井安全通风阻力大会导致矿井排放的废气污染环境，影响周围居民的生活质量。
降低通风阻力，可以减少矿井排放的废气量，保护环境。
2矿井安全通风阻力产生的原因（1）矿井通风摩擦阻力产生的原因。
矿井通风阻力测定结果
矿井通风阻力测定结果矿井通风阻力是指空气在矿井中流动时所遇到的阻力，它是矿井通风系统设计和运行的重要参数之一。
准确测定矿井通风阻力对于保障矿井安全生产和提高通风效果具有重要意义。
本文将对矿井通风阻力测定结果进行分析和讨论。
一、矿井通风阻力的意义矿井通风阻力是指矿井内空气流动过程中所遇到的各种阻力的综合效应。
它通常由矿井巷道的摩擦阻力、挡风墙的阻力、支架和矿石堆积的阻力等多个因素组成。
准确测定矿井通风阻力可以帮助矿井通风系统的设计者合理确定风机的参数和布置，保证矿井内的空气流动畅通，从而保障矿井的安全生产。
二、矿井通风阻力测定方法为了准确测定矿井通风阻力，通常采用测压法和测风量法两种方法。
1. 测压法：该方法需要在矿井内设置多个压力测点，通过测量巷道内的压力差来计算通风阻力。
测压法适用于巷道断面较小、流速较高的情况，但需要在矿井内多个位置设置测点，操作较为复杂。
2. 测风量法：该方法通过测量矿井进风口和出风口处的风量差来计算通风阻力。
测风量法适用于巷道断面较大、流速较低的情况，操作较为简便。
测风量法通常采用流量计或测风仪器进行测量，可以准确获得通风阻力的数值。
三、矿井通风阻力测定结果分析根据实际测定，矿井通风阻力的数值通常与矿井的巷道形状、支架类型、矿石堆积情况等因素有关。
其中，巷道形状对通风阻力的影响较大。
巷道的断面形状越规则，通风阻力越小；反之，通风阻力越大。
因此，在矿井设计和施工过程中，应尽可能选择规则的巷道形状，以减小通风阻力。
支架的类型和矿石堆积情况也会对通风阻力产生影响。
支架的类型不同，通风阻力也会不同。
一般而言，密闭式支架的通风阻力较小，而散乱填充物的通风阻力较大。
矿石堆积情况对通风阻力的影响主要体现在矿石的堆积密度和堆积高度上。
堆积密度越大、堆积高度越高，通风阻力越大。
四、矿井通风阻力测定结果的应用矿井通风阻力测定结果可以用于矿井通风系统的设计和运行中。
根据通风阻力的测定结果，可以合理确定风机的参数和布置，保证矿井内的空气流动畅通。
矿井通风阻力
h局＝ 2 v 2 h局
＝
2S 2 Q2,
，Pa Pa
二、局部阻力系数与风阻
（一）局部阻力系数 大量实验研究表明，紊流局部阻力系数主要取决于 局部阻力物的形状，而边壁的粗糙程度为次要因素。 由于产生局部阻力的过程非常复杂，所以系数一 般由实验求得，计算局部阻力时查表附录二即可。 （二）局部风阻R局 R局＝ 2S 2 ， Kg/m7或 Ns 2 / m 8 （三）局部阻力定律
雷诺数
Re=
vd
Re≤2300 为层流 Re>2300 为紊流
当流速很小、管径很细、流体的运动粘度较大时，流 体呈层流运动，反之，为紊流流动。 非圆形管道的雷诺判别系数 （三）井巷中风流的流动状态 《规程》规定，井巷中最低允许风速为0.15m/s,而井下巷 道的风速都远远大于上述数值，所以井巷风流的流动状 态都是紊流，只有风速很小的漏风风流，才有可能出现 层流。
A 1.19 Q h
m2
m2
或
A
1.19 R
公式表明，如果矿井的通风阻力h相同，等积孔A大 的矿井，风量Q必大，表示通风容易；等积孔A小的矿井， 风量Q必小，表示通风困难。所以，矿井等积孔能够反 映不同矿井或同一矿井不同时期通风技术管理水平。同 时，也可以评判矿井通风设计是否经济。
表3-1 矿井通风难易程度的分级标准 通风阻力 等级 大阻力矿 通风 难易程度 困 难 风阻R
煤科院抚顺分院提出，根据煤炭产量及瓦斯等级确定 的矿井通风难易程度的分级标准。
低瓦斯矿井
年产量 Mt/a
高瓦斯矿井
A的最小 R的最大
值 （m2） 值 Ns 2 / m 8
A的最小 R的最大
值（m2） 值Ns 2 / m8
矿井通风阻力
矿井通风阻力矿井通风阻力的大小是选择通风设备的主要依据，所以，在选择矿井主要通风机之前，必须首先计算通风总阻力。
矿井井巷风流一般都处于紊流状态，设计依据摩擦阻力定律分段计算井巷风阻。
由于各生产时期通风线路与通风距离的不同，其通风阻力也不同，设计分矿井通风容易时期与通风困难时期计算全矿井通风阻力及通风等积孔。
根据通风线路的长短确定矿井通风容易和困难时期。
通风容易时期为南一采区首采工作面时期，通风困难时期为南一采区距进回风井距离最长的一个采煤工作面时期(见开拓图)局部阻力参照经验按井巷摩擦阻力的10%计。
巷道摩擦阻力计算公式为摩擦阻力定律：h f ＝ R f × Q 2 ＝ (αLU/S 3)×Q 2 (公式4.15) 式中：h f —— 井巷摩擦阻力，Pa ；R f —— 井巷摩擦风阻，千缪(kμ)； Q —— 井巷单位时间过风量，m³/s ； α —— 井巷摩擦阻力系数,kg/m 3； L —— 井巷长度，m ； U —— 井巷净断面周长，m ； V ——风速，m/s ；S —— 井巷净断面积，m 2；1．各时期最大通风阻力线路的确定通风阻力最大线路一般是通过风量最大，线路最长的一条通路。
2．通风阻力计算(1)矿井自然风压矿井自然风压是借助于自然因素而产生的的促使空气流动的能量，矿井自然风压的大小，主要取决于矿井进回风侧空气的温度差和矿井深度。
由《煤矿设计规范》可知：矿井进、出风井井口的标高差在150m 以下，井深均小于400m 时可不计算自然风压，本设计虽进、出风井井口的标高基本相同，但井深大于500多米，所以需要考虑自然风压。
利用平均密度法计算矿井自然风压。
h n ＝ (21-ρ21-Z －32-ρZ 2-3 －43-ρZ 3-4) × g (公式4.16)式中：h n —— 自然风压，Pa ；21-ρ、32-ρ、43-ρ — 分别为图中1、2、3点间的空气密度，kg/m³21-Z 、32-Z 、43-Z — 分别为图中1、2、3点间的高差(见图4-12) 则冬季自然风压为： h n 冬 ＝ [ 0.5×(1.23 + 1.29)×588－0.5×(1.29 + 1.25) ×68－0.5×(1.22 + 1.25)×520]× 9.8＝120.74 Pa则夏季自然风压为：h n夏＝[ 0.5×(1.18 +1.24) ×588－0.5×(1.24 + 1.22)×68－0.5×(1.187 +1.22) ×520]× 9.8＝ -305.6 Pa本矿井冬、夏季各点空气密度如表4-11。
模块三：矿井通风阻力
（四）降低井巷摩擦阻力的措施
降低井巷摩擦阻力的目的：
井巷通风阻力是引起风压损失的主要根源，因此降低井 巷通风阻力，特别是降低摩擦阻力就能用较少的风压消耗 而通过较多的风量。许多原来是阻力大，通风困难的矿井， 经降低阻力后即变为阻力小、通风容易的矿井。 根据hfr＝(α LU/S3)Q2的关系式可以看出，保证一定风
Vd Vd Re
式中，ν——运动粘性系数，m2/s。
雷诺数
雷诺数小，意味着流体流动时各质点间的粘性 力占主要地位，流体各质点平行于管路内壁有规则 地流动，呈层流流动状态。 雷诺数大，意味着惯性力占主要地位，流体呈 紊流（也称湍流）流动状态，一般管道的雷诺数 Re<2300为层流状态； Re=2300～4000为过渡状态； Re>4000为紊流状态； Re>10000为完全紊流状态。
由于局部阻力是风流在局部阻力地点发生剧烈的冲击而
产生的，故降低局部阻力的措施主要是：
1）在容易发生局部阻力的地点，应尽量减少局部风阻
值ξ值。如采用斜线形或圆弧形连接断面不同的巷道。巷道 转弯时，转角β愈小愈好。
（四）降低局部阻力的措施
2）尽量减少产生局部阻力的条件，如不用或少用直径 很小的铁筒风桥，避免在主要巷道内任意停放矿车、堆积
例：某巷道的断面S＝2.5m2，周界U＝6.58m，风流的ν＝
14.4×10－6m2/s，试计算出风流开始出现紊流时的平均风速？ 解：当风流开始出现紊流时，则其Re＝2000，当完全紊流 时， Re＝10000，因此：
ReU 2000 6.58 14.4 106 V 0.19m / s 4S 4 2.5 ReU 10000 6.58 14.4 106 V 0.95m / s 4S 4 2.5
矿井通风阻力计算方法
矿井通风阻力第一节通风阻力产生的原因当空气沿井巷运动时，由于风流的粘滞性和惯性以及井巷壁面等对风流的阻滞、扰动作用而形成通风阻力，它是造成风流能量损失的原因。
井巷通风阻力可分为两类：摩擦阻力(也称为沿程阻力)和局部阻力。
一、风流流态（以管道流为例）同一流体在同一管道中流动时，不同的流速，会形成不同的流动状态。
当流速较低时，流体质点互不混杂，沿着与管轴平行的方向作层状运动，称为层流(或滞流)。
当流速较大时，流体质点的运动速度在大小和方向上都随时发生变化，成为互相混杂的紊乱流动，称为紊流(或湍流)。
(降低风速的原因)(二)、巷道风速分布由于空气的粘性和井巷壁面摩擦影响，井巷断面上风速分布是不均匀的。
在同一巷道断面上存在层流区和紊区，在贴近壁面处仍存在层流运动薄层，即层流区。
在层流区以外，为紊流区。
从巷壁向巷道轴心方向，风速逐渐增大，呈抛物线分布。
巷壁愈光滑，断面上风速分布愈均匀。
第二节摩擦阻力与局部阻力的计算一、摩擦阻力风流在井巷中作沿程流动时，由于流体层间的摩擦和流体与井巷壁面之间的摩擦所形成的阻力称为摩擦阻力(也叫沿程阻力)。
由流体力学可知，无论层流还是紊流，以风流压能损失（能量损失）来反映的摩擦阻力可用下式来计算：H f =λ×L/d×ρν2/2 paλ——摩擦阻力系数。
L——风道长度，md——圆形风管直径，非圆形管用当量直径；ρ——空气密度，kg/m3ν2——断面平均风速，m/s；1、层流摩擦阻力：层流摩擦阻力与巷道中的平均流速的一次方成正比。
因井下多为紊流，故不详细叙述。
2、紊流摩擦阻力：对于紊流运动，井巷的摩擦阻力计算式为：H f =α×LU/S3×Q2 =R f×Q2 paR f=α×LU/S3α——摩擦阻力系数，单位kgf·s2/m4或N·s2/m4，kgf·s2/m4=9.8N·s2/m4 L、U——巷道长度、周长，单位m；S——巷道断面积，m2Q——风量，单位m/sR f——摩擦风阻，对于已给定的井巷，L，U，S都为已知数，故可把上式中的α，L，U，S 归结为一个参数R f，其单位为：kg/m7 或 N·s2/m83、井巷摩擦阻力计算方法新建矿井：查表得α→ h f→ R f生产矿井：已测定的h f→ R f→α，再由α→ h f→ R f二、局部阻力由于井巷断面，方向变化以及分岔或汇合等原因，使均匀流动在局部地区受到影响而破坏，从而引起风流速度场分布变化和产生涡流等，造成风流的能量损失，这种阻力称为局部阻力。
矿井通风课程作业
种类型，我国煤矿目前仍广泛使用风表。
根据测量风速的范围不同，风表又可分为( m／s)风表、( m／s)风表和( m／s)风表3种。
15、测量井巷中平均风速的方法按风表在井巷中的移动方式分，有和；按测量人员的工作姿势分有侧身法和法。
侧身法是指的方法。
16、为了测风准确起见，在同一断面测风次数不应少于次，每次测量结果的误差不应超过％，符合要求者，取其平均值作为测量结果，否则须重测。
三、判断题(正确的打“√”，错误的打“×”)1．氧气浓度降低到10％～12％时，人在短时间内将会死亡。
( )2．在井下也要注意氮气窒息事故。
( )3．人体需要不断地吸进氧气，呼出二氧化碳，所以说二氧化碳是无毒的。
( )4．硫化氢中毒的明显特点是：嘴唇桃红色，两颊有红斑点。
( )5．二氧化硫对眼睛和呼吸器官有强烈的刺激作用，所以矿工们称它为“瞎眼气体”。
( ) 6．从对有害气体的密度、毒性和爆炸性的统计分析中可以看出：一般来说，矿井空气中密度较小的气体多具有爆炸性，密度较大的多具有毒性。
( )7．测定不同的气体必须使用不同的检定管。
( )8．根据冬暖夏凉的现象可知，矿井里冬天的气温比夏天的气温高。
( )9．手摇湿度计中的干温度计与我们通常使用的温度计并没有区别。
( )10．压力和温度相同的干空气比湿空气轻。
( )11．在同一井巷风流断面上各点的风流速度是不相等的，靠井巷四周的风速等于零。
( ) 12．在同一井巷风流断面上各点的风流速度是不相等的，通常所说的风速是指平均风速而言。
( )13．高速风表可以用来测量低风速，低速风表不能用来测量高风速。
( )四、选择题(将正确答案的编号填入空格中)1．若下列几种气体集中在巷道的话，应在巷道顶板附近检测的气体是；应在巷道底板附近检测的气体是。
(1)CH4，C02(2)CH4，H2 (3)C02，S02 (4)S02，H22．《规程》规定：生产矿井采掘工作面的空气温度不得超过℃；机电设备硐室的空气温度不得超过℃。
矿井通风与安全(03井巷通风阻力) 2
第三节 局部风阻和阻力
在风流运动过程中，由于井巷边壁条件的变化，风流在局部地区受到局部阻 力物（如巷道断面突然变化，风流分叉与交汇，断面堵塞等）的影响和破坏， 引起风流流速大小、方向和分布的突然变化，导致风流本身产生很强的冲击，
形成极为紊乱的涡流，造成风流能量损失，这种均匀稳定风流经过某些局部
地点所造成的附加的能量损失，就叫做局部阻力。
第二节 摩擦风阻和阻力
Rf＝f ( ρ,ε,S,U,L) 。在正常条件下当某一段井巷中的空气密度ρ一般变化不大 时，可将R f 看作是反映井巷几何特征的参数。
则得到紊流状态下井巷的摩擦阻力计算式写为：
hf Rf Q2
此式就是完全紊流(进入阻力平方区)下的摩擦阻力定律。即在完全紊流情
况下的摩擦阻力定律。当巷道风阻一定时，摩擦阻力与风量的平方成正比。
1.2 0.025 1.25 0.026 1.2
Ns2／m4
LU L4.6 S 0.026 1000 11.77 0.598 Ns 2 /m8 3 3 3 S S 8 2 1200 h f R f Q 2 0.598 239 .2 Pa 60
用下式来计算：
L v2 hf · d 2 Pa
λ－无因次系数，即沿程阻力系数，通过实验求得；d—圆形风管直径，非圆 形管用当量直径。 1、流动阻力系数——尼古拉兹实验结果 实际流体在流动过程中，沿程能量损失一方面（内因）取决于粘滞力和惯 性力的比值，用雷诺数Re 来衡量；另一方面（外因）是固体壁面对流体流动 的阻碍作用，故沿程能量损失又与管道长度、断面形状及大小、壁面粗糙度 有关。
图 纵口径Δ与摩擦阻力系数α关系曲线
第二节 摩擦风阻和阻力
3 井巷通风阻力(通风安全)
当空气沿井巷运动时，由于风流的粘滞性和惯 性以及井巷壁面等对风流的阻滞、扰动作用而 形成通风阻力，它是造成风流能量损失的原因。 井巷通风阻力可分为两类：摩擦阻力(也称沿 程阻力)和局部阻力本章将讨论通风阻力产生 的原因、计算方法以及降低通风阻力的措施， 这是进行矿井通风设计、加强通风管理和改善 通风状况的技术基础。
2 v1 v2 2 h R P1 P2 1 2 g m1 Z1 g m2 Z 2 2 2
其中：右侧的第二项为动压差，通过测定１、２两断面的风速、大气
压、干湿球温度，即可计算出它们的值。第一项和第三项之和称
为势能差，需通过实际测定。 1）布置方式及连接方法
4vS Re U
v——井巷断面上的平均风速，m／a； v——空气的运动粘性系数，通常取 15×10-6m2／s; S——井巷断面积，m2; U——井巷断面周长，m。
对于不同形状的井巷断面，其周长与断 面积的关系，可用下式表示：
U C S
式中 C——断面形状系数： 梯形C＝4.16， 三心拱C＝3.85, 半圆拱C＝3.90
三、井巷摩擦阻力计算方法
在进行新矿井(或新采区)的通风设计时，需要 计算井巷的摩擦阻力，即按所设计的井巷长 度、净断面积、周长、支护形式和要求通过 的风量，用查表法确定该井巷的摩族阻力系 数，然后计算出该井巷的摩族阻力。
四、生产矿井一段巷道阻力测定
1、压差计法 用压差计法测定通风阻力的实质是测量风流两点间的 势能差和动压差，计算出两测点间的通阻力。
α与纵口径Δ的关系（ Δ=l/do ）
(二)摩擦风阻Rf：
对于已给定的井巷，L、U、S都为已知数，故可把 α、L、U、S归结为一个参数Rf
《矿井通风阻力》课件
欢迎来到《矿井通风阻力》PPT课件，本次分享将深入探讨矿井通风阻力的定 义、分类、影响因素、计算方法、控制措施和应用。让我们一起享受这段知 识之旅！
什么是矿井通风阻力？
矿井通风阻力是指空气在矿井内流动时所遇到的阻力。
矿井通风阻力的分类
表观风阻力
由于风道的形状和尺寸，使空气受到的阻力。
2 风量法
通过测量单位时间内进出矿井的风量来计算阻力。
3 风力法
通过测量单位时间内风 通风系统
优化风道布置和风道 尺寸，减少风道阻力。
增加风筒压力
提高风筒压力，增强 空气流动能力，降低 风道阻力。
减少风道局部 阻力
把风道弯道和阻流板 设计得更顺畅，减少 摩擦风阻力。
适当增加风机 速度
提高风机转速，增加 风力，克服风道阻力。
矿井通风阻力的应用
1
矿井通风系统的设计和优化
通过充分了解矿井通风阻力的影响因素，设计高效且经济的通风系统。
2
安全生产的保障
合理控制矿井通风阻力，确保矿工在相对安全的环境中作业。
惯性风阻力
由于空气加速和减速时产生的阻力。
摩擦风阻力
由于空气与风道内壁之间的摩擦而产生的阻力。
增压风阻力
由于矿井中矿石或岩层的压力引起的阻力。
矿井通风阻力的影响因素
• 风道形式和风道面积 • 矿井采空区 • 通风设备 • 煤层厚度和倾角
矿井通风阻力的计算方法
1 风压法
通过测量矿井内外的风压差来计算阻力。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
A 1.19 Q
m2
h
或
A 1 .19
m2
R
公式表明，如果矿井的通风阻力h相同，等积孔A大
的矿井，风量Q必大，表示通风容易；等积孔A小的矿井，
风量Q必小，表示通风困难。所以，矿井等积孔能够反
映不同矿井或同一矿井不同时期通风技术管理水平。同
时，也可以评判矿井通可风编设辑p计pt 是否经济。
15
表3-1 矿井通风难易程度的分级标准
通风阻力 等级
大阻力矿
中阻力矿 小阻力矿
通风 难易程度 困难
中等 容易
风阻R
Ns2 /m8
＞1.42 1.42～0.35 ＜0.35
等积孔A
（m2) ＜1
1～2 ＞2
必须指出，表3-1所列衡量矿井通风难易程度的等积
孔值，是1873年缪尔格根据当时的生产情况提出的，一
直沿用至今。由于现代化矿井开采规模、开采方法、机
一、局部阻力的成因与计算
（一）局部阻力种类和产生地点
局部阻力分为：突变类可型编辑和pp渐t 变类型两种
6
（图3-5 巷道的突变与渐变类型）
a、c、e、g属于突变类型, b、d、f、h属于渐变类型。
可编辑ppt
7
局部阻力的地点：
1、巷道断面的突然扩大与缩小（如采区车场、井口、 调节风窗、风桥、风硐等）；
（二）摩擦风阻
R摩=
L U
S3 ,
Kg/m7或 Ns2 /m8
（三）摩擦阻力定律可编辑h摩pp=t R摩Q2，Pa
5
3-1-2 局部阻力
在风流运动过程中，由于井巷边壁条件的变化，风流在局 部地区受到局部阻力物（如巷道断面突然变化，风流分叉与 交汇，断面堵塞等）的影响和破坏，引起风流流速大小、方 向和分布的突然变化，导致风流本身产生很强的冲击，形成 极为紊乱的涡流，造成风流能量损失，这种均匀稳定风流经 过某些局部地点所造成的附加的能量损失，就叫做局部阻力。
非圆形管道的雷诺判别系数 （三）井巷中风流的流动状态
Re= 4 vS
U
《规程》规定，井巷中最低允许风速为0.15m/s,而井下巷
道的风速都远远大于上述数值，所以井巷风流的流动状
态都是紊流，只有风速很小的漏风风流，才有可能出现
层流。
可编辑ppt
3
二、摩擦阻力 井下风流沿井巷或管道流动时，由于空气的粘性，受 到井巷壁面的限制，造成空气分子之间相互摩擦（内摩擦） 以及空气与井巷或管道周壁间的摩擦，从而产生阻力，称 这种阻力为摩擦阻力。
可编辑ppt
1
3-1-1 摩擦阻力
一、风流的流动状态 （一）层流和紊流
层流：指流体各层的质点相互不混合，呈流束状， 为有秩序地流动，各流束的质点没有能量交换。
紊流：紊流和层流相反，流体质点在流动过程中有 强烈混合和相互碰撞，质点之间有能量交换，
（二）流动状态的判别 1883年英国物理学家雷诺通过实验证明：流体的
由于产生局部阻力的过程非常复杂，所以系数一 般由实验求得，计算局部阻力时查表附录二即可。
（二）局部风阻R局
R局＝
2S 2
， Kg/m7或
Ns2 /m8
（三）局部阻力定律
h局＝R局Q2
可编辑ppt
9
在一般情况下，由于井巷内的风流速压较小，所产
生的局部阻力也较小，井下所有的局部阻力之和只占矿 井总阻力的10％～20％左右。故在通风设计中，一般只 对摩擦阻力进行计算，对局部阻力不作详细计算，而按 经验估算。
可编辑ppt
10
3-1-3 矿井通风阻力
一、矿井通风阻力定律 1、层流状态下的通风阻力定律
h阻＝RQ，Pa
2、紊流状态下的通风阻力定律
h阻＝RQ2 ，Pa
R——井巷风阻，Kg/m7或 Ns2 /m8
可编辑ppt
11
R是由井巷中通风阻力物的种类、几何尺寸和壁面粗糙
程度等因素决定的，反映井巷的固有特性。当通过井巷的 风量一定时，井巷通风阻力与风阻成正比， 因此，风阻值 大的井巷其通风阻力也大，反之，风阻值小的通风阻力也 小。可见，井巷风阻值的大小标志着通风难易程度，风阻 大时通风困难，风阻小时通风容易。所以，在矿井通风中 把井巷风阻值的大小作为判别矿井通风难易程度的一个重 要指标。
R矿
h矿
Q
2 矿
，
R矿——矿井总风阻，Kg/m7或 Ns2 /m8表示矿井通风
的难易程度，是评价矿井通风系统经济性的一个重要指
标，也是衡量一个矿井通风安全管理水平的重要尺度。
h矿——矿井总阻力，Pa Q矿——矿井总风量，m3/s。
可编辑ppt
14
三、矿井等积孔
为了更形象、更具体、更直观地衡量矿井通风难易 程度，矿井通风学上用一个假想的、并与矿井风阻值 相当的孔的面积作为评价矿井通风难易程度，这个假 想孔的面积就叫做矿井等积孔。
械化程度和通风能力等较以前有很大的发展和提高，表
中的标准对大型矿井已经不能适应
可编辑ppt
16
煤科院抚顺分院提出，根据煤炭产量及瓦斯等级确定 的矿井通风难易程度的分级标准。
将紊流通风阻力定律h阻＝RQ2绘制成曲线，这条曲线
就叫做该井巷阻力特性曲线。
可编辑ppt
12
（图3-7 井巷阻力特性曲线）
平面坐标系中为一条二次抛物线 ，曲线越陡、曲率
越大，井巷风阻越大，通风越困难。反之，曲线越缓，
通风越容易。
可编辑ppt
13
二、矿井总风阻 对于一个确定的矿井通风网路，其总风阻值就叫做 矿井总风阻。
流动状态取决于管道的平均流速、管道的直径和流 体的运动粘性系数。这三个因素的综合影响可用一 个无因次参数来表示，可编这辑p个pt 无因次参数叫雷诺数。 2
vd 雷诺数 Re=
Re≤2300 为层流 Re>2300 为紊流
当流速很小、管径很细、流体的运动粘度较大时，流 体呈层流运动，反之，为紊流流动。
2、巷道的各种拐弯（如各类车场、大巷、采区巷道、 工作面巷道等）；
3、各类巷道的交叉、交汇（如井底车场、中部车场） 等等
（二）局部阻力计算
h局＝
2
v2
，Pa
h局＝2S 2Q2 Nhomakorabea,
Pa
可编辑ppt
8
二、局部阻力系数与风阻 （一）局部阻力系数
大量实验研究表明，紊流局部阻力系数主要取决于 局部阻力物的形状，而边壁的粗糙程度为次要因素。
（一）层流状态下井巷摩擦阻力
h摩
2
LU2 S3
Q
——空气的动力粘性系数，Pa.s；
Q——井巷风量，可编m辑3/ppst；
4
（二）紊流状态下的摩擦阻力
h摩
LUQ2， S3
Pa
——井巷的摩擦阻力系数，Kg/m3或 Ns 2/m4；
三、摩擦阻力系数与摩擦风阻
（一）摩擦阻力系数
确定 方法有查表和实测两种方法。