矿井通风矿井通风的基本理论.ppt

9.3 矿井通风阻力 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。风流的流动状态有层流与紊流两种。 层流是指当流速较低时，流体质点互不混杂，沿着与管轴平行的方向做层状运动。 紊流是指当流速较太时，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，且在流体内部存在着时而产生、时而消失的旋涡。 影响因素：流体的速度、粘性和管道尺寸。雷诺数表示： 对于非圆形断面的井巷： 周长U与断面积S的关系： 摩擦阻力：风流在井巷中作均匀流动时，沿层受到井巷固定壁面的限制，引起内外摩擦而产生的阻力。 前人实验得出水流在圆管中的沿程阻力公式： 流态不同时，式中λ的实验表达式不同。 完全紊流状态下的摩擦阻力定律 在完全紊流状态下，井巷的α值只受λ、γ或ρ的影响。对于尺寸和支护已定型的井巷，α值只与γ或ρ成正比。 若通过井巷的风量为Q，则V= Q/S，代入上式，得 风流在完全紊流状态下的摩擦阻力定律： 层流状态下的摩擦阻力定律 层流状态下的摩擦风阻： 层流状态下的摩擦阻力定律： 降低摩擦阻力的措施 1.降低摩擦阻力系数。 2.扩大巷道断面。 3．选用巷道周长与断面积较小的巷道形状。 4．缩短风路的长度。 5．避免巷道内风量过大。 局部阻力：矿井内风流在流动过程中，由于边壁条件的变化，使均匀流动在局部地区受到阻碍物的影响而破坏，从而引起风流的速度大小、方向、分布的变化或产生涡流等，造成风流的能量损失，称为局部阻力。 局部阻力定律 突然扩大巷道风流变化示意图 该局部地点的局部阻力为： （完全紊流状态下的局部阻力定律） 降低局部阻力的措施： 1.对于风速高、风量大的井巷，尽可能壁面断面的突然增大或突然减小； 2.尽可能壁面巷道拐急弯，在拐弯处壁面要成圆弧过渡，拐弯的曲率半径要尽量大，还可设置导风板； 3.风筒要悬挂平直； 4.在巷道的分叉处或汇合处要做成斜面或圆弧形，不要随意在主要巷道内堆放木料、器材等杂物，把正对风流的固定物体做成流线形。 通风阻力定律：摩擦阻力定律和局部阻力定律的结合，也就是通风阻力、风阻和风量三个参数相互依存的规律。 1.在完全紊流状态下，通风阻力定律是：h＝RQ2，Pa 2.在层流状态下，通风阻力定律是：h=RQ 3.在中间过渡状态下，通风阻力定律是：h=RQx 井巷的通风特性（风阻特性）：该矿井或井巷所特有的反映通风难易程度或通风能力大小的性能。 A＝1.1917Q/ A＝1.1917/ 矿井通风阻力测量 内容： 1.测算风阻。 2.测算摩擦阻力系数。 3.测量通风阻力的分配情况。 测定方法 压差计法：两端面间的通风阻力 气压计法：气压计法是用精密气压计测出两侧点间的绝对静压差，再加上动压差和位压差，以计算通风阻力的方法。 （1）基点测定法 （2）同步测定法 矿井通风总阻力和总风阻的测算 A抽出式通风的矿井 抽出式通风矿井示意图 据能量方程可知： 2断面的相对静压是: 该矿井的自然风压是： 则： 又： 得出： 矿井通风动力的工作风阻： B压入式通风的矿井 压入式通风矿井示意图 抽风段通风总阻力为： 该矿井的通风总阻力： 然后用hr和流向井下的总进风流Qm计算该矿井不包括外部漏风途径的总风阻，用hr和通过主要通风机的风量Qf计算该矿通风动力的工作风阻。 9.4局部通风 方法： 局部通风机通风：利用局部通风机做动力，通过风筒导风的通风方法。 压入式通风 抽出式 混合式 矿井全风压通风 风障导风 风筒导风 平行巷道导风 钻孔导风 引射器通风：利用引射器产生的通风负压，通过风筒导风的通风方法。 局部通风系统设计 原则 (1)应为局部通风创造条件； (2)安全可靠、经济合理和技术先进； (3)采用技术先进的低噪、高效型局部通风机； (4)压入式通风宜用柔性风筒，抽出式通风宜用带刚性骨架的可伸缩风筒或完全刚性的风筒。 (5)当一台风机不能满足通风要求时可考虑选用两台或多台风机联合运行。 设计步骤 （1）确定局部通风系统，绘制掘进巷道局部通风系统布置图； （2）按通风方法和最大通风距离，选择风筒类型与直径； （3）计算风机风量和风筒出口风量； （4）按掘进巷道通风长度变化，分阶段计算局部通风系统总阻力； （5）按计算所得局部通风机设计风量和风压，选择局部通风机； （6）按矿井灾害特点，选择配套安全技术装备。 安全措施 A保证局部通风机的稳定可靠运转 1.双风机、双电源、自动换机和风筒自动倒风装置； 2.“三专两闭锁”装置； 3.局部通风机遥讯装置； 4.积极推行使用局部通风机消声装置。 B加强瓦斯检查和监测 1.安设瓦斯自动报警断电装置，实现瓦斯遥