矿井通风与空气调节 复习要点Word格式.docx
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同时湿交换效果也随风速增大而加强。
如有风的天气，凉衣服干得快
人体热平衡关系式：
qm-qw=qd+qz+qf+qch
qm人体在新陈代谢中产热量，取决于人体活动量；
qw人体用于做功而消耗的热量，qm-qw人体排出的多余热量；
qd人体对流散热量，低于人体表面温度，为负，否则，为正；
qz汗液蒸发或呼出水蒸气所带出的热量；
qf人体与周围物体表面的辐谢散热量，可正，可负；
qch人体由热量转化而没有排出体外的能量；
人体热平衡时，qch=0；
当外界环境影响人体热平衡时，人体温度升高qch>
0，人体温度降低，qch<
1.干球温度干球温度是我国现行的评价矿井气候条件的指标之一
特点：
在一定程度上直接反映出矿井气候条件的好坏。
指标比较简单，使用方便。
但这个指标只反映了气温对矿井气候条件的影响，而没有反映出气候条件对人体热平衡的综合作用
2.湿球温度湿球温度这个指标可以反映空气温度和相对湿度对人体热平衡的影响，比干球温度要合理些。
但这个指标仍没有反映风速对人体热平衡的影响
3.等效温度等效温度定义为湿空气的焓与比热的比值。
它是一个以能量为基础来评价矿井气候条件的指标
4.同感温度这个指标是通过实验，凭受试者对环境的感觉而得出的同感温度计算图
5.卡他度卡他度用卡他计测定
特点反映了气温和风速对气候条件的影响，但没有反映空气湿度的影响。
为了测出温度、湿度和风速三者的综合作用效果
第二章矿井风流的基本特性及其测定
与矿井通风密切相关的空气物理性质有：
密度、重率、比容、比热、粘性
密度：
单位体积空气所具有的质量称为空气的密度
湿空气的密度：
1立方米客气中所含有干空气和水蒸气的质量比
重率（容重）：
单位体积空气所具有的重率
比容：
单位空气所占有的体积
比热：
使单位质量的空气温度升高1C所需要的热量
粘性：
当流体层间发生相对运动时候，在流体内部两个流体层的接触面上，便产生粘性阻力以组织相对运动，流体具有的这一性质，叫粘性
矿井通风的空气温度除了受地表温度的影响外还受1空气收到压缩或者膨胀的影响；
2地下岩石温度的影响
地温率——在恒温带以下，由于岩石的性质和种类不同，岩层温度每升高1C相对应的下降深度
岩石与空气的热交换形式：
传导、对流和辐射
巷道调温圈：
巷道岩壁附近的岩石原始温度场受通风影响的扰动范围
绝对湿度：
每1m3湿空气中所含有的水蒸气重量
湿空气的绝对湿度跟同温度下饱和客气的绝对湿度之比
空气状态：
指某一瞬间空气物理性质，其中最重要的参数是压力、温度和比容
焓：
一定状态下湿空气的内能和流动功之和
比焓：
含1Kg干空气的湿空气的焓
热湿比：
为了说明空气状态变化的方向和特性，常用状态变化前后的焓差和含湿量差的比值来表示，称为热湿比。
大气压力：
：
地面静止空气的静压力，它等于单位面积上空气柱的重力
空气静压：
气体分子间的压力或者气体分子对容器壁施加的压力
空气静压分类：
根据量度空气静压大小所选择的基准不同，分为绝对压力盒相对压力
绝对静压：
以真空状态绝对零压为比较基准的静压，即以零压力为起点表示的静压，对静压恒为正值
相对静压：
以当地大气压力（绝对静压）为比较基准的静压，即绝对静压与大气压力之差
全压：
风流的全压即该点静压和动压之和
绝对静压力的测定：
用水银气压计；
无液气压计
相对气压力的测定：
压差计
风速测定：
1用风表测定风速（翼式风表和杯式风表）2用热电式风速仪（有热线式、热球式和热敏电阻式三中，分别以金属丝、热电偶和热敏电阻作热效应元件）和皮托管压差计测定风速；
3（皮托管和压差计）测高风速；
4（用烟雾法或嗅味法）测量很低的风速或者鉴别通风构筑物漏风
风流的运动形式：
a有固定边界的，特点是空气受边界的限制而沿风道方向流动；
b没有固定边界的，即自由风流，特点：
风流的边界不是风道壁，而是与风流同一相态的介质
巷道型风流：
固定边界的风流
硐室型风流：
无固定边界的
掘进工作面通风
掘进通风方法按通风动力形式的不同可以分为局部扇风机通风、矿井总风压通风和引射器通风
局部扇风机通风：
利用局部扇风机作为动力，通过风筒导风把新鲜风流送入掘进工作面的通风方法，按工作方式的不同分为压入式、抽出式和混合式
压入式与抽出式通风的比较：
1压入式通风的优点是局部通风机和启动装置都位于新鲜风流中，污风不通过局部扇风机，安全性好；
而抽出式通风时，对于煤矿含瓦斯的污风通过局部扇风机，弱局部扇风机若不具备防爆性能则是非常为危险的；
2压入式通风时，风筒出口风速大，有效射程远，排烟效果好，工作面排污所需要的时间短；
并且因为风速较大排热性能好；
但是污风沿着整个巷道缓慢排除，污染范围广，劳动条件差，巷道排污所需要的通风时间长。
抽出式通风时，风口吸入口有效吸程小，掘进施工中难以保证风筒入口到工作面的距离在有效吸程内；
与压入式相比抽出式风量小，工作面排污所需的时间长；
然而，抽出式通风时新鲜风流沿巷道进入工作面，整个巷道空气清新，劳动环境好，且受污风污染的巷道长度仅为工作面到风筒吸口的长度，污风污染巷道长度短，巷道排污所需的时间短；
3压入式通风可以使用柔性风筒，成本低、重量轻、安装与运输也方便，且由于风筒内静压大于风筒外静压，风筒漏风对巷道有一定的排污作用。
而抽出式通风的风筒承受负压作用，必须使用刚性或者带刚性骨架的可伸缩风筒，成本高，重量大，安装与运输也不方便
混合式通风：
是压入式和抽出式两种通风方式的联合运用，按局部扇风机和风筒的布设位置，分为长压短抽、长抽短压和长抽长压三种。
兼有抽出式与压入式通风的优点，通风效果好。
主要缺点是增加了一套通风设备，电能消耗大，管理也比较复杂；
降低了压入式与抽出式两列风筒重叠段巷道内的风量。
混合式通风适用于大断面、长距离岩巷掘进巷道中
矿井总风压通风：
是利用矿井主要扇风机的风压，借助导风设施把主导风流的新鲜空气引入掘进工作面。
其通风量取决于可利用的风压和风道风阻。
按导风设施不同可分为1风筒导风2平行巷道导风3钻孔导风4风幛导风
局部通风设备：
由局部通风动力设备、风筒及附属装置组成
风筒要求：
漏风小、风阻小、重量轻、拆装简便
风筒种类：
按其材料力学性质可分为刚性和柔性两种
风筒接头：
刚性风筒一般采用法兰盘连接方式，柔性风筒的接头方式有插接、单反边接头、双反边接头、活三环多反边接头、螺圈接头等
风筒的风阻：
由摩擦风阻和局部风阻组成
天井掘进时候的局部通风方法：
风筒带防护帽；
风水混合式通风；
用吊罐掘进天井时的通风；
天井钻孔通风；
小直径PVC通风
引射器：
引射作用的实质是高压风流将自身的部分能量传递给被引射的流体，分为水力引射器和压气引射器
局部扇风机：
井下局部地点通风所用的扇风机称为局部扇风机
风筒漏风属于连续的均匀漏风。
漏风使局部通风机风量Q通与风筒出口风量Q出不等因此，应该用始、末端风量的几何平均值作为风筒的风量Q
风筒的有效风量率：
掘进工作面获得的风量占局部扇风机工作风量的百分数
矿井通风系统
矿井通风系统是由向井下各作业地点供给新鲜空气、排出污染空气的通风网络和通风动力以及通风控制设施等构成的工程体系。
矿井通风系统的任务：
①保证井下工作面有足够氧气；
②把井下产生的各种有毒气体及矿尘稀释到无害程度并排出矿井之外；
③给井下工作面创造良好的小气候条件。
矿井通风系统是矿井开拓、开采系统中为了实现通风目的和任务，向井下各作业地点供给新鲜空气，排出井下产生的污浊空气，调节井下气候条件而专门统筹规划、设计构建的由通风网络、通风动力和通风控制设施组成的工程体系总称。
矿井通风系统划分：
①按服务范围分为统一通风和分区通风；
②按进风与回风井在井田范围内的布局分为中央式、对角式和中央对角混合式；
③按主扇的工作方式分为压入式、抽出式和压轴混合式；
④根据风流的输送与调控方式，分为主扇—风扇、主扇—辅扇、多级机站、单元调控以及上述四种类型的不同组合。
通风网络：
由风流流经的所有井巷构成的、相互关联的、复杂的、网络状的井巷集合体。
通风动力：
为矿井风流流动提供能量的主扇、辅扇、自然压差等动力源组成的动力结构体系。
通风控制设施：
控制有害漏风，并使供入井下的风流按生产需求进行分配的风门、风扇、风墙、风桥、辅扇、空气幕、导风板凳一系列调节控制设施。
通风系统按照系统结构分为进风部分、出风部分和用风部分。
矿井通风系统的特性：
复杂性、非线性和多变性（跟随生产发展而变化的动态系统）。
复杂网络：
矿井通风学将风路的结构超出串、并联关系的通风网络统称为复杂网络，基于复杂通风网络构建的通风系统亦称为复杂通风系统，通风系统的复杂程度主要取决于通风路的复杂程度
通风构筑物：
凡用于引导风流，遮断风流和调节风量的装置，统称为通风构筑物，它是矿井通风系统中的风流调控设施，用以保证风流按生产需要的路线流动。
通风构筑物分类：
①通过风流的构筑物，包括主扇风硐，反风装置，风桥，导风板，调节风扇和风幛；
②遮断风流的构筑物，包括挡风墙和风门等。
扩声器：
大型主扇安装在地表时，在风机出风口外联接一段断面逐渐扩大的风筒称为扩散器，作用是降低出风口的风速，以降低扇风机的动压损失，提高扇风机的有效静压。
反风装置：
用来改变井下风流方向的一种装置，包括反风道贺反风闸门等设施
风桥：
通风系统中进风道与回风道交叉处，为使信封与污风互相隔开，需构筑风桥，要求其风阻小，漏风少，具有足够的坚固性
风墙：
不通过风流的废巷道及采空区，需设置风墙，风墙又称密闭。
根据使用年限不同，风墙分为永久风墙与临时风墙
风门：
某些巷道既不让风流通过，又要保证人员及车辆通行，就得设置风门
风窗：
是以增加巷道局部阻力的方式，调节巷道风量的通风构筑物
空气幕：
利用特制的供风器，由巷道的一侧或两侧以很高的风速和一定的方向喷出空气，形成门板式的气流来遮断或减弱巷道中通过的风流，称为空气幕
开凿合适的专用通风联道：
①中段尚无与矿井总进风道相联的、可用的、可靠的进风巷道；
②当中段人行运输道与矿井总进风道不连通，或相距太远，阻力太大；
③用人行运输道进风结构不合理，影响工作面风量按需分配；
④需采用风机来控制中段进风，避免风机与人行运输的矛盾时；
⑤利用运输道给中段作压入式供风出现漏风严重难以控制时；
⑥运输道中装卸矿作业的产尘量大影响风源质量时。
采区或矿体回风道：
为节省工程量，可多个中段共用一条回风道，即在各开采阶段的最上部，维护或开凿一条公用回风道，或者在回风侧开凿一条公用回风井，用来汇集各中段作业面所排出的污风，并将其送到总回风井，此回风道称为
中段通风网络布局：
①多中段阶梯式出风；
②本中段平行双巷式进出风；
③垮中段棋盘式进出风；
④上、下中段间隔式回风
有害风流控制：
①克服工作面串联风流；
②克服内部漏风；
③克服反转风流；
④防止循环风流。
回采作业面的通风：
①无出矿水平的巷道型或硐室型采场的通风；
②有出矿水平的采场的通风；
③无底柱分段崩落采矿法的通风三种类型
矿井漏风：
空气进入矿井后，一部分风流未经用风地点而直接进入回风部分或直接流向地表，这种现象称为矿井漏风。
地表与矿井之间的漏风称为外部漏风，从进风部分直接漏入回风部分称为内部漏风。
有害漏风：
一般把会削弱工作面有效风量的漏风称之为有害漏风。
有益漏风：
将能减少矿井通风阻力，降低通风电耗，增大矿井有效风量的漏风称之为有益漏风。
漏风原因：
①抽出式通风的矿井，通过地表塌陷区及采空区直接漏入回风道的短路风流有时可达很高的数值。
造成这种漏风的原因，首先是由于开采上缺乏统筹安排，过早地形成地表塌陷区，在回风道的上部没有保留必要的隔离矿柱，同时也由于对地表塌陷区和采空区未及时充填或隔离；
②压入式通风的矿井，通过井底车场的短路漏风量也很高。
这种漏风常常是由于井底车场风门不严密或风门完全失效所致；
③作业面分散，废旧巷道及不作业的采场不能及时封闭，造成内部漏风；
④井口密闭、反风装置、风门、石桥、风墙等通风构筑物不严密，也能造成较大的漏风。
漏风的控制与利用措施：
①矿井开拓系统、开采顺序、采矿方法等因素对矿井漏风有很大影响；
②抽出式通风的矿井，应特别注意地表塌陷区和采空区的漏风；
③提高通风构筑物的质量，加强严密性是防止漏风的基本措施；
④降低风阻、平衡风压也是减少漏风的重要措施；
⑤主扇可安装在井下进风段（或回风段）内，这样可以将原来有害漏风，转变为有益漏风
有效风量：
从地表进入井下的新风，到达作业地点，达到通风目的风量称为有效风量。
有效风量率：
各工作面实际得到的有效风量总和与矿井总风量（即主扇风量）之比的百分数，称为通风系统的有效风量率，不得小于60%.
总风量构成：
有效风量、内部漏风量和外部漏风量。
多级机站：
在一个通风系统中使用一定数量的扇风机，根据需要把扇风机分为若干级机站（每个机站视需要由若干台串联或并联的风机构成），由几级进风机站以接力方式将新鲜空气经进风井巷压送到作业区，再由几级回风机站将作业时形成的污浊空气经回风井巷排出矿井，用机站串联工作输送风流，用机站并联解决区域分风。
这样的风流输送与调控方式，称为多风机串并联多级机站。
建立通风系统的原则：
①通风系统的进风和出风部分，要从矿山具体条件和生产要求出发，因地制宜、不拘一格，结合各通风单元实际来建立；
②排风系统要有很强的回风控制能力，能够用合理的工程投资、较低的电能消耗，快捷干净地将单元的污风排出地表；
③进风系统要能够用最短的路径、最小的电耗、最少的投资、最简单的管理方式，将质量和数量合格的新风直接送入各单元。
一般情况下，在没有氡危害的矿井，必须采用压入式供风，使进风部分和用风部分处于正压状态，防止氡和氡子体向矿内渗流而污染风源；
④尽量采用多路进风和多路排风，并使各路风量分配与各路阻力状况相适应。
调控方式选用法则：
①网路结构比较简单的通风系统，宜选用主—风扇调控。
只要在最大阻力线路上不再设置风窗，就符合该种调控方法的最小功耗原则；
②网路结构稍微复杂的通风系统，宜选用主—辅扇调控。
只要在最小阻力线路以外的其余风路设置辅扇，即可达到调控风量的目的，并符合该种调控方法的最小功耗原则；
③网路结构较为复杂、有氡危害的通风系统，建议选用多级机站或单元调控方式；
④网路结构比较复杂、开采范围较大的通风系统，建议选用单元调控方式或不同类型的组合调控方式。
矿井通风阻力及其计算
矿井通风阻力是进行矿井通风设计、通风系统调整和改造、通风检查与管理等工作的基础，是矿井通风学的重要组成部分
井巷的通风阻力：
在矿井通风工程中，空气沿井巷流动时，井巷对风流呈现的阻力，统称为井巷的通风阻力
风压损失（风压降低）：
单位体积风流的能量损失，由井巷的通风阻力引起，单位是Nm/m3或N/m3或Pa
风流具有层流和紊流两种流动状态
层流（滞流）：
当流速很低时，流体质点互不混杂，沿着与管轴平行的方向作层状运动
紊流（湍流）：
当流速较大时，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体
紊流脉动：
实际上，风流中个点的流速、压力等物理参数随时间作不规则变化
时均速度：
瞬时速度随时间虽然不断变化，但在一足够长的时间段内，流速总是围绕着某一平均值上下波动
层流薄层：
在贴近壁面处仍存在层流运动薄层
摩擦阻力（沿程阻力）：
风流在井巷中作沿程流动时，由于流体层间的摩擦及流体与井巷壁面之间的摩擦所形成的阻力
生产矿井巷道阻力测定：
1压差计法2气压计法
局部阻力：
由于井巷断面、方向变化以及分岔或汇合等原因，使均匀流动在局部地区受到影响而破坏，从而引起风流速度场分布变化和产生涡流等，造成风流的能量损失
局部阻力的产生主要是与涡旋区有关，涡旋区愈大，能量损失愈多，局部阻力愈大
常见局部阻力的产生类型：
1井巷断面突变局部阻力2井巷断面渐变的局部阻力3井巷断面转弯处局部阻力4井巷分岔与会合的局部阻力
正面阻力：
或风流中存在物体，则空气流动时，必然使风速突然重新分布，造成风流分子间的互相冲击而产生的阻力，由正面阻力所引起的风流能量损失叫正面阻力损失
矿内产生正面阻力的物体有：
处于通风井巷内的罐笼、灌道梁、矿车、电机车、坑木堆以及其他器材设备和堆积物
引起正面损失的本质原因：
当风流从正面阻力物的周围绕过时，风流速度的方向、大小发生急剧的改变，导致空气微团相互间的激烈冲击和附加摩擦，形成紊乱的涡流现象，从而造成风流能量的损失
降低摩擦阻力的方法：
1增大井巷的断面积2尽量缩短井下风流的路线，条件适当时采用分区通风效果更好3尽量采用圆形或拱形断面的井巷4保证壁面光滑，支架排列整齐5主要井巷的断面积不能太小
降低局部阻力和正面阻力的方法：
1尽量避免井巷的突然扩大与突然缩小，将断面大小不同的巷道连接处做成逐渐扩大或逐渐缩小的形状2在风速较大的井巷局部区段上，要采取有效措施减小其局部阻力系数3要尽量避免井巷直角拐弯，拐弯处内外两侧要尽量做成圆弧形，且圆弧的曲率半径应尽量放大4将永久性的正面阻力物做成流线形，要注意清楚井巷内的堆积物，在风速较大的主要通风井巷内尤其重要。
矿井总风阻：
从入风井口到主要通风机入口，把顺序连结的各段井巷的通风阻力累加起来，就得到矿井通风总阻力，这就是井巷通风阻力的叠加原则
等积孔：
假定在无限空间有以薄壁，在薄壁上开一面积为A的孔口，当孔口通过的风量等于矿井风量，而且孔口两侧的风压差等于矿井通风阻力时，则孔口面积A称为该矿井的等积孔
矿用通风设备中最主要的是通风机。
通风机按其服务范围的不同，可分为主要通风机、辅助通风机、局部通风机；
按通风机的构造和工作原理，可分为离心式通风机和轴流式通风机
主要通风机是用于全矿井或矿井某一冀（区）的通风；
辅助通风机是用于矿井通风网络内的某些分支风路中借以调节其风量、帮助主要通风机工作；
局部通风机是用于矿井局部地点通风的，它产生的风压几乎全部用于克服它所连接的风筒阻力
扇风机的工作参数
风量：
单位时间内通过扇风机入口空气的体积，亦称体积流量，单位m3/s
扇风机对空气做功时给予每1m3空气的能量，其值为扇风机出口风流的全压和入口风流全压之差，单位N*m/m3或Pa。
包括动压（用于克服风流在扇风机出口断面的局部阻力，就是扇风机扩散器出口断面的动压）和静压。
功率：
输出功率（空气功率）输入功率（轴功率）
扇风机的效率：
输出功率与输入功率之比（全压和静压效率）
矿井通风网络中风量分配
矿井中风流的引入、分配、汇集和排出是通过许多纵横交错、彼此连通的井巷网进行的，风流通过的井巷所构成的网路，称为通风网络
通风网络图：
用图论的方法对通风系统进行抽象描述，把通风系统变成一个由线、点及其属性组成的系统
分支（边、弧）：
表示一段通风井巷的有向线段，线段的方向代表井巷中的风流方向。
每条分支可有一个编号，称为分支号
假分支：
风阻为零的虚拟分支
节点（结点、顶点）：
是两条或两条以上分支的交点
路（通路、道路）：
是由若干条方向相同的分支首尾相连而成的线路
回路和网孔：
由两条或两条以上方向并不都相同的分支首尾相连形成的闭合线路，其中含有分支者称为回路，无分支者称为网孔
树：
是指任意两节点间至少存在一条通路但不含回路的一类特殊图。
由于这类图的几何形状与树相似，故得名。
树中的分支称为树枝。
包含通风网络的全部节点的树称其为生成树，简称树
弦：
在任一通风网络的每棵生成树中，每增加一个分支就构成一个独立的回路或网孔，这种分支就叫做弦（又名余数枝）
矿井通风网络图的特点：
1通风网络图只反映风流方向及节点与分支间的相互关系，节点位置与分支线的形状可以任意改变2能清楚地反映风流的方向和分合关系，并且是进行各种通风计算的基础，因此是矿井通风管理的一种重要图件
通风网络图类型：
1与通风系统图形状基本一致的通风网络图2曲线形状的通风网络图
绘制通风网络图步骤1节点编号2绘制草图3图形整理
风量平衡定律：
是指在稳态通风条件下，单位时间流入某节点的空气质量等于流出该节点的空气质量；
或者说，流入与流出某节点的各分支的空气质量流量的代数和等于零
能量平衡定律：
是指在通风网络的任一闭合回路中，各分支的通风阻力（又称风压降）代数和等于该回路中自然风压与通风机风压的代数和
阻力定律：
对于任一分支或整个通风网络系统，有h、R、Q分别为通风总阻力、总风阻、总风量
通风网络结构：
按其联接形式分为串联、并联和角联
串联风路：
由两条或两条以上分支彼此首尾相连，中间没有风流分汇点的线路
串联风路特性：
1总风量等于各分支的风量2总风压（阻力）等于各分支风压（阻力）之和3总风阻等于各分支风阻之和4串联风路等积孔与各分支等积孔间的关系
串联网络的缺点：
总风阻大，通风困难；
串联风路中各分支的风量不易调节，而且前面工作地点产生污染物直接影响后面的工作场所
并联风网：
由两条或两条以上具有相同始节点和末节点的分支所组成的通风网络
并联风网特性：
1总风量等于各分支的风量之和2总风压等于各分支风压3并联风网等积孔等于各分支等积孔之和
在任何一个矿井通风网络中，都同时存在串联与并联风网。
在矿井的进、回风风路多为串联风路，而采区内部多为并联风网。
并联风网的优点：
1从提高工作地点的空气质量及安全性出发，采用并联风网具有明显的优点2在同样的分支风阻条件下，分支并联时的总风阻小于串联时的总风阻。
角联通风网络：
若两条并联巷道之间有一条使两并联巷道相通的对角巷道，这种通风网络就成为单角联通风网络；
有两条以上对角巷道的叫做复杂角联通风网络。
角联分支：
是指位于风网的任意两条有向通路之间、且不与两通路的公共节点相连的分支
角联分支风向判别：
取决于其始、末节点间的压能值。
风流由能位高的节点流向能位低的节点；
当两点能位相同时，风流停滞；
当始节点能位低于末节点时，风流反向
矿井风量调节：
从调节设施来看，有通风机、射流器、风窗、风幕和增加并联井巷或扩大通风断面等。
按其调节的范围，可分为局部风量调节与矿井总风量调节。
从通风能量的角度看，可分为增能调节、耗能调节和节能调节
局部风量调节
在采区内部各工作面间，采区之间或生产水平之间的风量调节。
调节方法：
增阻调节法、减阻调节法及增能调节法
增阻调节法是在通过在巷道中安设调节风窗等设施，增大巷道中的局部阻力，从而降低与该
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