矿大矿井通风与安全通风阻力
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。
第3章 矿井通风阻力-liu
3.2 摩擦阻力
3.2.2 完全紊流状态下的摩擦阻力定律 γ
井下多数风流属于完全紊流状态， 井下多数风流属于完全紊流状态，故重点讨论完全紊流状态下的摩 擦阻力。把上面(3-2-2)式代入 擦阻力。把上面 式代入(3-2-1)式，得 式 式代入 ，Pa （3-2-4） ） 因矿井空气密度变化不大，而且对于尺度和支护已定型的井巷， 因矿井空气密度变化不大，而且对于尺度和支护已定型的井巷，其 壁面的相对光滑度是定值，则在完全紊流状态下， 值是常数。 壁面的相对光滑度是定值，则在完全紊流状态下， 值是常数。把上式 来表示， 中的用一个系数 来表示，即 （3-2-5） ） • 此系数称为摩擦阻力系数。在完全紊流状态下，井巷的 值只受 此系数称为摩擦阻力系数。在完全紊流状态下， 摩擦阻力系数 、 的影响。对于尺寸和支护已定型的井巷， 或 的影响。对于尺寸和支护已定型的井巷， 值只与 或 成正 比。 • 将（3-2-5）代入（3-2-4）式，得 ）代入（ ） ，Pa （3-2-6) • 若通过井巷的风量为 （m3/S），则V= Q/S，代入上式，得 若通过井巷的风量为Q（ ），则 ）， ，代入上式，
λ=64/Re
（2）在3.3< lgRe <5.0 ） （即2000<Re<100000） ） 的范围内，即当流体由 的范围内， 层流到紊流再到完全紊 中间过渡状态时 流的中间过渡状态 流的中间过渡状态时，λ 系数既和Re有关 有关， 系数既和 有关，又和 管壁的相对光滑度有关。 管壁的相对光滑度有关。
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如图所示，紊流的结构可分为层流边层、过渡层和紊流区三 如图所示，紊流的结构可分为层流边层、 个组成部分。 个组成部分。 紊流区又称紊流核，是紊流的主体， 紊流区又称紊流核，是紊流的主体，层流区流速很小或接近 于零。随着雷诺数增大，层流边层的厚度减薄， 于零。随着雷诺数增大，层流边层的厚度减薄，以至不能遮 盖管壁的突起高度，管壁粗糙度即对流动阻力发生影响。 盖管壁的突起高度，管壁粗糙度即对流动阻力发生影响。当 Re≥100000 ，流体呈完全紊流和层流边层厚度趋于零时，则 流体呈完全紊流和层流边层厚度趋于零时， 式所示， 值只决定于管壁的相对粗糙度， 如（3-2-3）式所示，λ值只决定于管壁的相对粗糙度，而与 13 Re无关 无关。 Re无关。
中国矿业大学_矿井通风与安全_课堂笔记第4章
矿井通风与安全课堂笔记4章第四章 通风动力本章重点与难点1、自然风压的产生、计算、利用与控制2、轴流式和离心式主要通风机特性3、主要通风机的联合运转4、主要通风机的合理工作范围欲使空气在矿井中源源不断地流动，就必须克服空气沿井巷流动时所受到的阻力。
这种克服通风阻力的能量或压力叫通风动力。
由第二章可知，通风机风压和自然风压均是矿井通风的动力。
本章将就。
对这两种压力对矿井通风的作用、影响因素、特性进行分析研究，以便合理地使用通风动力，从而使矿井通风达到技术先进、经济合理，安全可靠。
第一节 自然风压一、 自然风压及其形成和计算自然风压与自然通风 图4-1-1为一个简化的矿井通风系统，2-3为水平巷道，0-5为通过系统最高点的水平线。
如果把地表大气视为断面无限大，风阻为零的假想风路，则通风系统可视为一个闭合的回路。
在冬季，由于空气柱0-1-2比5-4-3的平均温度较低，平均空气密度较大，导致两空气柱作用在2-3水平面上的重力不等。
其重力之差就是该系统的自然风压。
它使空气源源不断地从井口1流入，从井口5流出。
在夏季时，若空气柱5-4-3比0-1-2温度低，平均密度大，则系统产生的自然风压方向与冬季相反。
地面空气从井口5流入，从井口1流出。
这种由自然因素作用而形成的通风叫自然通风。
图4—1—1 简化矿井通风系统 由上述例子可见，在一个有高差的闭合回路中，只要两侧有高差巷道中空气的温度或密度不等，则该回路就会产生自然风压。
根据自然风压定义，图4—1—1所示系统的自然风压H N 可用下式计算：gdZ gdZ H N ⎰⎰-=532201ρρ4-1-1式中 Z —矿井最高点至最低水平间的距离，m ；g —重力加速度，m/s 2；ρ1、ρ2—分别为0-1-2和5-4-3井巷中dZ 段空气密度，kg/m 3。
由于空气密度受多种因素影响，与高度Z 成复杂的函数关系。
因此利用式4-2-1计算自然风压较为困难。
为了简化计算，一般采用测算出0-1-2和5-4-3井巷中空气密度的平均值ρm1和ρm2，用其分别代替式4—1—1中的ρ1和ρ2，则(4-1-1)可写为：H Zg N m m =-()ρρ12 4-1-2二、 自然风压的影响因素及变化规律自然风压影响因素由式4-1-1可见，自然风压的影响因素可用下式表示：H N =f (ρZ ）=f [ρ(T,P,R ，φ)Z ] 4-1-3影响自然风压的决定性因素是两侧空气柱的密度差，而影响空气密度又由温度T 、大气压力P 、气体常数R 和相对湿度φ等因素影响。
《矿井通风与安全》-通风阻力测定课件
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第三章
第五节
矿井通风阻力
矿井通风阻力测定
教学目的 教学重点 教学难点
1、掌握矿井通风阻力测定知识 2、矿井通风阻力测定过程方法
1、通风阻力测定的操作步骤 2、测定数据的整理计算方法
◆ 矿井通风阻力的计算
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第五节 矿井通风阻力测定
知识内容： 一、 测定通风阻力的目的 二、 通风阻力测量基本内容 三、 测量前的准备工作：6步
整理、计算测量资料 两个计算实例
课程小结与讨论 作业布置
时间合计 (2课时)
时间分配
约5min 约10min 约10min 约10min 约5min 约5min 约10min 约12min 约13min
约5min 约5min
90min
九、板书设计
课 题： 矿井通风阻力测定
教学目 的： 1、掌 握矿井通风阻力测量知识 2、掌握矿井通风阻力测定过程方法
(2)计算风阻。通过测量各类井巷、各区域或整个矿井的 通风阻力和风量，计算其风阻值 h＝RQ2，R=h/Q2)， 并编辑成表，作为基本资料。
(3)计算摩擦阻力系数。通过测定摩擦阻力，计算各种支 护方式的井巷摩擦阻力系以供通风设计时参考使用。
(4)测量矿井通风阻力的分布情况，绘制通风阻力分布图。 为了寻求和分析问题，时需要沿着通风阻力大的路线， 在尽可能短的时间内，连续测量各个区段的通风阻力，有以 得出整个路线上通风阻力的分布情况。
③ 操作实验或参观教学，是应用教育的主要教学方法 操作参观、边讲边学，理解直观、投资偏大。应据知识 性质来设置此类课时。一般用于完成必要的教学课程
3. 讲课方式 本课程知识内容：前部分是生产实际操作步骤内容，后
部分测阻原理可以简化为应用理解。系统性较强，课堂需 简化内容细节；用普通图片熟悉公式的简单方式，将知识 传授给学员。 课程知识量大，需学员专心致志学习。
矿井通风阻力测定
4、用气压计测算井巷的风阻
气压计法测算的原理
气压计测法的原理：根据能量方程通过气压计测出两测点的绝 对静压并求差，加上动压差和位压差，以计算通风阻力。
v v h12 P Z h=ps1 ps 2 1 2 Z12 12 g 2 2
2 1
2 2
4、用气压计测算井巷的风阻
hr和流向井下的总风流Qm代入阻力定律公式计算不含外部漏风的总风阻； hr和通过主风机的风量Qf计代入阻力定律计算通风动力的工作风阻；
通风阻力测试结果的可靠性检查
检验的方法
依据“闭合风路中，每条风路的通风阻力累计值都相等”的 原则，如果已经测量了两条以上并联风路的通风阻力，就应该 可以相互检验，其两者相差不应超过5%，假使测定时只需要 测定一条路线，为了校验，也应尽可能再选择一条路线最短而 又与之并联的风路，测量它的通风阻力以便校验。 测量全矿井的通风阻力时，最好利用通风机房内设置的压差 计读数校验，通过压差计读数及测定风机入口处的动压和矿井 的自然风压，计算出全矿井的通风阻力，再与分段测量累计的 全矿井总阻力相比较，其误差不应大于5%。
抽风段的阻力
Qf
Qm
her p0 ps 2 0 hv 2
根据能量方程压风段的阻力
hpr ( ps3 p0 ) (hv3 0) (Z 1g Z 2 g )
二式之和，即总阻力为：
hr ps3 ps 2 hv3 hv 2 Z 1g Z 2 g hs32 hv32 hn
3 用倾斜压差计测算井巷的摩擦阻力系数
测算的原理及数据处理
摩擦阻力系数：
hfr S / LUv
适用的条件
2
s / 12
矿井通风阻力计算说明
通风阻力计算说明一、风量计算根据采掘工作面配备和接替情况，1个综采工作面生产，1个安装工作面，11个掘进工作面、8个硐室均独立通风计算需要风量。
需风量按下列要求分别计算，并选用其中最大值。
{1}按区内所有作业场所实际需要风量的总和计算Q区=K区（ΣQ采+ΣQ掘+ΣQ硐+ΣQ它），m3/min式中：Q区—所有独立通风用风地点需风量之和，m3/minK区—风量不均衡系数，取值一般为1.10～1.15，取1.1ΣQ采—采煤工作面需风量之和，m3/minΣQ掘—掘进工作面需配风量之和，m3/minΣQ硐—独立通风硐室需风量之和，m3/minΣQ它—采掘工作面、硐室以外的其它作业场所和需要独立通风的巷道风量之和，m3/min。
（1）采煤工作面配风量采煤工作面，需风量按下列要求分别计算，并选取其中最大值。
①按瓦斯（二氧化碳）涌出量计算：Q采=100（67）×q采×K采通式中：Q采—采煤工作面风量，m3/min100（67）—单位瓦斯（二氧化碳）涌出量配风量，m3/min，以回风流瓦斯浓度1%或二氧化碳1.5%的换算值q采—采煤工作面回风巷风流中瓦斯或二氧化碳平均绝对涌出量，瓦斯绝对涌出量取4m3/min，二氧化碳绝对涌出量取1.2 m3/minK采通—采煤工作面瓦斯涌出不均衡系系数，一般K采通=1.2~1.6，取1.2Q采CH4=100×4×1.2=800m3/minQ采CO2=67×1.2×1.2=160.8m3/min②按工作面气温条件计算：Q采=60×70%×V采×S采×K高×K长式中：Q采—采煤工作面风量，m3/minV采—采煤工作面风速，根据采煤工作面空气温度与风速对应表，工作面温度为23℃左右，取1.4m/sS采—采煤工作面平均断面积，20m2K高—采煤工作面采高调整系数，采高>2.5及放顶煤面，取1.2K长—采煤工作面长度调整系数，工作面长度200m>180m，取1.3 Q采=60⨯0.7⨯1.4×20×1.2×1.3=1834.6m3/min③按采煤工作面每班工作最多人数计算：Q采=4N采式中：N采—采煤工作面同时工作的最多人数，取26人Q采=4⨯26=104m3/min④按风速进行验算选取上述最大值Q采=1834.6m3/min，取1835 m3/mina、按最低风速验算，采煤工作面的最低风量（Q采）Q采>15S采=15×20=300 m3/min式中：S采—采煤工作面平均断面积，取20m2b、按最高风速验算，采煤工作面的最高风量（Q采）Q采<240S采= 240×20=4800m3/min式中：S采—采煤工作面平均断面积，取20m2即：300<1966<4800，符合要求。
矿井通风阻力测定及优化分析
矿井通风阻力测定及优化分析矿井通风是煤矿生产中的重要环节，对于保证矿井安全和提高矿井生产效率具有重要作用。
通风阻力是指通风系统中空气流动受到的阻碍力，直接影响矿井通风效果和能耗。
为了准确测定通风阻力，首先需要对矿井中的各种通风设备进行检查和测试。
通风设备主要包括风机、风门、导风器、风道等。
通过检查设备的运行状态、密封性能和调节性能等，可以了解设备的工作情况和对通风流动的影响。
通风阻力测定主要包括两个方面，一是测定单一通风设备的阻力，二是测定整个通风系统的总阻力。
对于单一通风设备的阻力测定，可以通过实际操作或者模拟实验进行，通过测量设备的压力、流量和功率等参数，计算得到阻力。
对于整个通风系统的总阻力测定，需要将各个通风设备的阻力相加得到。
通风阻力的优化分析是为了减小通风系统的阻力，提高通风效果和节约能耗。
通过分析阻力的来源和影响因素，可以找出问题所在并采取相应的措施进行优化。
常见的通风阻力优化方法包括改善通风设备的设计和选用、控制通风系统中的风速和风量、优化通风系统的布置和风道的形状等。
改善通风设备的设计和选用是降低阻力的关键。
合理选择风机类型和型号、优化叶轮和泵叶设计，可以提高风机的效率和节能性能。
对于风门和导风器等通风附件的设计和选用也要注意减小阻力。
控制通风系统中的风速和风量是减小阻力的有效手段。
通过合理的调节风机的转速和风门的开度，控制通风系统中的风速和风量，可以达到最佳通风效果和能耗的平衡。
优化通风系统的布置和风道的形状也可以减小通风阻力。
合理布置通风设备和风道，减小通风系统中的阻力损失，提高通风效果。
矿井通风阻力测定及优化分析是保证矿井安全和提高矿井生产效率的重要工作。
通过准确测定通风阻力，找出问题所在并采取相应的优化措施，可以提高通风效果、节约能耗，为矿井生产提供有力支持。
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。
煤矿矿井通风阻力的计算与优化
煤矿矿井通风阻力的计算与优化随着煤矿工作的深入开展，煤矿矿井通风阻力的计算与优化变得尤为重要。
合理的通风系统能够确保矿工的工作环境安全，并提高矿井的生产效率。
本文将探讨煤矿矿井通风阻力的计算与优化方法，以期为相关行业提供参考。
1. 通风阻力的计算在矿井通风系统中，通风阻力是造成通风空间流动的主要因素之一。
要合理计算煤矿矿井通风阻力，需要考虑以下几个方面：1.1. 管道阻力煤矿矿井通风系统中的管道阻力是通风阻力的重要组成部分。
通常可以通过矿井管道的尺寸、摩擦系数等参数来计算矿井管道的阻力。
1.2. 风门阻力风门是矿井通风系统中实现风量调节的重要设备，但也会产生一定的阻力。
通常可以通过风门的开度、面积等参数来计算风门的阻力。
1.3. 散流器阻力煤矿矿井通风系统中的散流器是用于分散风力、均匀通风的设备，但同样也会产生一定的阻力。
散流器的阻力计算通常依赖于散流器的类型、尺寸等参数。
1.4. 压井损失煤矿矿井通风系统中的压井损失是由于风流与煤层之间的接触产生的气动力导致的阻力。
压井损失的计算需要考虑煤层的厚度、透气性等因素。
2. 通风阻力的优化为了实现煤矿矿井通风系统的高效运行，需要进行通风阻力的优化。
以下是一些常见的通风阻力优化方法：2.1. 管道优化通过对矿井管道的尺寸、布局等进行优化，减小管道的阻力。
例如，可以采用合适的管道截面形状、减少弯头数量等方式来降低管道阻力。
2.2. 风门调节风门的合理调节可以保证通风系统的稳定运行。
根据矿井实际情况，通过合理调整风门的开度，达到最佳通风效果。
2.3. 散流器优化矿井中的散流器的选择和布局对通风效果有着重要影响。
通过合理选择散流器的类型、尺寸和布置位置，可以达到均匀通风的效果。
2.4. 煤层管理合理的煤层管理能够降低煤层的透气性阻力，从而减小通风阻力。
例如，可以采取足够的支护措施，防止煤层崩落导致通风阻力的增加。
通过对煤矿矿井通风阻力的计算与优化，可以提高煤矿工作环境的安全性，减少事故发生的风险，并提高矿井的生产效率。
中国矿大矿井通风与安全
中国矿业大学矿井通风与安全专业资料1、一般来说，将井巷中经过用风地点以前、受污染程度较轻的进风巷道内的空气称为新鲜空气（新风）；经过用风地点以后、受污染程度较重的回风巷道内的空气，称为污浊空气（乏风）。
2、通风机工况点：以同样的比例把矿井总风阻R曲线绘制于通风机个体特性曲线图中，则风阻R曲线与风压曲线交于A点，此点就是通风机的工况点或工作点3、矿井等积孔：为了形象化，习惯引用一个和风阻的数值相当、意义相同的假想的面积值（m2）来表示井巷或矿井的通风难易程度。
这个假想的孔口称作井巷或矿井的等积孔（又称当量孔）。
(它可以表示矿井通风的难易程度，等积孔大于2米2则说明矿井通风容易；等积孔小于1米2则说明矿井通风困难。
)4、空气受到重力作用,而且空气能流动,因此空气内部向各个方向都有压强（单位面积上的压力）,这个压强在矿井通风中习惯称为压力，也称为静压，用符号P表示；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Ev来表示，J/m3,其动能转化显现的压力叫作动压或速压，用符号hv表示，单位Pa；风流中某一点的静压和动压之和称为全压。
5、地温梯度：即岩层温度随深度变化率，℃/m，常用百米地温梯度，即℃/100 m；6、自然风压：由于井内空气与围岩存在温度差，空气与围岩进行热交换而造成的同标高处空气柱的重量不同，矿井进、出风两侧空气柱的重量差叫作自然风压。
7、风流在井巷中作均匀流动时，沿程受到井巷固定壁面的限制，引起内外摩擦而产生的阻力称作摩擦阻力。
8、煤层瓦斯压力梯度（gp，Mpa/m）：单位深度增加煤层瓦斯压力增加量。
9、吸附常数：a为给定温度下的饱和吸附瓦斯量或最大极限吸附量，即=qmax，mL/g，或者m3/t，据实际测定，一般为14-55m3/t.b为朗缪尔常数，MPa-1，一般为0.5-5.0 MPa-1,1/b是当q/qmax=1/2时的压力。
10、瓦斯涌出不均系数的含义：某一段时间内，周期性最大绝对瓦斯涌出量与平均绝对瓦斯涌出量之比。
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。
矿井通风与安全-通风阻力及动力
教学模块Ⅱ通风阻力及动力2.1 矿井空气流动基本理论2.1.1 矿井风流运动的特征矿井风流是连续介质，其运动要素(压力、速度、密度等)都是连续分布的，而且矿井风流主要是沿着井巷的轴线方向运动，可视为一维运动。
流场中流体质点通过空间点的所有运动要素都不随时间改变，只是位置的函数，这种流称稳定流(或称定常流)。
如果其中一个要素随时间变化，就称非稳定流。
在矿井里，由于井巷特征、岩壁温度、扇风机风压和矿井供风量等，在某一时期内变化不大，矿井正常通风期间，风门的开启，提升设备的升降对局部风流产生瞬时扰动的影响也不大。
因此，可把矿井风流近似地视为稳定流。
此外，风流沿井巷流动时，由于向下流动的压缩、向上流动的膨胀以及与井下各种热源（围岩、有机物的氧化和机电设备运转时所产生的热等)间的热交换，致使矿井风流的热力状态不断变化。
2.1.2 矿井风流的能量方程当空气在井巷中流动时，将会受到通风阻力的作用，消耗其能量；为保证空气连续不断地流动，就必须有通风动力对空气做功，使得通风阻力和通风动力相平衡。
空气在其流动过程中，由于自身的因素和流动环境的综合影响，空气的压力、能量和其他状态参数沿程将发生变化。
本节将重点讨论矿井通风中空气流动的压力和能量变化规律，导出矿井风流运动的连续性方程和能量方程。
2.1.2.1 空气流动连续性方程质量守恒是自然界中基本的客观规律之一。
在矿井巷道中流动的风流是连续不断的介质，充满它所流经的空间。
在无点源或点汇存在时，根据质量守恒定律：对于稳定流，流入某空间的流体质量必然等于流出其空间的流体质量。
风流在井巷中的流动可以看作是稳定流，因此这里仅讨论稳定流的情况。
当空气在图2-2-1的井巷中从1断面流向2断面，且做定常流动时(即在流动过程中不漏风又无补给)，则两个过流断面的空气质量流量相等，即：（2-2-1）式中—1,2断面上空气的平均密度，kg/m３；—1,2断面上空气的平均流速，m/s；S1,Ѕ2—1,2断面的断面积，m2；Q(m3／s)相等，即：(2-2-3)井巷断面上风流的平均流速与过流断面的面积成反比。
矿井通风与安全第2章 矿井通风压力与通风阻力
38
2.5 能量方程在矿井通风中应用
例2.1 一通风斜井内测得P1=100 660 Pa(此时地面 大气压98 660 Pa)，P2=99 920 Pa(此时地面大气压98 600 Pa)。并测得v1=5 m/s，v2=3 m/s，ρ1=1.22 kg/m3 ，ρ2=1.20 kg/m3。断面1标高+500 m，断面2标高+560 m。问风流如何流动？通风压力和阻力为多少？
26
④用短胶管将多向阀中间一个接头接至玻管上端， 将较高压力P1和较低压力P2分别接于“+”、“-”端，手 柄转至测压位，液面稳定后在玻管上读数，乘以固定位 上的常数因子K，即测得压差h。 补偿式微压计，是在做精细测量(如实验室内或风硐 内测压差)时使用。该仪器也是根据U形水柱计原理制成， 如图2.9所示。当较高压力P1接至“+”端、较低压力P2 接至“-”端时，瞄准尖离开水面(从反射镜内观察)，转动 微调盘，使小容器内水面正好回到原位与针尖相接，大 容器上升的距离，即为P1与P2的压差h。微调盘转动一 圈，大容器上升2.04 mm高度，代表20 Pa；盘圆周上 分划为200份，每份即0.1 Pa。
19
图2.6 L形皮托管
20
2.3.2 相对压力测定 测定矿内风流中某点的相对压力，需用传递压力的 皮托管和接受压力的压差计。 (1)皮托管 矿井常用皮托管如图2.6所示，“+”传递绝对全压、 “-”号传递绝对静压。
21
图2.7 垂直U形 管水柱计
22
(2)压差计 有垂直U形管水柱计和倾斜压差计，垂直U形管水柱 计如图2.7所示。U形玻管内装蒸馏水或酒精，其压差值 大小可直接在刻度尺上读数。 单管压差计，又称为倾斜微压计(或称壶形微压计)， 其构造原理如图2.8所示。由一壶形容器A和一倾斜玻管 B、内装酒精而成。一般A和B的断面积比值 S1/S2=250~300。
矿井通风阻力及风机静压、负压、全压
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 ventilation pressure)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／m3。
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Ps与动压Hu相加，即Pt=Ps+Hu。
风流中任一点的相对全压He 等于该点相对静压Hs与动压Hu的代数和，即Ht=Hs+Hu。
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：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；h v—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。
风机吸风侧装了3个U型水柱计，自左至右依次所测的参数为：第一个水柱。
煤矿通风阻力影响因素及降阻方法研究
煤矿通风阻力影响因素及降阻方法研究煤矿是我国重要的能源资源之一，为了确保矿工安全生产，保证生产效率和正常开采，煤矿内部必须具备良好的通风系统。
通风系统是煤矿内部运行最重要的环节之一。
通风的主要目的是保证矿井内空气的质量，防止瓦斯、煤尘等危害性气体对矿工的健康造成损害，并保证矿井的安全。
煤矿通风阻力是指在通风系统中空气流动的过程中存在的阻碍、抵消或反作用力的总和。
它受多个因素的影响，如矿井内部的地质结构、矿井深度、矿井断层、井筒和回风巷的长度与直径等。
为了确保煤矿的正常生产和通风系统的有效运行，必须及时采取措施降低煤矿通风阻力。
本文将从煤矿通风阻力的影响因素和降阻方法两个方面进行探讨。
1. 矿井深度：矿井越深，矿井内部地压、温度、水位等参数的影响也就越大，从而影响煤矿通风阻力。
2. 断层：煤矿内部如果存在断层，会使得气体流通受到严重的阻碍，从而增加煤矿通风阻力。
3. 矿井空间：井筒和回风巷的长度与直径决定了通风系统中空气流动的效率。
如果井筒和回风巷的长度太长或直径太窄，会使通风阻力加大，从而导致通风效率下降。
4. 季节变化：季节变化也是影响煤矿通风阻力的一个因素。
在气压或气温变化大的情况下，煤矿内部的通风动力学会发生变化，从而增加通风阻力。
1. 采用新型通风设备：为了提高煤矿内部的通风效率，必须采用新型的通风设备，如气流引导装置、新型扇翼、复合板式风机等等，这些设备都可以用来降低通风阻力。
2. 优化通风系统结构：通风系统结构的优化也是降低煤矿通风阻力的一个重要手段。
比如缩短井筒的长度，增大井筒和回风巷的直径，增加通风系统中所采用的管道的直径等等，都可以有效地降低通风阻力。
3. 加强矿井巡检：煤矿巡检人员必须及时发现矿井内部存在的问题，如水位过高、煤尘积聚等等，及时采取相应的措施，避免通风系统因为存在问题而产生通风阻力。
4. 增加通风排水孔：通风排水孔可以有效地排出煤矿内部积聚的水，以及对矿工健康有害的气体，从而减小通风阻力。
煤炭矿井内通风阻力和通风动力的研究
煤炭矿井内通风阻力和通风动力的研究【摘要】在我国煤炭的分布范围比较广泛，煤炭所埋藏的地形也比较复杂，在煤炭的生产过程中虽然采用了各种措施来防止事故的发生，但是煤炭的生产一直受到火灾、瓦斯、粉尘等灾害的威胁，这就造成了生产煤量的大大减少，煤矿事故发生率的升高。
因此，目前我国的煤矿安全生产面临着严峻的挑战，而矿井的通风系统是保障矿井安全最主要的技术手段之一，在这种情况下就为我们的煤矿开采专业的教学提出了新的要求。
本文将对煤矿开采专业教学中如何做好通风措施做探讨。
【关键词】矿井通风系统；煤矿开采专业；教学重点目前，我国的煤炭开采技术还与发达国家有一定差距，这主要受到国内煤炭开采教育的限制，我国在煤炭开采技术人员的培养中，对于各项技术要求还没有比较完善的教学体系，所以煤矿开采专业的人才技术方面不完善。
因此，提高煤炭开采专业的技术能力已经成为现在煤炭开采专业的主要问题，而合理的通风是防止煤炭自燃和火灾发生的重要手段。
矿井通风系统是煤炭矿井生产系统的重要组成部分，它是矿井通风、通风方式、通风网络三者的总称。
矿井通风系统的主要作用是将足够的新鲜空气输送到矿井里，利用新鲜的空气来稀释和排除矿井内有害的气体、粉尘等，能够调节里面所需要的温度、湿度、风量，从而改善矿井工作人员的劳动环境，保证矿井的安全生产。
矿井通风系统是根据影响矿井安全生产的主要因素（如通风情况、温度、瓦斯、煤层厚度）决定的，为了使矿井通风系统整体的功能达到最优的水平，首先必须分析矿井通风系统运行的现状，然后找出其不足处，最后再研究改进的措施。
1.强化对矿井通风技术的培养矿井通风系统的合理性主要表现在通风系统的安全、有效、稳定、经济等方面，目前的矿井通风系统或多或少都存在一些问题，表现如下：(1)矿井通风系统所用的主要通风机运行效率比较低，它的效率会随着负荷率的变化而变化，使资源没有得到合理的利用；(2)由于通风阻力比较高，阻力分布不合理，使得通风机消耗的电量较大，造成了矿井通风设置的不合理；(3)有的矿井由于风量不足、漏风比较多，造成了矿井内有些地方瓦斯聚集、煤尘浓度过高，这样就会影响生产的安全；(4)角联网络多造成了矿井内风流不稳、风量的不稳定，这样会积累瓦斯、煤尘等易爆物品；为了降低矿井内通风阻力和通风所花费的费用，要尽量使用断面积比较大的巷道，还要让新鲜的空气到达风区，将矿井内的有害气体、瓦斯、粉尘等的浓度降低，并且在整个矿井内不留死角。
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3) 当Re≥100000时，流体成为紊流流动。λ与Re无关， 只和管壁的粗糙度有关。管壁的粗糙度越大， λ系数就越 大。其试验式为： 1
(1.74 lg d )2 k
矿井巷道中的风流，其性质与上面完全一样，所不同的是矿 井巷道的粗糙度较大，在较小的Re时，便开始由层流变为紊 流；此外，由于大多数矿井巷道风流的Re均大于100000，故 λ值仅决定于井巷壁的相对粗糙度，而与Re无关。在一定时 期内，各井巷壁的相对粗糙度可认为不变，因之λ值即为常 量。
前人实验得出水流在圆管中的沿程阻力公式（达西公式 ）是：
式中 λ——实验比例系数，无因次；
ρ——水流的密度，kg/m3 ；
L——圆管的长度，m；
d——圆管的直径，m；
V——管内水流的平均速度，m/s。
尼古拉兹在壁面分别胶结各种粗细砂粒的圆管中，实验 得出了流态不同的水流λ系数同管壁的粗糙程度、雷诺数的 关系。管壁的粗糙程度用管道的直径 d (m)和管壁平均突起 的高度(即砂粒的平均直径) k (m)之比来表示。并用阀门不断 改变管内水流速度，结果如图所示。
流体质点的流动轨迹是极不规则的。除了有沿流体总方向
的位移外，还有垂直于液流总方向的位移，流体内部存在
着时而产生时而消灭的漩涡，这种状态称为紊流。研究层
Hale Waihona Puke 流与紊流的主要意义在于两种流态有着不同的阻力定律。
雷诺数
试验证明，层流与紊流彼此间的转变关系决定于液体的密 度ρ、绝对粘性系数μ，流体的平均速度V与管道水力直径d， 这些因素的综合影响可以用雷诺数来表示为：
第三章 井巷通风阻力
风流流动时，必须具有一定的能量(通风压力)，用以克 服井巷及空气分子之间的摩擦对风流所产生的阻力。通风压 力克服通风阻力，两者因次相同，数值相等，方向相反。知 道通风阻力的大小就能确定所需通风压力的大小。在矿井通 风中，存在着摩擦阻力和局部阻力，必须分析研究它们的特 性、测定方法以及降低措施等，从而作为选择通风设备，进 行通风管理与设计的依据。这在通风设计中尤其重要。
3.1 风流的流态
流体产生的阻力与流体流 动过程中的状态有关。流体流动 时有两种状态；一种是流体呈层 状流动，各层间流体互不混合， 流体质点流动的轨迹为直线或有 规则的平滑曲线，这一状态称为 层流。在流速很小、管径很小、 或粘性较大的流体流动时会发生 层流。
另一种是流体流动时，各部分流体强烈地互相混合，
二、井巷摩擦阻力计算公式
由于矿井巷道极少为圆形，可用当量直径d＝4S/U代入 沿程阻力公式得：
令：
α是巷道的摩擦阻力系数，与巷道帮壁的粗糙程度有
关。则：
hfrLSU 2V L SU Q S2 2S L 3 U Q 2
由于矿井中巷道的长度，周界
及摩擦阻力系数在巷道形成后一
般变化较小，可看作常数。再令
试验结果可分以下几种情况： 1) 在lgRe≤3.3(Re≤2320)时，即当液体作层流流动，由
左边斜线可以看出，所有试验点都分布于其上，λ随Re的 增加而减小，且与管道的相对粗糙度无关，这时λ与Re的 关系式为：
λ＝64/Re 2) 在3.3<1gRe<5.0(2320＜Re≤100000)的范围内，流体
：
RfrSL3U,Ns2 m8
Rfr——为巷道的摩擦风阻。 这时：hfr RfrQ2,Pa 这就是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。
三、井巷摩擦阻力的计算
[例1] 某梯形木支架煤巷，长200米，断面积为4m2， 沿断面的周长为8.3m，巷道摩擦阻力系数α通过查表得 到的标准值为0.018N·s2/m4，若通过巷通的风量为 960m3/min，试求其摩擦阻力?
矿大矿井通风与安全通风阻力
本章目录
第三节 局部阻力 一、局部阻力的概念 二、局部阻力定律 三、局部阻力的计算方法 四、降低局部阻力的措施
第四节 通风阻力定律和特性 一、通风阻力定律 二、井巷的通风特性 三、风流的功率与电耗
本章目录
第五节 通风阻力测量 一、通风阻力测量的内容与意义 二、用倾斜压差计测算井巷的风阻 三、用倾斜压差计测算井巷的摩擦阻力系数 四、用气压计测算井巷的风阻 五、测算矿井的通风总阻力和总风阻
Re VdVd
式中，ν——运动粘性系数，m2/s。
当Re≤2000时，流体呈层流流动； 当Re＞2000时，液流开始向紊流流动过渡； 当Re＞10000时，流体完全呈现为紊流。
矿井巷道很少为圆形，对于非圆形通风巷道，以4S/U(水 力直径)代替上式中的d，即：
Re 4SV
U
U c
S
三心 S拱 (H 0.： 08B )6•B 7 半圆 S拱 (H 0 ： .17 B )• 3 B
紊流，很少为层流。
3.2 摩 擦 阻 力
一、摩擦阻力及影响因素 风流在井巷中作均匀流动时，沿程受到井巷固定壁面的
限制，引起内外摩擦，因而产生阻力，这种阻力，叫做摩 擦阻力。所谓均匀流动是指风流沿程的速度和方向都不变 ，而且各断面上的速度分布相同。流态不同的风流，摩擦 阻力hfr的产生情况和大小也不同。一般情况下，摩擦阻力 要占能量方程中通风阻力的80～90％，它是矿井通风设计 ，选择扇风机的主要参数，也是生产中分析与改善矿井通 风工作的主要对象。
V R U e 20 6 .5 0 1 8 0 .4 4 1 6 0 0 .1 m 9 /s
4 S
4 2 .5
V R U e 10 6 . 0 5 1 0 8 .4 4 0 1 6 0 0 .9 m / 5 s
4 S
4 2 .5
由于煤矿中大部分巷道的断面均大于2.5m2，井下巷道中 的最低风速均在0.25米/秒以上，所以说井巷中的风流大部为
式中，U——巷道周界长度，m。 c—断面形状系数，梯形断面c=4.16；三心拱c=3.85；半
圆拱c=3.90；圆断面，c=3.54。
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：