安徽理工大学：《矿井通风与安全》课程教学资源（PPT课件讲稿）第四章 矿井通风动力

第四章矿井通风动力 本章重点与难点 、自然风压的产生、计算、利用与控制 2、轴流式和离心式主要通风机特性 3、主要通风机的联合运转 4、主要通风机的合理工作范围

第四章 矿井通风动力 本章重点与难点 1、自然风压的产生、计算、利用与控制 2、轴流式和离心式主要通风机特性 3、主要通风机的联合运转 4、主要通风机的合理工作范围

第四章矿井通风动力 第一节自然风压 自然风压及其形成和计算 1、自然通风 由自然因素作用而形成的通风叫自然通风。 冬季:空气柱01-2比5-4-3的 平均温度较低,平均空气密 度较大,导致两空气柱作用 在2-3水平面上的重力不等。 P2 dz 它使空气源源不断地从井 口1流入,从井口5流出。 夏季:相反。 自然风压:作用在最低水平两侧空气柱重力差

第四章 矿井通风动力 第一节 自然风压 一、 自然风压及其形成和计算 1、自然通风 由自然因素作用而形成的通风叫自然通风。 冬季：空气柱0-1-2比5-4-3的 平均温度较低，平均 空气密 度较大，导致两空气柱作用 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。 夏季：相反。 自然风压：作用在最低水平两侧空气柱重力差 0 1 2 3 4 5 ρ dz 1 ρ dz 2 z

2、自然风压的计算 根据自然风压定义,上图所示系统的自然风压H可用下式计算: Pigs 为了简化计算,一般采用测算出01-2和5-4-3并巷中空气密度的平 均值ρm和pm,用其分别代替上式的p1和p2,则上式可写为: g(pmI-pm2 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 二、自然风压的影响因素及变化规律 自然风压影响因素 Hf(pZ)=f[p〔T,P,R,中),Z] 、矿井某一回路中两侧空气柱的温差是影响H的主要因素。 、空气成分和湿度影响空气的密度,因而对自然风压也有一定影响 但影响较小

2、自然风压的计算 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： 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： 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。 二、 自然风压的影响因素及变化规律 自然风压影响因素 HN=f (ρZ）=f [ρ(T,P,R,φ)，Z ] 1、矿井某一回路中两侧空气柱的温差是影响HN的主要因素。 2、空气成分和湿度影响空气的密度，因而对自然风压也有一定影响， 但影响较小。 H gdZ gdZ z N =  − 5 3 2 0 1  ( ) HN = Zg  m1 −  m2

N 月份 12123456789101112 3、井深。HN与矿井或回路最高与最低点间的高差Z成正比。 4、主要通风机工作对自然风压的大小和方向也有一定影响 三、自然风压的控制和利用 1、新设计矿井在选择开拓方案、拟定通风系统时,应充分考虑利用地形和 当地气候特点。 2、根据自然风压的变化规律,应适时调整主通风机的工况点,使其既能满 足矿井通风需要,又可节约电能。 3、在建井时期,要注意因地制宜和因时制宜利用自然风压通风,如在表土 施工阶段可利用自然通风;在主副井与风井贯通之后,有时也可利用自 然通风;有条件时还可利用钻孔构成回路。 4、利用自然风压做好非常时期通风。一旦主要通风机因故遭受破坏时,便 可利用自然风压进行通风

3、井深。HN与矿井或回路最高与最低点间的高差Z成正比。 4、主要通风机工作对自然风压的大小和方向也有一定影响。 三、自然风压的控制和利用 1、新设计矿井在选择开拓方案、拟定通风系统时，应充分考虑利用地形和 当地气候特点。 2、根据自然风压的变化规律，应适时调整主通风机的工况点，使其既能满 足矿井通风需要，又可节约电能。 3、在建井时期，要注意因地制宜和因时制宜利用自然风压通风，如在表土 施工阶段可利用自然通风；在主副井与风井贯通之后，有时也可利用自 然通风；有条件时还可利用钻孔构成回路。 4、利用自然风压做好非常时期通风。一旦主要通风机因故遭受破坏时，便 可利用自然风压进行通风。 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 月份 HN

5、在多井口通风的山区,尤其在高瓦斯矿井,要掌握自然风压的变 化规律,防止因自然风压作用造成某些巷道无风或反向而发生事 故。如图是四川某矿因自然风压使风流反向示意图 d D a a ABBCEFA系统的自然风压为: NA CB AF DBB CED系统的自然风压为:HN=2g(pm-PBE 自然风压与主要通风机作用方向相反。相当于在平硐口A和进风立 井口D各安装一台抽风机(向外)

5、在多井口通风的山区，尤其在高瓦斯矿井，要掌握自然风压的变 化规律，防止因自然风压作用造成某些巷道无风或反向而发生事 故。如图是四川某矿因自然风压使风流反向示意图。 ABB’CEFA系统的自然风压为： DBB’CED系统的自然风压为： 自然风压与主要通风机作用方向相反。相当于在平硐口A和进风立 井口D各安装一台抽风机（向外）。 a b c d a b c d f e b’ RD RC Z ( ) HNA = Zg  CB' −  AF ( ) HND = Zg  CB' −  BE

设AB风流停滞,对回路 ABDERA和 ABBCEFA可分别列出压力平衡方程 HNA-HND =RDO Hs-H RO C 式中:Hs风机静压,Pa; Q一DBB风路风量,m3/S; 两式、R分别为DB和B分支风阻,NS?/m。 NA H ND D Hc-H 此即AB段风流停滞条件式 当上式变为 HM4-HxD、RD 则AB段风流反向。H-H NA R 由此可知防止AB风路风流反向的措施有:(1)加大R;(2)增大 Hs;(3)在A点安装风机向巷道压风

设AB风流停滞，对回路ABDEFA和ABB’CEFA可分别列出压力平衡方程： 式中： HS— 风机静压，Pa； Q — DBB’C风路风量，m 3/S; RD、RC—分别为DB和BB’C分支风阻，N·S 2/m8 。 两式相除： 此即AB段风流停滞条件式。 当上式变为 则AB段风流反向。 由此可知防止AB风路风流反向的措施有：（1）加大RD；（2）增大 HS；（3）在A点安装风机向巷道压风。 2 2 H H R Q H H R Q S NA C NA ND D − = − = C D S NA NA ND R R H H H H = − − C D S NA NA ND R R H H H H  − −

第二节矿用通风机的类型及构造 矿用通风机按其服务范围可分为三种: 1、主要通风机,服务于全矿或矿井的某一翼(部分); 2、辅助通风机,服务于矿井网络的某一分支(采区或工作面),帮 助主通风机通风,以保证该分支风量; 3、局部通风机,服务于独头掘进井巷道等局部地区。 按构造和工作原理可分为: 离心式通风机和轴流式通风机。 一、离心式通风机的构造和工作原理 1、风机构造。 离心式通风机一般由ε进风口、工作轮(叶轮)、螺形机壳和扩 散器等部分组成。有的型号通风机在入风口中还有前导器。 吸风口有:单吸和双吸两种

第二节 矿用通风机的类型及构造 矿用通风机按其服务范围可分为三种： 1、主要通风机，服务于全矿或矿井的某一翼（部分）； 2、辅助通风机，服务于矿井网络的某一分支（采区或工作面），帮 助主通风机通风，以保证该分支风量； 3、局部通风机，服务于独头掘进井巷道等局部地区。 按构造和工作原理可分为： 离心式通风机和轴流式通风机。 一、离心式通风机的构造和工作原理 1、 风机构造。 离心式通风机一般由：进风口、工作轮（叶轮）、螺形机壳和扩 散器等部分组成。有的型号通风机在入风口中还有前导器。 吸风口有：单吸和双吸两种

叶片出口构造角:风流相对速度V2的方向与圆周速度u2的反方向夹角 称为叶片出口构造角,以β2表示 离心式风机可分为:前倾式(β2>909、径向式(β2909和后倾式 (β2<909三种。 β2不同,通风机的性能也不同。矿用离心式风机多为后倾式

叶片出口构造角：风流相对速度W2的方向与圆周速度u2的反方向夹角 称为叶片出口构造角，以β2表示。 离心式风机可分为：前倾式（β2>90º)、径向式（β2=90º)和后倾式 （β2<90º)三种。 β2不同，通风机的性能也不同。矿用离心式风机多为后倾式。 w2 c2 u2 c2u β2 w2 c2 u2 β2 u2 c2 w2 β2

2、工作原理 当电机通过传动装置带动叶轮旋转时,叶片流道间的空气随叶片旋转 而旋转,获得离心力。经叶端被抛出叶轮,进入机壳。在机壳内速度 逐渐减小,压力升高,然后经扩散器排出。与此同时,在叶片入口 (叶根)形成较低的压力(低于吸风口压力),于是,吸风口的风流 便在此压差的作用下流入叶道,自叶根流入,在叶端流出,如此源源 不断,形成连续的流动。 3、常用型号 目前我国煤矿使用的离心式风机主要有Q4-73、4-73型和K4-73型等。 这些品种通风机具有规格齐全、效率高和噪声低等特点。 型号参数的含义举例说明如下 G 4 73 1 No 25 D 代表通风机的用途,K表示 表示传动方式一 矿用通风机,G代表鼓风机 通风机叶轮直径(25 表示通风机在最高效率点时 设计序号(1表示第一次设计) 全压系数10倍化整表示通风机比转速dn)化整 表示进风口

2、工作原理 当电机通过传动装置带动叶轮旋转时，叶片流道间的空气随叶片旋转 而旋转，获得离心力。经叶端被抛出叶轮，进入机壳。在机壳内速度 逐渐减小，压力升高，然后经扩散器排出。与此同时，在叶片入口 （叶根）形成较低的压力（低于吸风口压力），于是，吸风口的风流 便在此压差的作用下流入叶道，自叶根流入，在叶端流出，如此源源 不断，形成连续的流动。 3、常用型号 目前我国煤矿使用的离心式风机主要有G4-73、4-73型和K4-73型等。 这些品种通风机具有规格齐全、效率高和噪声低等特点。 型号参数的含义举例说明如下： G 4 — 73 — 1 1 № 25 D 代表通风机的用途，K表示 表示传动方式 矿用通风机，G代表鼓风机 通风机叶轮直径（25dm) 表示通风机在最高效率点时 设计序号(1表示第一次设计） 全压系数10倍化整 表示通风机比转速(ns)化整 表示进风口 数,1为单吸,0为双吸

、轴流式风机的构造和工作原理 、风机构造 主要由进风口、叶轮、整流器、风筒、扩散(芯筒)器和传动部件 等部分组成。叶轮有一级和二级两种 吧购 N事 Io 11213 图4-2-3轴流式通风机 1—电动机;2—联轴器;3—前隔板;4一主轴;5一进风口:6—中隔板;7—叶轮; 8一主体风筒;9—整流器;10一后隔板;11—轴承;12—环形扩散器:13—拉筋板 2、工作原理 (1)特点:在轴流式风机中,风流流动的特点是,当动轮转动时,气 流沿等半径的圆柱面旋绕流出

二、轴流式风机的构造和工作原理 1、风机构造 主要由进风口、叶轮、整流器、风筒、扩散（芯筒）器和传动部件 等部分组成。叶轮有一级和二级两种 2、工作原理 （1）特点：在轴流式风机中，风流流动的特点是，当动轮转动时，气 流沿等半径的圆柱面旋绕流出