矿井自然通风

第五章 矿井自然通风
本章重点与难点 自然压差的形成及计算
第五章 自然通风
第一节 矿井自然风流的形成
由自然因素作用而形成的通风叫自然通风。 形成自然通风的基本原理是由于矿井有两个以上的出口，并且它们 的空气柱密度不同。进、出风井空气柱由于密度不同引起的能量 之差值，称为自然通风的压差或自然压差。
冬季：空气柱0-1-2比5-4-3的
式中
式中：
可以看出，影响自然压差大小的因素，除了气温外，还
有矿井深度及地表大气压等。矿井深度越大，自然压差 越大。所以在一些深矿井里，自然风量还比较大。 注意：1）自然风压的计算必须取一闭合系统。 2）进风系统和回风系统必须取相同的标高。 3）一般选取最低点作为基准面。
第三节 自然压差的测定
自然压差的大小，在生产矿井可以实测，以便掌握自然通风的
HN
0
z
1 gdZ 2 gdZ
3
5
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，用其分别代替上式的ρ1和ρ2，则上式可写为：
H N Zg ( m1 m2 )
一、浅矿井的自然压差
如右图所示，自然压差就是AB、CD两空气柱的压力之差。
低，夏季增高。
（5）在机械通风的矿井里，Baidu Nhomakorabea扇风机停止运转时，出风部分的气温不会因主扇停
止运转而马上降低，自然风流也不会马上反向。
例如红透山矿机械风流方向
如上图右图所示，在冬季，当主扇停止运转后，预计自然风流会马上反转。实 际情况井未马上反转。所以在需要用自然风流反向时应估计到这些问题。
自然通风的优点主要在于不消耗电能，但它不稳定，给通风管理工作带来一定
变化规律。 采用右图的方法，设密闭墙，墙的左侧是进风空气柱压 力 的压差为： ，右侧是出风空气柱的压力 墙两侧
所以此时U形管的液面差就是自然压差。
第四节 自然压差的特性
（1）当矿井深度及进出风的温度差没有改变时，自然压差值hz是常数，共特性曲线 是如下左图所示。它与矿井风阻特性曲线Ⅰ的交点A，就是自然压差对该矿井的 工作点，此时矿井总进风量为Q；若矿井风阻减小到曲线Ⅱ，则总进风量将增加 到Q′〔工作点此时为B）。所以自然压差一定时，其风量大小决定于矿井风阻。 （2）当矿井风阻一定时，进、出风井空气柱的温差改变，必然改变该矿井的自然压 差大小，使自然压差特性曲线上下平移，从而改变矿井的风量。在矿井风阻一定 时，自然压差越大，自然风量越大。
（3）自然风流的方向主要受空气密度的支配，而空气密度又受到地温、气候等的
影响。所以一般在冬季进风气温降低，自然通风往往与机械通风方向一致;在
夏季则往往干扰机械通风。
（4）在一些岩石裂缝及溶洞发育的矿井，由于自然压差的作用，冬季由矿井向地
表漏风，夏季由地表向矿井漏风，致使矿井空气中的氡及其子体浓度，冬季降
平均温度较低，平均 空气密 度较大，导致两空气柱作用
0
5
在2-3水平面上的重力不等。
它使 空气源源不断地从井 口1流入，从井口5流出。
1 ρ1 2 dz
ρ2
dz 4
z
夏季：相反。
3
自然风压：作用在最低水平两侧空气柱重力差
第二节 自然压差的计算
根据自然风压定义，上图所示系统的自然风压HN可用下式计算：
当矿井深度在100m以内，随深度增加空气密度变化不大， 可以视为定值，故
式中：
二、深矿井的自然压差
都在变化，属于多变过程。用等温过程来计算的随深度压力变化值和多变过程
如右图所示，当矿井深度大于100m以后，垂高为H米空气柱的密度、温度、热量
计算的结果极为接近，故可按等温过程计算。故可按等温过程计算。当地表大
气压为P0 时，随深度增加H米后，该点的大气压力为
式中
K－－随深度增加的校正系数；
R－－气体常数，取29.27；
T－－空气柱的平均绝对温度，K。
若矿井只有两个空气柱作用时，其自然压差为
式中， P0－地表大气压，Pa；
H－矿井深度，m；
T1、T2－进风井及出风井的空气平均绝对温度，K。
在生产矿井中，平均温度可通过实测获得，新设计的矿井按以下方法考虑
的困难。因此，应根据矿井的具体情况，有利则用，有害则防。