《第五部分矿井自然通风》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第五部分矿井自然通风（32页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、4 5 矿井总风阻与矿井等积孔 例题 某矿井为中央式通风系统 测得矿井通风总 阻力hm 2800Pa 矿井总风量Q 70m3 s 求矿井总 风阻Rm和等积孔A 评价其通风难易程度 解 可见 该矿通风难易程度属中等 E155082605 第五章 矿井自然通风 5 1 自然通风的概念及其表达 5 2 矿井自然通风压计算 5 3 矿井自然压差的测定 5 4 自然风压的影响因素和控制与利用 5 1 自然风压的概念及其表达 自然风压是矿井中客观存在的一种自然现象 其作 用有时对矿井通风有利 有时却相反 现在人们一 般认为 风流流动所发生的热交换等因素使矿井进 出风侧 或进 出风井筒 产生温度差而导致其
2、平均空气密度不等 使两侧空气柱底部压力不等 其压差就是自然风压 因此提出了 有高差的回路 是产生自然风压的必要条件 有高差井巷的空气平 均密度不等是产生自然风压的充分条件 5 1 自然风压的概念及其表达 5 1 1 自然风压的基本分类 根据矿井的实际情况 由井上 井下自然因素和 生产活动的热力效应所产生的自然能量差可概括为 三种形式 自然热位差 水平热压差 或称水平气 压差 及大气自然风 5 1 自然风压的概念及其表达 5 1 1 自然风压的基本分类 1 自然热位差 图5 1 矿井通风自然热位差示意 图 n如图5 1所示 由地 面气温 井下热力 因素 含湿量 气 体成分等变化所引 起的进 回风
3、井筒 内空气平均密度不 等 密度大的井筒 内空气柱压力大于 密度小的井筒内空 气柱压力 这两井 筒中的空气柱压差 称做自然热位差 nPn g z m1 m2 5 1 自然风压的概念及其表达 5 1 1 自然风压的基本分类 2 水平热压差 图5 2 水平自然风示意图 n图5 21中a是表示冬季洞内温度比地面温度高 巷道内空气逐渐被加温 热气上升从巷道顶部流 出 而地面冷空气从巷道下部进入 图5 2中b是 表示夏季洞内温度比地面温度低 巷道内空气逐 渐降温 冷气下降由巷道底部流出 而地面热空 气从巷道顶部进入 这是借助自然因素通风的最 简单形式 n在矿井水平井巷中也能因温度等自然因素变化导 致风流
4、密度上的差异 从而造成同一标高水平上 的压力不同 井巷中同一水平上主要因温差而形 成的压力差称为水平热压差 这种水平热压差也 能促使空气沿井巷流动 形成自然风 一般情况 下这种自然风速很小 往往不被注意 但在某些 条件下 仍能明显的显现出来 n在地表 由于多种因素造成空气温度 湿度 成分 等的差异 同一标高水平上的大气压力也有差别 这种同一标高水平上的气压差 气象上称为气压梯 度 由气压梯度所产生的压力称为气压梯度力 N kg 即 5 1 自然风压的概念及其表达 5 1 1 自然风压的基本分类 3 大气自然风压 地面吹向平峒口的大气风 其动压可转变成静压 形成矿井自然风 影响矿井通风量的大小
5、该动压 Pv的计算方法为 综上所述 以上三种形式的能量差都应属于自然风 压的范畴 所以 自然风压是由井内外自然因素所 造成促进所有井巷风流流动的能量 而单位体积风 流所具有的这种能量称做自然风压 n 系数 由风向 山坡表面形状倾斜度 洞口形 状和尺寸等决定 大气自然风流密度 kg m3 va 大气风速 m s n大气自然风对抽出式通风矿井的进风平峒和压入式 通风矿井出风平峒的风量影响较显著 能使前者风 速明显增加 后者风流停滞甚至反向 5 1 自然风压的概念及其表达 5 1 2自然风压的实质 图5 3 燃烧试验巷道示意图 n随着燃烧平巷4断 面上燃烧温度的 升高 使回风侧7 8点断面温度也 相
6、应增高 风流 密度降低 与燃 烧段并联平巷中 的2点断面与7 8 点断面之间的 水平热压差也相 应增大 而导致2 点断面风量增加 n4点断面燃烧时 空气受热上升 使其断面上部产 生空气积聚和膨 胀作用 导致该 断面上部与风流 上 下风侧断面 上部之间均产生 了热压差 促使4 点断面上部风流 倒向 即所谓 逆 流现象 n综上所述 自然风压是 井上 井下 热力效应等 自然因素在 矿井中形成 的热压差 它存在于包 括平巷在内 的所有井巷 中 5 2 矿井自然风压计算 5 2 1 矿井自然风压计算方法 对矿井自然风压的影响因素主要有气候变化及矿井 开采时期 气候影响最大的是夏 冬两季 开采影 响最大的
7、是矿井生产通风最易和最难时期 气候和 开采对矿井通风负压影响的极值通常有以下几种 H易 He1 H易 He2 H难 He3 H难 He4 式中 H易 H难 矿井通风最易 最难 不计自然 风压 时的通风计算负压 Pa He1 He2 矿井通风最易时冬 夏季自然风压 的极值 Pa He3 He4 矿井通风最难时冬 夏季自然风 压的极值 Pa 5 2 矿井自然风压计算 5 2 1 矿井自然风压计算方法 矿井主扇风机选型参数主要有矿井通风风量 负压 风量一定时 负压主要考虑最大负压 最小负压 此时负压关系为 H难 He4 H难 He3 H易 He2 H易 He1 式中矿井通风负压的最小为H易 He1
8、最大为H难 He4 计算自然风压时 需计算矿井通风容易时期冬天和 困难时期夏天 极值 的矿井负压 即 H易 He1 H难 He4 几种不同情况的自然风压计算方法归纳如下 5 2 矿井自然风压计算 5 2 1 矿井自然风压计算方法 1 进 回风井井口标高相同的情况 1 容易时期 冬季 自然风压He1 He1 回易 进冬 g H 式中 回易 容易时期回风井筒中湿空气的平均 密度 kg m3 进冬 冬季进风井筒中湿空气的平 均密度 kg m3 H 井筒垂深 m 2 困难时期 夏季 自然风压He4 He4 回难 进夏 g H 式 中 回难 困难时期回风井筒中湿空气的平均密 度 kg m3 进夏 夏季进
9、风井筒中湿空气的平 均密度 kg m3 5 2 矿井自然风压计算 5 2 1 矿井自然风压计算方法 2 回风井井口高于进风井井口的情况 1 容易时期 冬季 自然风压He1 He1 冬 Hc 进冬 Hj 回易Hh g 2 困难时期 夏季 自然风压He4 He4 夏 Hc 进夏 Hj 回难Hh g 3 回风井井口低于进风井井口的情况 1 容易时期 冬季 自然风压He1 He1 进冬 Hj 冬 Hc 回易Hh g 2 困难时期 夏季 自然风压He4 He4 进夏 Hj 夏 Hc 回难Hh g n 冬 冬季进风井筒侧地表湿空气的平均密度 kg m3 进冬 冬季进风井筒中湿空气的 平均密度 kg m3
10、回易 容易时期回风井筒 中湿空气的平均密度 kg m3 Hc 进 回风 井井口标高差 m Hj 进风井筒的垂深 m Hh 回风井筒垂深 m n 夏 夏季进风井筒侧地表湿空气的平均密度 kg m3 5 2 矿井自然风压计算 5 2 2 矿井自然风压相关参数的计算 1 空气平均密度计算 近似计算 5 2 矿井自然风压计算 5 2 2 矿井自然风压相关参数的计算 2 湿空气绝对静压计算 1 地表的情况 例如 已知海平面 0 m处的大气静压力P0 1 01325 105 Pa 海平面 1000m处的大气静压力P 0 888P0 则 2 进风井筒的情况 P进 P表 0 5 Ph 3 回风井筒的情况 a
11、容易时期 P回易 P表 Pf易 0 5 Ph b 困难时期 P回难 P表 Pf难 0 5Ph nP表 地表湿空气绝对静压 Pa nH表 计算井筒井口地表标高 m nP进 进风井筒湿空气的绝对静压平均值 Pa Ph 进风井筒上 下风压差 通过通风网络计 算求得 Pa nP回易 容易时期回风井筒湿空气的绝对静压 平均值 Pa Pf易 容易时期通风网络总负 压 Pa Ph 容易时期回风井筒井口 井 底风压差 通过通风网络计算求得 Pa nP回难 困难时期回风井筒湿空气的绝对静压 平均值 Pa Pf难 容易时期通风网络总负 压 Pa Ph 困难时期回风井筒井口 井 底风压差 通过通风网络计算求得 Pa
12、 5 2 矿井自然风压计算 5 2 2 矿井自然风压相关参数的计算 3 相对湿度确定 进风井筒风流的相对湿度一般取60 回风井筒的 一般取100 4 湿空气温度确定 5 饱和水蒸气的绝对分压确定 饱和水蒸气的绝对分压Ps 随湿空气温度 t 变化而 变化 可在焓湿图表中查得 n 1 地表湿空气温度确定 夏 季以当地记载历年最高气温 冬季以当地记载历年 最低气温 2 进风井筒 湿空气温度确定 通常夏季 以当地历年最高气温与井下 气温 22 的平均值 冬季以进风井筒有加温设施 时 取2 与井下气温 22 的平均值12 3 回风井筒 湿空气温度确定 椐调查 矿井生产过程中回风井筒内 空气温度变化很小
13、计算时 可取22 5 2 矿井自然风压计算 5 2 3 自然风压计算实例 图5 4 自然风压计算实例 n通风网络计算结果如下 未计自然风压 a 容易时期通风网络负压 Pf易 1106 8 Pa b 困难时期通风网络负压 Pf难 1508 7 Pa c 进风井筒井口 井底风 压 差 容易时期 Pj 47 8 Pa 困难时期 Pj 47 8 Pa d 回风井筒井口 井底风 压 差 容易时期 Ph 92 6 Pa 困难时期 Ph 92 6 Pa n如图5 4所示 某矿 井为单水平斜井开拓 斜井井口标高为 1550m 回风井井 口标高为 1700m 主斜井垂深50m 回 风井井筒垂深200m 水平运输
14、大巷布置 在 1500m 水平 夏 季最高气温为35 4 冬季最低气温为 20 矿井总通风量 112m3 s 5 2 矿井自然风压计算 5 2 3 自然风压计算实例 1 计算各种情况下的P值 P进表 1 01325 105 83 7350 kPa 式中 Z进表 进风井口地表标高 1550m P回表 1 01325 105 82 0327 kPa 式中 Z回表 回风井口地表标高 1700m P表 0 5 P进表 P回表 82 9 kPa 因Pj Pj 故 P进易 P进难 P进表 0 5Pj 83 7 kPa P回易 P回表 Pf 易 0 5 Ph 81 0 kPa P回难 P回表 Pf难 0 5
15、 Ph 80 6 kPa 5 2 矿井自然风压计算 5 2 3 自然风压计算实例 2 饱和水蒸气绝对分压确定 根据进 回风井的通风风流温度 由表5 1选取饱和 水蒸气绝对分压Ps 1 地表 夏季 t 35 4 Ps 5 736 kPa 冬季 t 20 Ps 0 102 kPa 2 进风井筒 夏季 t 28 7 Ps 3 771 kPa 冬季 t 12 Ps 1 399 kPa 3 回风井筒 t 22 Ps 2 637 kPa 5 2 矿井自然风压计算 5 2 3 自然风压计算实例 3 计算空气密度 1 求进风井口地表湿空气的密度 a 夏天 夏 0 921 kg m3 b 冬天 冬 1 140
16、kg m3 5 2 矿井自然风压计算 5 2 3 自然风压计算实例 3 计算空气密度 2 求进风井筒中湿空气的平均密度 a 夏天 进夏 0 956 kg m3 b 冬天 进冬 1 019 kg m3 5 2 矿井自然风压计算 5 2 3 自然风压计算实例 3 计算空气密度 3 计算回风井筒中湿空气的平均密度 a 容易时期 回易 0 944 kg m3 b 困难时期 回难 0 939 kg m3 5 2 矿井自然风压计算 5 2 3 自然风压计算实例 4 计算自然风压 1 计算容易时期 冬天 自然风压He1 He1 冬 h 进冬 Zj 回易Zh g 324 9 Pa 帮助 主扇风机通风 2 求困难时期 夏天 的自然风压He4 He4 夏 h 进夏 Zj 回难Zh g 18 1 Pa 阻碍主 扇风机通风 5 2 矿井自然风压计算 5 2 4 自然风压简略计算法 对于新设计或延深 扩建矿井的自然风压仍可用式 5 1 计算 但式中两侧空气柱平均密度值需进行 估算 由气体状态方程 近似地可得 将上式代入式 5 1 则得 nP 矿井最高点与最低水平间的平均气压 Pa Tm1 Tm2 分别为进 回风
