李永寶

摘 要：礦井通風阻力是衡量礦井通風狀況的主要指標，礦井通風阻力測定則是礦井通風技術(shù)管理的一項基礎(chǔ)工作，介紹了礦井通風阻力的測定方法， 對礦井通風阻力測定中的幾個問題進行了分析。

關(guān)鍵詞：礦井通風阻力 伯努利方程 等積孔

一：礦井通風阻力測定原理：能量方程

能量方程表達了空氣在流動過程中的靜壓能、動能和位能的變化規(guī)律，是能量守恒和轉(zhuǎn)換定律在礦井通風中的應用。在流體力學中，對理想流體，當從1點流到2點時，采用伯諾利方程（也叫通風能量方程）：

p1+ρm1gZ1+ρm1v12/2=p2+ρm2gZ2+ρm2 v22/2

但對于實際中的空氣流動，由于空氣具有粘性，在流動過程中必然產(chǎn)生內(nèi)外磨擦力而損失部分能量；另外，空氣還具有可壓縮性，在流動過程中氣體的密度會有變化，在實際應用中的通風能量方程可用下式表示：

p1+ρm1gZ1+ρm1v12/2=p2+ρm2gZ2+ρm2 v22/2+h阻1-2

式中 h阻1-2 ——空氣從斷面1流到斷面2所損失的能量，即兩點間的通風阻力，Pa

上述能量方程表示了風流在任意兩斷面間的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系，指出兩點間的能量損失就是兩點間的通風阻力。該方程在礦井通風中應用極為廣泛，是研究礦井通風的理論基礎(chǔ)。

二：測定方案的確定

本次礦井通風阻力測定前，根據(jù)礦井通風系統(tǒng)的實施情況，經(jīng)與礦方共同協(xié)商，選定通風網(wǎng)絡最長的路線，采用通風參數(shù)儀法進行測定。

三：測定方法：氣壓計法（礦井通風參數(shù)儀）

用精密氣壓計測量兩測點間的靜壓差，測算兩斷面的動壓差和位壓差，從而計算出兩測點間的通風阻力。

實施阻力測定前，按煤礦現(xiàn)通風系統(tǒng)，并結(jié)合礦井實際生產(chǎn)地點選擇測定路線及標注井下測點標號、量取測點斷面和兩測點間斜距、記錄井巷支護形式等。

第二步，依次測定井下各測點的風速、絕對大氣壓力、空氣干溫度、空氣濕溫度及相對于基點（進風井口）的靜壓差，具體測定步驟如下：

①精密氣壓計A、B及測定所用的其他儀器、儀表的操作做好人員分工。在基點（進風井口）處，將精密氣壓計A、B置于同一水平面，開機后約20分鐘即可同時讀取精密氣壓計A、B在地面的大氣壓值。

②精密氣壓計B入井后測第一點時，待儀器顯示讀數(shù)穩(wěn)定后，讀取絕對大氣壓力、空氣干溫度、空氣濕溫度及相對于基點（進風井口）的靜壓差、時間等，同時將其顯示讀數(shù)一一記錄在原始記錄上。

四：測定準備工作

1. 測定路線的選擇

選擇能夠反映該礦井通風系統(tǒng)特征的最長通風路線作為主要測定路線。

2. 測點的布置

首先在通風系統(tǒng)圖上按選定測定路線布置測點，并按順序編號。然后再按井下實際情況確定測點位置，并作標記。

五：數(shù)據(jù)處理

1.巷道幾何參數(shù)的測算

1.1三心拱斷面的巷道

斷面積：SL=BL×（HL-0.0867BL） 周長：UL=4.10×SL1/2

1.2半圓拱斷面的巷道

斷面積：SL=BL×（HL-0.1073BL） 周長：UL=3.84×SL1/2

1.3矩形斷面的巷道

斷面積：SL=BL×HL 周長：UL= 2×（BL+HL）

1.4梯形斷面的巷道

斷面積：SL= BL×HL 周長：UL=

1.5式中 SL——巷道斷面積，m2

BL——巷道寬度或腰線長度，m

HL——巷道斷面的高，m

2.測點相對靜壓計算 公式：h靜i=（hJ讀i+⊿h氣）g，Pa

式中 h靜i—測點對基點的相對靜壓，Pa；

hJ讀i—儀器在測點讀出的相對靜壓，mmH2O。當測點的絕對壓力高于基點時，讀數(shù)顯示“+”，低于顯示“-”；

⊿h氣—儀器在測點讀數(shù)時，地面大氣壓力的變化值，mmH2O。g—9.8m/s2；

3、測點間的位壓計算 公式： h位i =Z0-1ρ0-1g，

式中：h位i—測點對基點的位壓，Pa；Z0-1—測點與基點的標高差，（m）

ρ0-1—測點與基點的平均空氣密度，Kg/m3；g—重力加速度，m/s2；

4.井巷斷面間的動壓計算 hd =ρ·ν2/2 （ Pa ）

式中 hd ——測點的動壓，Pa

ρ——空氣密度，㎏/m3

ν——測風斷面的風速，m/s

5、測量路線的阻力計算

hi-j=hi-j靜壓差+hi-j速壓差+hi-j位壓差

式中 hi-j——測量路線各測點間的阻力，Pa

hi-j靜壓差——測量路線的靜壓差，Pa

hi-j速壓差——測量路線的動壓差，Pa

hi-j位壓差——測量路線的位壓差，Pa

巷道風阻及井巷摩擦阻力系數(shù)的計算

6.1 斷面修正系數(shù) Ks=（S-0.4）/S

6.2 風量 Q=KsSV （m3/S）

6.3 兩測點間風阻 Rij=hi-j/Q2i-j （N·s2/m8 ）

式中 Qi-j ——測點i，j間風量的算術(shù)平均值，m3/s

6.4 兩測點間標準風阻 Rij=1.2Rij/ （N·s2/m8 ）

6.5 巷道百米標準風阻 Rij=100Rij/Lij （N·s2/m8 ）

6.6 摩擦阻力系數(shù) α測=h阻·S3/ULQ2 （N·s2/m4 ）

α標=1.2·α測/ρ測 （N·s2/m4 ）

式中 α測——測定時空氣密度為ρ測時的巷道摩擦阻力系數(shù)，N·s2/m4

α標——換算成礦井標準空氣密度為1.2 kg/m3時的巷道摩擦阻力系數(shù)，N·s2/m4

h阻——測點間的通風阻力，Pa

S——井巷的斷面積，m2

U——井巷的周長，m

L——測段巷道長度，m

7、礦井通風總阻力 h總=∑hi-j

式中 h總——礦井通風總阻力，Pa

hi-j——測量路線各測點間的阻力，Pa

8、自然風壓計算

采用間接測定法用加全平均計算進、回風側(cè)各測點風流中平均空氣密度。

礦井自然風壓可按下式計算：hz=Z·（ρ進均-ρ回均）g

式中 Z ——礦井垂深，m；

ρ進均——進風段平均密度，kg/m3；

ρ回均——回風段平均密度，kg/m3；

g ——重力加速度，g取9.81m/s2

9.礦井通風阻力及等積孔

假設(shè)在一個理想薄壁上開一個面積為的孔口，當孔口通過的風量恰好等于礦井的風量，由孔口在薄壁兩側(cè)造成的絕對靜壓差等于礦井的通風阻力時，稱孔口面積為礦井等積孔。

式中 A ——礦井等積孔，m2；

Q——礦井總風量，m3/s；

h阻——礦井總阻力，Pa。

6：結(jié)論礦井通風阻力的測定要根據(jù)礦井規(guī)模、通風系統(tǒng)合理地確定測定路線、布置測點， 正確地選擇測定方法。計算所求得的項目要全面， 測定報告要給出測定結(jié)論。通過分析， 要對礦井通風阻力分布、風量分配、漏風狀況、通風設(shè)施的設(shè)置、管理指出存在的問題， 提出合理化建議， 以達到礦井通風系統(tǒng)降阻減耗的目的， 保證通風系統(tǒng)的經(jīng)濟、合理、可靠運行。

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