第六章矿井通风
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第二节矿井通风压力和通风阻力
• 1. 点压力
空气的点压力可以用绝对压力和相对压力来表示。 – 1) 绝对压力：某点的绝对压力是以真空为基准，以“0”压为起算点
所计量的压力，所以，绝对压力总是正值，其单位通常用帕（Pa） 表示。通常说的大气压力就是指绝对压力。一个标准大气压力值为 101.325Pa。 – 2) 相对压力：某点的相对压力是以当地的大气压力为基准所计算的 压力。若大于当地的大气压力的为正压，小于当地的大气压力的为 负压。故相对压力有正值和负值之分。相对压力的单位通常是帕 （Pa）表示。
• 当空气沿井巷运动时，由于风流的粘滞性、惯性以及井巷 周边对风流的阻滞、扰动作用而形成的通风阻力，它是造 成风流能量损失的原因。
• 上面已经提到，通风机或自然因素所形成的通风压力是用 来克服矿井通风阻力的，所以通风压力和通风阻力是作用 力与反作用力的关系，即数值相等，作用方向相反，故通 风阻力值就是矿井通风需要的风压值。
– 1）提供井下足够的新鲜空气，以供人员呼吸； – 2）把井下的及稀释和排除井下有毒、有害气体和矿尘； – 3）创造良好的矿井工作环境，保证井下有适合的气候条件（及适
宜的温度、湿度与风速），以利于工人劳动和机器运转。 – 4)提高矿井的抗灾能力。
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二、矿井空气
地面空气进入矿井以后即称为矿井空气。 • 1、地面空气中的主要成分
Q矿进=4×N×K矿通 m3/min 式中：N——井下同时工作的最多人数 K矿通——矿井通风系数；一般取1.20～1.25 2、 按采煤、掘进、硐室及其它地点实际需要风量的总和计算：
一般地说，地面空气的成分是固定的，它主要由氧、 氮、二氧化碳三种气体组成，按体积的百分比数计为： 氧—20.96%；氮—79%；二氧化碳—0.04%。 • 2、井下空气的主要成分
仍然是氧、氮、二氧化碳。
– 《煤矿安全规程》规定：采掘工作面的进风流中，氧气浓度不得 低于20%；采掘工作面的进风流中，二氧化碳浓度不得超过0.5%， 总回风流中二氧化碳浓度不得超过0.75%。当采掘工作面风流中 二氧化碳浓度超过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。
h摩=αLUQ2/S3 式中 h摩——井巷摩擦阻力，Pa；
α——井巷摩擦阻力系数，N·S2/m4（牛·秒2/米2）； L——井巷长度，m； U——井巷周边长度，m； Q——井巷中流过的风量，m3/s。 通常令上式中 αLU/S3=R摩 式中 R摩——摩擦风阻，N·S2/m8。 则（1）式可写成：
h摩= R摩Q2 （14－2）
R局——产生局部阻力地点的局部风阻，Ns2/m8。 3、综合以上所述，井巷通风总阻力
h阻= h摩+ h局=（R摩+R局）Q2 = R总Q2
式中 h阻——井巷通风总阻力，Pa ； R总——井巷通风总风阻，N·S2/m4 ； Q——井巷中流过的风量，m3/S 。
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三、 矿井总风量的计算
生产矿井总进风量是指井下各工作地点的需风量和各条风 路中损失风量的总和。根据《规程》规定，矿井需要的风量 (Q)应按下列要求分别计算，并选取其中的最大值。 1、按井下同时工作的最多人数计算矿井总需风量：
– 《规程》规定，井下空气中一氧化碳的浓度不得超过 0．0024％ ；井下空气中二氧化硫浓度不得超过 0．0005％。
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三、矿井通风动力
1、矿井空气流动的自然压力 井下巷道内自然风压的产生主要
是由地面空气温度和井下空气温度 的差异所引起的。
矿井必须采用机械通风。 2、矿井空气流动的机械压力
井下巷道中空气流动的压力差是 由通风机械形成的称为机械风压。
本章主要内容
第6章 矿井通风
• 第一节 矿井空气与通风设备 • 第二节 矿井通风压力与通风阻力 • 第三节 矿井通风方法 • 第四节 矿井通风构筑物
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第一节 矿井空气与通风设备
一、矿井通风的任务
• 煤矿生产是地下作业，自然条件比较复杂，只有少数井巷 与地面相通，因此，矿井通风是保证矿井安全的最主要的 技术手段之一，在矿井建设和生产过程中，必须源源不断 地将地面空气输送到井下各个用风地点，其主要任务是：
服务范围分：主扇、辅扇、局扇； 通风机的结构分：离心式和轴流 式。
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• 1）离心式通风机
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• 2）轴流式通风机
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第二节矿井通风压力和通风阻力
• 一、空气压力
• 表示一条水平巷道，在巷道 内风流（空气）能从A点向 B点流动，是因为A点的压 力大于B点的压力，由此可 以引出两个概念，一是A点 或B点的压力，称为点压力； 二是A点与B点之间存在着 压力差。
• 矿井通风阻力分为摩擦阻力和局部阻力两类。
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ຫໍສະໝຸດ Baidu
第二节矿井通风压力和通风阻力
• 1. 井巷摩擦阻力 • 空气沿井巷流动时，由于流层之间的摩擦和流体与井巷周边壁面之间
的相互摩擦而产生的阻力称为摩擦阻力（统称矿井通风阻力），它与 巷道断面的大小、形状、支架型式、巷道壁的粗糙程度有关。在矿井 通风中，常用风流的压能损失h摩来表示摩擦阻力，其值的大小按下 式计算，
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• 3. 矿井空气中的有害气体
– 矿井空气中所含有的对人体健康及生命安全有威胁 的—切气体，均称为有害气体。除瓦斯（CH4）外主 要有一氧化碳（CO）、二氧化硫（SO2）、二氧化氮 （NO2）、硫化氢（H2S）、氢气（H2）、氨（NH3） 等。这些有毒有害气体对煤矿井下作业人员人身健康 和安全有极大危害。
• 2. 两点压力差
– 由于A、B两点压力大小不相等，因而在A、B两点之间就存在压力差， 由于这种压力差是由矿井通风机或自然因素造成的，故压力差又叫 通风压力。它是用来克服巷道通风阻力并使风流按照规定的风速流 动的动力，其数值可以通过计算或仪器测定得到。
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第二节矿井通风压力和通风阻力
• 二、井巷通风阻力
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第二节矿井通风压力和通风阻力
• 2、局部阻力 • 空气流经井巷的某些局部地点（如井巷突然扩大、突然缩小，急转弯
以及分岔或汇合等），造成风流速度和方向的突然变化，导致均匀风 流产生紊乱的涡流与撞击，因而在局部地点产生的附加阻力称为局部 阻力。其值可按下式计算：
h局=R局Q2 式中 h局——井巷局部阻力：Pa ；
第二节矿井通风压力和通风阻力
• 1. 点压力
空气的点压力可以用绝对压力和相对压力来表示。 – 1) 绝对压力：某点的绝对压力是以真空为基准，以“0”压为起算点
所计量的压力，所以，绝对压力总是正值，其单位通常用帕（Pa） 表示。通常说的大气压力就是指绝对压力。一个标准大气压力值为 101.325Pa。 – 2) 相对压力：某点的相对压力是以当地的大气压力为基准所计算的 压力。若大于当地的大气压力的为正压，小于当地的大气压力的为 负压。故相对压力有正值和负值之分。相对压力的单位通常是帕 （Pa）表示。
• 当空气沿井巷运动时，由于风流的粘滞性、惯性以及井巷 周边对风流的阻滞、扰动作用而形成的通风阻力，它是造 成风流能量损失的原因。
• 上面已经提到，通风机或自然因素所形成的通风压力是用 来克服矿井通风阻力的，所以通风压力和通风阻力是作用 力与反作用力的关系，即数值相等，作用方向相反，故通 风阻力值就是矿井通风需要的风压值。
– 1）提供井下足够的新鲜空气，以供人员呼吸； – 2）把井下的及稀释和排除井下有毒、有害气体和矿尘； – 3）创造良好的矿井工作环境，保证井下有适合的气候条件（及适
宜的温度、湿度与风速），以利于工人劳动和机器运转。 – 4)提高矿井的抗灾能力。
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二、矿井空气
地面空气进入矿井以后即称为矿井空气。 • 1、地面空气中的主要成分
Q矿进=4×N×K矿通 m3/min 式中：N——井下同时工作的最多人数 K矿通——矿井通风系数；一般取1.20～1.25 2、 按采煤、掘进、硐室及其它地点实际需要风量的总和计算：
一般地说，地面空气的成分是固定的，它主要由氧、 氮、二氧化碳三种气体组成，按体积的百分比数计为： 氧—20.96%；氮—79%；二氧化碳—0.04%。 • 2、井下空气的主要成分
仍然是氧、氮、二氧化碳。
– 《煤矿安全规程》规定：采掘工作面的进风流中，氧气浓度不得 低于20%；采掘工作面的进风流中，二氧化碳浓度不得超过0.5%， 总回风流中二氧化碳浓度不得超过0.75%。当采掘工作面风流中 二氧化碳浓度超过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。
h摩=αLUQ2/S3 式中 h摩——井巷摩擦阻力，Pa；
α——井巷摩擦阻力系数，N·S2/m4（牛·秒2/米2）； L——井巷长度，m； U——井巷周边长度，m； Q——井巷中流过的风量，m3/s。 通常令上式中 αLU/S3=R摩 式中 R摩——摩擦风阻，N·S2/m8。 则（1）式可写成：
h摩= R摩Q2 （14－2）
R局——产生局部阻力地点的局部风阻，Ns2/m8。 3、综合以上所述，井巷通风总阻力
h阻= h摩+ h局=（R摩+R局）Q2 = R总Q2
式中 h阻——井巷通风总阻力，Pa ； R总——井巷通风总风阻，N·S2/m4 ； Q——井巷中流过的风量，m3/S 。
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三、 矿井总风量的计算
生产矿井总进风量是指井下各工作地点的需风量和各条风 路中损失风量的总和。根据《规程》规定，矿井需要的风量 (Q)应按下列要求分别计算，并选取其中的最大值。 1、按井下同时工作的最多人数计算矿井总需风量：
– 《规程》规定，井下空气中一氧化碳的浓度不得超过 0．0024％ ；井下空气中二氧化硫浓度不得超过 0．0005％。
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三、矿井通风动力
1、矿井空气流动的自然压力 井下巷道内自然风压的产生主要
是由地面空气温度和井下空气温度 的差异所引起的。
矿井必须采用机械通风。 2、矿井空气流动的机械压力
井下巷道中空气流动的压力差是 由通风机械形成的称为机械风压。
本章主要内容
第6章 矿井通风
• 第一节 矿井空气与通风设备 • 第二节 矿井通风压力与通风阻力 • 第三节 矿井通风方法 • 第四节 矿井通风构筑物
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第一节 矿井空气与通风设备
一、矿井通风的任务
• 煤矿生产是地下作业，自然条件比较复杂，只有少数井巷 与地面相通，因此，矿井通风是保证矿井安全的最主要的 技术手段之一，在矿井建设和生产过程中，必须源源不断 地将地面空气输送到井下各个用风地点，其主要任务是：
服务范围分：主扇、辅扇、局扇； 通风机的结构分：离心式和轴流 式。
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• 1）离心式通风机
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• 2）轴流式通风机
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第二节矿井通风压力和通风阻力
• 一、空气压力
• 表示一条水平巷道，在巷道 内风流（空气）能从A点向 B点流动，是因为A点的压 力大于B点的压力，由此可 以引出两个概念，一是A点 或B点的压力，称为点压力； 二是A点与B点之间存在着 压力差。
• 矿井通风阻力分为摩擦阻力和局部阻力两类。
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第二节矿井通风压力和通风阻力
• 1. 井巷摩擦阻力 • 空气沿井巷流动时，由于流层之间的摩擦和流体与井巷周边壁面之间
的相互摩擦而产生的阻力称为摩擦阻力（统称矿井通风阻力），它与 巷道断面的大小、形状、支架型式、巷道壁的粗糙程度有关。在矿井 通风中，常用风流的压能损失h摩来表示摩擦阻力，其值的大小按下 式计算，
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• 3. 矿井空气中的有害气体
– 矿井空气中所含有的对人体健康及生命安全有威胁 的—切气体，均称为有害气体。除瓦斯（CH4）外主 要有一氧化碳（CO）、二氧化硫（SO2）、二氧化氮 （NO2）、硫化氢（H2S）、氢气（H2）、氨（NH3） 等。这些有毒有害气体对煤矿井下作业人员人身健康 和安全有极大危害。
• 2. 两点压力差
– 由于A、B两点压力大小不相等，因而在A、B两点之间就存在压力差， 由于这种压力差是由矿井通风机或自然因素造成的，故压力差又叫 通风压力。它是用来克服巷道通风阻力并使风流按照规定的风速流 动的动力，其数值可以通过计算或仪器测定得到。
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第二节矿井通风压力和通风阻力
• 二、井巷通风阻力
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第二节矿井通风压力和通风阻力
• 2、局部阻力 • 空气流经井巷的某些局部地点（如井巷突然扩大、突然缩小，急转弯
以及分岔或汇合等），造成风流速度和方向的突然变化，导致均匀风 流产生紊乱的涡流与撞击，因而在局部地点产生的附加阻力称为局部 阻力。其值可按下式计算：
h局=R局Q2 式中 h局——井巷局部阻力：Pa ；