《矿井通风与安全》课程授课教案（讲稿）第三章 矿井通风阻力

课程名称：《矿井通风与安全》摘要第三章矿井通风阻力第一节风流运动状态第二节摩擦阻力授课题目（章、节）第三节局部阻力第四节通风阻力定律和特性第五节通风阻力测量本讲目的要求及重点难点：【目的要求】通过本章的学习，要求学生了解和掌握矿并通风阻力及应用。【重点】风流的摩擦阻力其应用。【难］点】通风阻力定律。内容【本讲课程的引入】大家学习过流体力学，在流体力学中有一个较为重要的实验，水在圆管中流动，通过调节侧管带有颜色水的流量，在主管中心会出现一条有规则的流线；继续调节流量，流线开始变得不规则、直至完全紊乱。这也就是层流和紊流的演示实验。在通风中，风流也有此性质【本讲课程内容】第三章矿井通风阻力第一节矿井风流运动状态风流的流动状态有层流和紊流两种：层流：指流体各层的质点互不混合，质点流动的轨迹为直线或有规则的平滑曲线并与管道轴线方向基本平行。素流：指流体的质点强烈互相混合，质点的流动轨迹极不规则，除了岩流动总方向发生位移外，还有垂直于流动总方向的位移且在流体内部存在着时而产生，时而消失的漩涡。井下风流多数是完全紊流，只有一部分风流处于向完全紊流过渡的状态，只有风速很小的漏风风流才可能出现层流。第二节摩擦阻力一、摩擦阻力的意义风流在井巷中作均匀流动时，沿程受到井巷固定壁面的限制，引起内外

课程名称：《矿井通风与安全》 摘 要 授课题目（章、节） 第三章 矿井通风阻力 第一节 风流运动状态 第二节 摩擦阻力 第三节 局部阻力 第四节 通风阻力定律和特性 第五节 通风阻力测量 本讲目的要求及重点难点： 【目的要求】通过本章的学习，要求学生了解和掌握矿井通风阻力及应用。 【重 点】风流的摩擦阻力其应用。 【难 点】通风阻力定律。 内 容 【本讲课程的引入】 大家学习过流体力学，在流体力学中有一个较为重要的实验，水在圆管 中流动，通过调节侧管带有颜色水的流量，在主管中心会出现一条有规则的 流线；继续调节流量，流线开始变得不规则、直至完全紊乱。这也就是层流 和紊流的演示实验。在通风中，风流也有此性质。 【本讲课程内容】 第三章 矿井通风阻力 第一节 矿井风流运动状态 风流的流动状态有层流和紊流两种： 层流：指流体各层的质点互不混合，质点流动的轨迹为直线或有规则的 平滑曲线并与管道轴线方向基本平行。 紊流：指流体的质点强烈互相混合，质点的流动轨迹极不规则，除了岩 流动总方向发生位移外，还有垂直于流动总方向的位移且在流体内部存在着 时而产生，时而消失的漩涡。 井下风流多数是完全紊流，只有一部分风流处于向完全紊流过渡的状态， 只有风速很小的漏风风流才可能出现层流。 第二节 摩擦阻力 一、摩擦阻力的意义 风流在井巷中作均匀流动时，沿程受到井巷固定壁面的限制，引起内外

摩擦，因而产生阻力，这种阻力叫做摩擦阻力。二、完全紊流状态下摩擦阻力定律流体的流动状态受流体的速度，粘度和管道尺寸等影响，流体速度越大，粘度越小，管道尺寸越大，则流体越易成为紊流，反之，则易成为层流。般用无因次参数一雷诺数表示。(3-1)对于圆形管道：Re=vd/vV一管道中的流体的平均速度m/sd一圆形管道的直径mU—流体的运动粘性系数，对于矿井风流v=14.4×10-m2/s设位流体的水力半径，指流体的断面积s（m）与流体的周界U之比即：=s/U（m）在直径为d的圆形管道中，风流的水力半径为：(3-2)=（元d2/4）/（元d）=d/4，m将（3-2）代入（3-1）得非圆形巷道风流雷诺数的计算式：(3-3)Re=4VS/(uv)式中：S----巷道的断面m?U.-..-巷道的周界m将（3-2）代入（3-4）得：hg=（2ULV2）/8gs=（2UpLV2）/8s(3-5)Pa因为矿井重率或密度p变化不大，而对于尺寸和支护已定型的井巷，其壁面的相对光滑度是定数。即入=常数令α=（2）/8g=（2p）/8N.S2/m*或Kg/m2称为摩擦阻力系数(3-6)完全紊流状态下，α只受入，或p的影响。若定型井巷α只与或p成正比 Pa(3-7)则有h=（αULV2）/s3对于定型的井巷它的L，U，S各项都为已知数，而α又只与或p成正比，故把上式中的（αUL）/s3项用R来表示，即R=（αUL）/s3NS2/m*或Kg/m(3-8)Rfr一井巷的摩擦风阻，它反映的是井巷的特征，只受L，U，S和α的影(Pa)响：h=R.Q2此即风流在完全紊流状态下的摩擦阻力定律，当摩擦风阻一定时，摩擦阻力和风量的平方成正比。三、层流状态下的摩擦阻力定律在层流状态下：入=64/Re。将入以及（3-2）、（3-3）式代入（3-4）时，得：h-2mrV_2mpy用V=Q/s代如上式，则gs2s2-2vrLu'Q_2vpLu'g(3-10)hfsgs3表示2vr/g=2vpNS/m2或kg/（s.m）α一层流状态下的摩擦阻力系数。αLU?aLU20所以有h用RR叫层流状态下的摩擦风阻。s33则hf=RfQ即风流在层流状态下的摩擦阻力定律，当Rf一定时，hfr

摩擦，因而产生阻力，这种阻力叫做摩擦阻力。 二、完全紊流状态下摩擦阻力定律 流体的流动状态受流体的速度，粘度和管道尺寸等影响，流体速度越大， 粘度越小，管道尺寸越大，则流体越易成为紊流，反之，则易成为层流。一 般用无因次参数—雷诺数表示。 对于圆形管道： Re = vd / （3-1） V—管道中的流体的平均速度 m/s d—圆形管道的直径 m υ—流体的运动粘性系数，对于矿井风流 υ=14.4×10-6 m2 /s 设 γ 位流体的水力半径，指流体的断面积 s（m2）与流体的周界 U 之比 即：γ=s/U（m） 在直径为 d 的圆形管道中，风流的水力半径为： γ=（πd2 /4）/（πd）=d/4， m （3-2） 将（3-2）代入（3-1）得非圆形巷道风流雷诺数的计算式： Re=4VS/（uυ） （3-3） 式中：S-巷道的断面 m2 U-巷道的周界 m 将（3-2）代入（3-4）得： hfr=（λUγLV2）/8gs=（λUρLV2）/8s Pa （3-5） 因为矿井重率 γ 或密度 ρ 变化不大，而对于尺寸和支护已定型的井巷， 其壁面的相对光滑度是定数。即 λ=常数 令 α=（λγ）/8g=（λρ）/8 N.S2 /m4 或 Kg/m3 称为摩擦阻力系数 （3-6） 完全紊流状态下，α 只受 λ，γ 或 ρ 的影响。若定型井巷 α 只与 γ 或 ρ 成 正比 则有 hfr=（αULV2）/s3 Pa （3-7） 对于定型的井巷它的 L，U，S 各项都为已知数，而 α 又只与 γ 或 ρ 成正 比，故把上式中的（αUL）/s3 项用 Rfr来表示， 即 Rfr=（αUL）/s3 NS2 /m8 或 Kg/m7 （3-8） Rfr—井巷的摩擦风阻，它反映的是井巷的特征，只受 L，U，S 和 α 的影 响：hfr=Rfr.Q2 （Pa） 此即风流在完全紊流状态下的摩擦阻力定律，当摩擦风阻一定时，摩擦 阻力和风量的平方成正比。 三、层流状态下的摩擦阻力定律 在层流状态下：λ=64/Re。将 λ 以及（3-2）、（3-3）式代入（3-4）时，得： 2 2 2 2 2 2 s v Lu V gs vrLu V hfr  = = 用 V=Q/s 代如上式，则： 3 2 3 2 2 2 s v Lu Q gs vrLu Q hfr  = = （3-10） 表示 2vr/g=2vρ NS/m2 或 kg/（s.m） α—层流状态下的摩擦阻力系数。 所以有 3 2 s LU h Q fr  = 用 3 2 s LU R fr  = Rfr叫层流状态下的摩擦风阻。 则 hfr = RfrQ 即风流在层流状态下的摩擦阻力定律，当 Rfr 一定时，hfr

与Q的一次方成正比四、摩擦阻力的计算进行矿井通风设计时，需要计算完全紊流状态下井巷的摩擦阻力。即根据你所设计的井巷长度、周界、井断面积、支护方式和要求通过的风量，以及其中有无提升运输设备等进行计算。α值在不同情况时可查表求出，再根据h,=aLUg或h，=R,O"计算出来。S3例如：某设计巷道的木桩直径d=16mm，纵口径4=4，净断面s=4m2，周界=8m，长度1=300m，计划通过的风量Q=1440m/minm，则α可用表3-3查出，由d和4可查出α=161.7×10-再根据s=4，查表校正系数为0.93αlU=0.562Ns-/m8所以-0.0170.9-001N/mR号hf=R,Q2=0.5625*（1440/60）2=324Pa投产后，若巷道内实际密度为p=1.26kg/m，则摩擦阻力系数变为α=gx。=0.01575NS2/m8pR,l-×Re=0.05906NS$ /mph,'- ×hn = 340.2Pa五、降低摩擦阻力的措施降低矿井通风阻力，无论对安全和经济都有重要意义.由于摩擦阻力式矿并通风阻力的主要组成部分，因此以降低摩擦阻力为重点Apha=aLug?入只决定与管壁的光滑度α==s381、降低摩擦阻力系数a）选择摩擦阻力较小的支护方式b）尽可能使井巷平整光滑2、扩大巷道断面因hαs25即断面的扩大，会使摩擦阻力显著减少，在改造通风困难的矿井时，几乎都要选用这种措施，但在进行设计时，要根据使用年限，井掘费、维护费和通电费等因素，综合分析，选取最合适的经济断面。3、选用周界较小的井巷：在断面相同的情况下以圆形断面的周长最小，拱形次之，梯形最大。故井筒采用圆形断面，主要巷道采用拱形断面，服务时间短的巷道可采用梯形。4、减小巷道的长度：进行通风系统设计时在满足开采需要的情况下，要尽可能缩短风路的长度。5、避免巷道内风量过大：hrαcQ，因此，若巷道内风量过大，就会使巷道内摩擦阻力大大增加，应尽可能实矿井的总进风早分开，并可能使矿井的总回风晚闭合。第三节局部阻力

与 Q 的一次方成正比 四、摩擦阻力的计算 进行矿井通风设计时，需要计算完全紊流状态下井巷的摩擦阻力。即根 据你所设计的井巷长度、周界、井断面积、支护方式和要求通过的风量，以 及其中有无提升运输设备等进行计算。α 值在不同情况时可查表求出，再根 据 3 2 s LUQ hfr  = 或 2 hfr = RfrQ 计算出来。 例如：某设计巷道的木桩直径 d=16mm，纵口径⊿=4，净断面 s=4m2，周 界=8m，长度 l=300m，计划通过的风量 Q=1440m3 /minm，则 α 可用表 3-3 查 出，由 d 和⊿可查出 α＇=161.7×１０-４再根据ｓ＝４，查表校正系数为０.93. 所以 α=0.01617*0.93=0.015Ns2 /m2 = = 3 S lU Rfr  0.562 Ns2 /m8 2 hfr = RfrQ =0.5625*（1440/60）2 =324Pa 投产后，若巷道内实际密度为 ρ＇=1.26kg/m3，则摩擦阻力系数变为 ' =     ' =0.01575NS2/m8 2 8 0.05906 / ' Rfr ' =  Rfr = NS m   hfr hfr 340.2Pa ' ' =  =   五、降低摩擦阻力的措施 降低矿井通风阻力，无论对安全和经济都有重要意义.由于摩擦阻力式矿 井通风阻力的主要组成部分，因此以降低摩擦阻力为重点 3 2 s LUQ hfr  = 8   = λ 只决定与管壁的光滑度. 1、降低摩擦阻力系数 a）选择摩擦阻力较小的支护方式 b）尽可能使井巷平整光滑 2、扩大巷道断面 因 2.5 h s fr  即断面的扩大，会使摩擦阻力显著减少，在改造通风困难的 矿井时，几乎都要选用这种措施，但在进行设计时，要根据使用年限，井掘 费、维护费和通电费等因素，综合分析，选取最合适的经济断面。 3、选用周界较小的井巷：在断面相同的情况下以圆形断面的周长最小， 拱形次之，梯形最大。故井筒采用圆形断面，主要巷道采用拱形断面，服务 时间短的巷道可采用梯形。 4、减小巷道的长度：进行通风系统设计时在满足开采需要的情况下，要 尽可能缩短风路的长度。 5、避免巷道内风量过大： 2 hfr  Q ，因此，若巷道内风量过大，就会 使巷道内摩擦阻力大大增加，应尽可能实矿井的总进风早分开，并可能使矿 井的总回风晚闭合。 第三节 局部阻力

一、意义风流在井巷的局部地点，由于速度和方向突然发生变化，导致风流本身产生剧烈的冲击，形成极为紊乱的我流，因而在该局部地点产生一种附加的阻力，称为局部阻力。井下产生局部阻力的地点：拐弯、分叉和汇合处、断面变化处、进风井口何处风井口。二、局部阻力定律在完全紊流的状态下，不论是井巷局部地点的断面、形状和拐弯如何变化，所产生的局部阻力her，都和局部阻力的地点的前面或后面断面上的速压hui或hvi成正比（图3-4）。图3-4Epy2PV2h=5h=5,h2=9(Pa)5222式中Vi、V2一分别是局部地点前后断面的平均风速，m/s2一局部阻力系数，无因次，与形状和尺寸有关。p一局部地点的空气密度。若通过局部地点的风量为O，断面积分别为St、S2（m2）则有：Vi=Q/siV2=Q/S2代如上式：=令R元元则 her=Rer-Q2(Pa)h.=125=522525?此实际是完全紊流状态下的局部阻力定律，和完全紊流状态下的摩擦阻力定律一样，当Rer一定时，her和Q的平方成正比。三、局部阻力的计算方法在一般情况下，由于井巷内风流的速压较小，所以产生的局部阻力也较小，并下各处的局部阻力之和只占矿并总阻力的10%～20%左右，因此在进行通风设计工作中不一一计算，只在这两个百分数范围内估计一个数，但对掘进通风用的风量大的井巷要逐一计算计算时，先根据局部特点的特征，从表3-16和表3-17查出局部阻力系数的近似值，然后用图表中制定的相应风速进行计算。各种卷道突然扩大与突然缩小的值（光滑管道）表3-165:/5,10.90.80,70.6I0.50.0+010.010.00.090,25“0,0510,100.1510.30

一、意义 风流在井巷的局部地点，由于速度和方向突然发生变化，导致风流本身 产生剧烈的冲击，形成极为紊乱的我流，因而在该局部地点产生一种附加的 阻力，称为局部阻力。 井下产生局部阻力的地点：拐弯、分叉和汇合处、断面变化处、进风井 口何处风井口。 二、局部阻力定律 在完全紊流的状态下，不论是井巷局部地点的断面、形状和拐弯如何变 化，所产生的局部阻力 her，都和局部阻力的地点的前面或后面断面上的速压 hui 或 hvi 成正比（图 3-4）。 2 2 2 2 2 2 1 1 1 2 2 1 v v her hv hv    =  =  =  = （Pa） 式中 V1、V2—分别是局部地点前后断面的平均风速，m/s ξ1ξ2—局部阻力系数，无因次，与形状和尺寸有关。 ρ—局部地点的空气密度。 若通过局部地点的风量为 Q，断面积分别为 S1、S2（m2）则有： V1=Q/s1 V2=Q/S2 代如上式： 2 2 2 2 2 1 2 1 2 2s Q s Q her    =  = 令 2 2 2 2 1 1 2s 2s Rer    =  = 则 her=Rer·Q2 （Pa） 此实际是完全紊流状态下的局部阻力定律，和完全紊流状态下的摩擦阻 力定律一样，当 Rer一定时，her和 Q 的平方成正比。 三、局部阻力的计算方法 在一般情况下，由于井巷内风流的速压较小，所以产生的局部阻力也较 小，井下各处的局部阻力之和只占矿井总阻力的 10%～20%左右，因此在进 行通风设计工作中不一一计算，只在这两个百分数范围内估计一个数，但对 掘进通风用的风量大的井巷要逐一计算计算时，先根据局部特点的特征，从 表 3-16 和表 3-17 查出局部阻力系数的近似值，然后用图表中制定的相应风速 进行计算

从表3-16可以看出，在局部地点小断面Si和大断面S2的比值相同时，突然缩小比突然扩大的局部阻力要小，这是因为风流突然缩小时，所产生的冲击现象没有风流突然扩大时那样急剧。例：已知，进风井内V=8m/s，井口密度p=1.2kg/m3井口的净断面积S=12.6m2求该井口的局部阻力和局部风阻。解：由表3-17可以看出，当井口风流突然收缩使局部阻力系数为0.6，则：.vp.82×1.22 =23.04Pa=0.6×h.=221.2NS2/m8R=SP=0.002268=0.6x2×12.62252若上述时出风井口，则=1.0。1.21x1.2=0.003779NS?/mh=1x82×=38.4PaRer'22×12.62其它几种局部阻力的值（光滑管道）表3-17<-EYVR-0.1D1-b,R:=-6.Rt-+b,0.75有号版0.20.61R1-b.0,20.10.6无导风板1.6R：-b,0.52-16,03WEF131FV111,51.52.01.03.6,当S2 -5s,1.0当风速为V时当风速为Y1时当风速为V：时当V1=V，时Va=V时四、降低局部阻力的措施heαV2或Q2，对于风速高，放大的井巷，更要注意。1、要尽可能避免断面的突然扩大或突然缩小。2、尽可能避免拐90°的弯，在拐弯处的内侧和外侧要做成斜面和圆弧形，拐弯的曲线半径尽可能的大，还可设置导风板。3、尽可能避免突然分叉和突然汇合，在分叉和汇合处的内侧要做成斜面或圆弧形。4、对风速大的风筒，要悬挂平直，拐弯时曲率半径尽可能加大。5、在主要巷道内不得随意停放车辆和材料。6、把正对风流的固定物体做成流线形。第四节通风阻力定律和特征一、通风阻力定律通风阻力定律就是摩擦阻力定律和局部阻力的综合，是通风阻力、风阻和风量三参数相互依存的规律。1、在完全紊流的状态下，通风阻力定律h=RQ2，即h和R的一次方成正比，和Q的平方成正比。若某一井巷通过一定风量，同时产生摩擦阻力和局部阻力，则h和R分

从表 3-16 可以看出，在局部地点小断面 S1 和大断面 S2 的比值相同时， 突然缩小比突然扩大的局部阻力要小，这是因为风流突然缩小时，所产生的 冲击现象没有风流突然扩大时那样急剧。 例：已知，进风井内 V=8m/s，井口密度 ρ=1.2kg/m3 井口的净断面积 s=12.6m2 求该井口的局部阻力和局部风阻。 解：由表 3-17 可以看出，当井口风流突然收缩使局部阻力系数为 0.6， 则： 23.04 2 8 1.2 0.6 2 2 2 =  = =    V her Pa 0.002268 2 12.6 1.2 0.6 2 2 2 =  = =  S Rer   NS2 /m8 若上述时出风井口，则 ξ=1.0。 her 38.4Pa 2 1.2 ' 1 8 2 =   = 0.003779 2 12.6 1 1.2 ' 2 =   Rer = NS2 /m8 四、降低局部阻力的措施 2 2 her  V 或Q ，对于风速高，放大的井巷，更要注意。 1、要尽可能避免断面的突然扩大或突然缩小。 2、尽可能避免拐 90º的弯，在拐弯处的内侧和外侧要做成斜面和圆弧形， 拐弯的曲线半径尽可能的大，还可设置导风板。 3、尽可能避免突然分叉和突然汇合，在分叉和汇合处的内侧要做成斜面 或圆弧形。 4、对风速大的风筒，要悬挂平直，拐弯时曲率半径尽可能加大。 5、在主要巷道内不得随意停放车辆和材料。 6、把正对风流的固定物体做成流线形。 第四节 通风阻力定律和特征 一、通风阻力定律 通风阻力定律就是摩擦阻力定律和局部阻力的综合，是通风阻力、风阻 和风量三参数相互依存的规律。 1、在完全紊流的状态下，通风阻力定律 h=RQ2，即 h 和 R 的一次方成 正比，和 Q 的平方成正比。 若某一井巷通过一定风量，同时产生摩擦阻力和局部阻力，则 h 和 R 分

别是该井通风的总风阻。2、在层流状态下，通风阻力定律为：h=RQ。3、在中间过渡状态，通风阻力定律为h=RQ1<x<2二、井巷的通风特性某一井巷或矿井的通风特性就是该井巷或矿井所特有的反映通风难易程度或通风能力大小的性能，用该井巷或矿井的风阻值的大小来表示。即：Q一定时，R上升，h上升，表示通风困难，通风能力小，反之，R下降，h下降，表示通风容易，通风能力大。因此，井巷或矿井通风特性又叫风阻特性。为了形象化，习惯上引用一个和风阻的数值相当，意义相同的假想孔口的面积值（m2）来表示井巷或矿井的通风难易程度，这个假想的孔口叫做井巷或矿井的等积孔，用A来表示。A=1.1890m2Vh式中Q一通过井巷或矿井的风量，m"/sh——井巷或矿井的通风阻力，Pa_1.189%6 m2 或 R= 1.4151 NSP/msA=A2R由上两式可以看出，A和R成反比，即井巷或矿井的R值大，相当A的值就小，表示该井巷或矿井通风困难，反之亦然。矿井的通风特性还可以用曲线来表示，这种曲线叫井巷或矿井的通风特性曲线（又叫风阻曲线图3-6）。此曲线能形象的表示井巷或矿井的通风难易程度。(O"HU"Q(m3/s)图3-6风阻较大，等积孔较小，通风较困难，通风能力较小的井巷或矿井，其风阻曲线就较陡；反之，等积孔较大，通风较容易，通风能力较大的井巷或矿并，其风阻曲线就较平缓。三、风流的功率和电耗通风困难的并巷或矿并，其风流的功率必大，电耗必多。1、功率一物体在单位时间内所做的功。N.M/S风流功率：N=hQ/1000KW(3-20)y/d2、矿井一天的通风电费：C=h,9,×24×e/1000m式中：hr一矿井主要扇风机的风压Pa

别是该井通风的总风阻。 2、在层流状态下，通风阻力定律为：h=RQ。 3、在中间过渡状态，通风阻力定律为 x h = RQ 1<x<2 二、井巷的通风特性 某一井巷或矿井的通风特性就是该井巷或矿井所特有的反映通风难易程 度或通风能力大小的性能，用该井巷或矿井的风阻值的大小来表示。 即：Q 一定时，R 上升，h 上升，表示通风困难，通风能力小，反之，R 下降，h 下降，表示通风容易，通风能力大。因此，井巷或矿井通风特性又叫 风阻特性。 为了形象化，习惯上引用一个和风阻的数值相当，意义相同的假想孔口 的面积值（m2）来表示井巷或矿井的通风难易程度，这个假想的孔口叫做井 巷或矿井的等积孔，用 A 来表示。 h Q A 1.189 = m2 式中 Q——通过井巷或矿井的风量，m3 /s h——井巷或矿井的通风阻力，Pa R A 1.1896 = m2 或 2 1.4151 A R = NS2 /m8 由上两式可以看出，A 和 R 成反比，即井巷或矿井的 R 值大，相当 A 的 值就小，表示该井巷或矿井通风困难，反之亦然。 矿井的通风特性还可以用曲线来表示，这种曲线叫井巷或矿井的通风特 性曲线（又叫风阻曲线图 3-6）。此曲线能形象的表示井巷或矿井的通风难易 程度。 风阻较大，等积孔较小，通风较困难，通风能力较小的井巷或矿井，其 风阻曲线就较陡；反之，等积孔较大，通风较容易，通风能力较大的井巷或 矿井，其风阻曲线就较平缓。 三、风流的功率和电耗 通风困难的井巷或矿井，其风流的功率必大，电耗必多。 1、功率―物体在单位时间内所做的功。N.M/S 风流功率： N = hQ /1000 KW （3-20） 2、矿井一天的通风电费： C = hf Qf  24 e /1000 y/d 式中：hf―矿井主要扇风机的风压 Pa

Qr一通过主要扇风机的风量m/s；24，一天的小时数h/de一每度电的单价yl/ (kw.h)一风机的效率和输电变电传动等总效率，风机与电机直接传动时取0.6，间接传动取0.5例如，如图已知hn=1274Pa和h=1960Pa通过两翼主扇的风量分别Qn=60m3/s，Qz=70m3/s，漏风率Le1=4%，Le2=5%，则两翼的总风量分别是：Qml=（1-Lei）Qn=（1-4%）×60=57.6m/sQm2=（1-Le2）Qm=（1-5%）×70=66.5m3/s两翼不包括外部漏风的风阻分别是：R1=hm/Qml2=1274/（57.6）2=0.38399(N.S2/M8),R2=hz2/Qm22=1960/（66.5）2=0.44321（N.S2/M),所以，不包括外部漏风的风阻曲线方程：h=0.38993QPa右翼不包括外部漏风的风阻曲线方程是：h=0.44321QPa根据方程可画出两翼的通风特征曲线，两翼不包括外部漏风的等积孔是：A =1.1896×57.6/ /1274 =1.92MPA,=1.1896×66.5//1960=1.79m2为了计算全矿的总风阻和总等积孔，必须先求出全矿的总阻力h，因全矿的总功率等于左右两翼风流的功率之和：h，=（Qml+Qm2）=hOm+hz2Qm2h，=(hQm+hz2Qm2)/(Om+Qm2）=1641.6Pa则全矿不包括外部漏风的总风阻：R=h/(Om+Qm2)2=1641.6/57.6+66.5)=0.10659(NS?/m)全矿不包括外部漏风的总等积孔：A=1.1896(Qm+Qm2)//hr=3.64m或A=1.1896//R=1.1896//0.10659=3.64m对于多台主扇通风的矿井，都要用这种方法计算全矿的总风阻和总等积孔只有当hr1=hr2时，才能用A=Ai+A2计算若两翼主扇的风压分别是：hf=hrl，hz2=hr2且两翼通风机电设备总效率ni=n2=0.6，电费单价e=0.09y/（kw.h）则两翼一天的通电电费分别是：C/=(hm.Q×24×e)/(1000nl)=275.2Cz=(hj20r2×24×e)/(1000n2)=493.9全天一天的通电费C=Ci+C2=796.1y/d第五节通风阻力测量一、通风阻力测量的内容和意义1、内容测量风阻一通过测量各条井巷通风阻力和风量以标定他们的标准风阻值

Qf―通过主要扇风机的风量 m³/s；24，一天的小时数 h/d e―每度电的单价 y/（kw.h） η―风机的效率和输电变电传动等总效率，风机与电机直接传动时取 0.6， 间接传动取 0.5 例如，如图已知 hf1＝1274Pa 和 hf2＝1960Pa 通过两翼主扇的风量分别 Qf1=60m3 /s，Qf2=70m3 /s，漏风率 Le1=4%，Le2=5%，则两翼的总风量分别是： Qm1=（1-Le1）Qf1=（1-4%）×60=57.6 m3 /s Qm2=（1-Le2）Qf2＝（1-5%）×70=66.5 m3 /s 两翼不包括外部漏风的风阻分别是： R1＝hf1／Qm12＝1274/（57.6）2＝0.38399 （N.S2 /M8）， R2＝hf2／Qm22=1960/（66.5）2=0.44321 （N.S2 /M8）， 所以，不包括外部漏风的风阻曲线方程：h=0.38993Q2 Pa 右翼不包括外部漏风的风阻曲线方程是：h=0.44321Q2 Pa 根据方程可画出两翼的通风特征曲线，两翼不包括外部漏风的等积孔是： 1.1896 57.6/ A1 =  1274 ＝1.92M2 2 A2 = 1.1896 66.5/ 1960 = 1.79m 为了计算全矿的总风阻和总等积孔，必须先求出全矿的总阻力 r h 因全矿 的总功率等于左右两翼风流的功率之和： 1 2 ( hr = Qm + Qm ）= hr1Qm1 + hr2Qm2 hr = (hr1Qm1 + hr2Qm2 )/(Qm1 + Qm2 ) =1641.6Pa 则全矿不包括外部漏风 的总风阻： /( ) 1641.6 /(57.6 66.5) 0.10659( / ) 2 2 8 R = hr Qm1 + Qm2 = + = NS m 全矿不包括外部漏风的总等积孔： 2 A =1.1896(Qm1 +Qm2 )/ hr = 3.64m 或 2 A =1.1896/ R =1.1896/ 0.10659 = 3.64m 对于多台主扇通风的矿井，都要用这种方法计算全矿的总风阻和总等积 孔只有当 hr1=hr2 时，才能用 A=A1+A2 计算 若两翼主扇的风压分别是：hf1= hr1 ，hf2= hr2 且两翼通风机电设备总效率 η1=η2=0.6，电费单价 e=0.09y/（kw.h）则两 翼一天的通电电费分别是： C1 = (hf 1 .Qf 1  24 e)/(10001 ) = 275.2 C2 = (hf 2 .Qf 2  24 e)/(10002 ) = 493.9 全天一天的通电费 C＝C1＋C2＝796.1 y/d 第五节 通风阻力测量 一、通风阻力测量的内容和意义 1、内容 测量风阻—通过测量各条井巷通风阻力和风量以标定他们的标准风阻值

并编成表，作为基本资料，只要井巷的断面和支护方式不发生变化，测一次即可.对于掘进通风用的各种风筒也要标定出标准风阻以备用测算摩擦阻力系数---为了适应矿井通风设计工作的需要，需通过测量通风阻力和风量以标定各种类型的井巷的摩擦阻力系数编成表测量通风阻力的分配情况一测量时应根据测量路线的长短，分成若干小组，分段同时进行。2、测量方法：1）使用胶皮管和压差计把两测点连起来的算法。2）使用气压计不把始末两测测点联起来的测法。二、用倾斜压差计测算井巷的风阻1、测算方法p65，图3-9领斜压差计静压管皮管三海浆图3-9用倾斜u形管压差计在如图所式的倾斜巷道中进行测算。1）在1、2两点安置静压管，大致位于巷道中心，尖部进风，管轴和风巷平行2）在末点2后至少10m，或在起点1前至少20m的地方，安装压差即，式u形管的内角为B度，管内两酒精相齐。3）用两根内径3-4mm的胶皮管把两静压管分别和压差计u形管两个进口连接起来，则U形管内两个酒精面出现一段倾斜距离。即为压差计读数hre，在测量时间内读三次。4）同时用风表在1和2两测点分别量出表速，量三次。5）同时用湿度计在1和2两点分别测出干温度和湿温度。6用气压计分别在两测点量出风流的绝对静压，7）分别量出两测点的净断面积、周界、两测点的距离，连同井巷名称，形状支护方式等一并计入表3-24。表3-24井巷规格记录表井规R主护方式测点距高RR升ad开井上完下9料商断面职周边长手R位量号状(m)25(m)(m)(m)(m）2m(e)(7)(8(5)(1)29业2.403.6010.80进风店本支架6-753.202.202.25300.0同hR4,088.0011.78y2V由能量方程+Zp1-2g)，Pa2=Pa+P2-(Ps2+p2- 2分别时期末断面上的平均风速，m/s，据测得的表速度式中：VI、V2

并编成表，作为基本资料，只要井巷的断面和支护方式不发生变化，测一次 即可.对于掘进通风用的各种风筒也要标定出标准风阻以备用. 测算摩擦阻力系数-为了适应矿井通风设计工作的需要，需通过测量通 风阻力和风量以标定各种类型的井巷的摩擦阻力系数编成表. 测量通风阻力的分配情况—测量时应根据测量路线的长短，分成若干小 组，分段同时进行。 2、测量方法： 1）使用胶皮管和压差计把两测点连起来的算法。 2）使用气压计不把始末两测测点联起来的测法。 二、用倾斜压差计测算井巷的风阻 1、测算方法 p65，图 3-9 用倾斜 u 形管压差计在如图所式的倾斜巷道中进行测算。 1）在 1、2 两点安置静压管，大致位于巷道中心，尖部进风，管轴和风 巷平行 2）在末点 2 后至少 10m，或在起点 1 前至少 20m 的地方，安装压差即， 式 u 形管的内角为 β 度，管内两酒精相齐。 3）用两根内径 3-4mm 的胶皮管把两静压管分别和压差计 u 形管两个进 口连接起来，则 u 形管内两个酒精面出现一段倾斜距离。即为压差计读数， hre，在测量时间内读三次。 4）同时用风表在 1 和 2 两测点分别量出表速，量三次。 5）同时用湿度计在 1 和 2 两点分别测出干温度和湿温度。 6）用气压计分别在两测点量出风流的绝对静压。 7）分别量出两测点的净断面积、周界、两测点的距离，连同井巷名称、 形状支护方式等一并计入表 3-24。 由能量方程 ) 2 ( 2 1 2 2 2 2 2 2 1 1 2 1 1 Z g v p v hr − = ps +  − s +  +  − ，Pa 式中：v1、v2 ——分别时期末断面上的平均风速，m/s，据测得的表速度

查风表的校正曲线而得。P1-2——两断面间巷道内的空气密度平均值。压差计U形管右边酒精表面所承受的压力等于静压管1断面空气绝对静压与批管内空气柱产生的重力压强之差，即ps-Zpi-2'g式中Z——起末两断面的标高差。p1-2——胶皮管内的空气平均密度。U形管左边所承受的压力则是2断面的绝对静压。因此，两边酒精表面所承受的压力之差为：(psi -Zpi-2'g)- P,2 = h.esin β.·g·c式中8一酒精的比重，0.81C一压差计的精度校正系数若预先橡胶管内打气，使巷道内的空气进入皮管内巷道内的空气密度平均值相等，即皮管内和巷道内的空气密度平均值相等，即皮管内和巷道内空气柱产生的重力压强也相等，即：Zpi-2'g=zPi-28则由能量方乘可得两断面间，通风阻力的测算式为：+Pvi_Pavhr1-2 =hre sin β.S.c-g+22上式同样适用于风流向下的倾斜巷道和水平巷道。当空气密度平均值为p1-2距离为L1-2时，风阻为：hrl-2N-$2/m8R-2 = Q2式中p——井下空气的平均值只要该巷道的规格尺寸和支护方式不变化，其Rs1-2就是一个常数。2、注意事项1）选定测量区段和测点，一般把静压管安置在风流紊乱之前的位置上在倾斜巷道内不宜安置测点起末两测点都要安置在上、下水平巷道内。2）实现要掌握仪表的性能、精度和操作方法，所用仪表都要校正，所用工具要检查是否漏气或堵塞。3）要仔细量准测点的断面。4）对于长度较短或风量较小的测量区段，要设法增加风量，以免压差计读数太小，产生误差较大。三、用倾斜压差计测算并巷的摩擦阻力系数进行测量时，应选择支护方式相同，支架间距相等，断面和周界基本不变，比较平直，中间没有弯道和堆积物，没有漏风的地段进行测量。测量还采用倾斜u型管压差计，由于α值和始末两点的间距无关，间距的长短可根据压差计读数不能太小的原则来定。whr-s有前可知，αNS-/mLUV2hesinβ.c.g=Psi-Ps2

查风表的校正曲线而得。 ρ1-2——两断面间巷道内的空气密度平均值。 压差计 u 形管右边酒精表面所承受的压力等于静压管 1 断面空气绝对静 压与批管内空气柱产生的重力压强之差，即 ps1 − Z1−2 ' g 式中 Z——起末两 断面的标高差。 ρ＇1-2——胶皮管内的空气平均密度。 U 形管左边所承受的压力则是 2 断面的绝对静压。 因此，两边酒精表面所承受的压力之差为： p Z g p h g c s s re − − =    ( 1 1−2 ' ) 2 sin   式中  —酒精的比重，0.81 c—压差计的精度校正系数 若预先橡胶管内打气，使巷道内的空气进入皮管内巷道内的空气密度平 均值相等，即皮管内和巷道内的空气密度平均值相等，即皮管内和巷道内空 气柱产生的重力压强也相等，即： Z1−2 ' g = z1−2 g 则由能量方乘可得两断面间，通风阻力的测算式为： 2 2 sin 2 2 2 2 1 1 1 2 v v hr hre c g   − =     + − 上式同样适用于风流向下的倾斜巷道和水平巷道。 当空气密度平均值为 ρ1-2 距离为 L1-2 时，风阻为： 2 1 2 1 2 Q h R r − − = N·S2 /m8 式中 ρ——井下空气的平均值 只要该巷道的规格尺寸和支护方式不变化，其 Rs1-2 就是一个常数。 2、注意事项 1）选定测量区段和测点，一般把静压管安置在风流紊乱之前的位置上 在倾斜巷道内不宜安置测点起末两测点都要安置在上、下水平巷道内。 2）实现要掌握仪表的性能、精度和操作方法，所用仪表都要校正，所用 工具要检查是否漏气或堵塞。 3）要仔细量准测点的断面。 4）对于长度较短或风量较小的测量区段，要设法增加风量，以免压差计 读数太小，产生误差较大。 三、用倾斜压差计测算井巷的摩擦阻力系数 进行测量时，应选择支护方式相同，支架间距相等，断面和周界基本不 变，比较平直，中间没有弯道和堆积物，没有漏风的地段进行测量。 测量还采用倾斜 u 型管压差计，由于 α 值和始末两点的间距无关，间距 的长短可根据压差计读数不能太小的原则来定。 有前可知， 2 LUV hfr  S  = NS2 /m4 1 2 er sin g ps ps h    c  = −

Pui-Pa2两测点的摩擦阻力为：(3-24):h,=h.sinβ.S.c.g+22理论上要求：S1=S2，Ui=U2，Vi=V2，实际上很难办到，只能近似取量测点的算术平均值S、U、V则可算出α值。最后用α=Pα（3-25）此时算出该巷道摩擦阻力系数的标准值。Pi-2四、用气压计测算井巷的风阻使用仪器是：WB-1型数字显示的气压计测算方法：1）用两台气压计分别在两段风流的起点和末点同点读数，换成Pa可得Psi和Pp，同时测定两点的空气密度pi、P2和pi-2，点的风速V,及Zi-2，则有PviL-Z-2Pl-2g，必须测准Z1-2.否则会产生较大误差，另h..-2 = Psl+:AJ2外须测出Q，则_ht-2，缺点是测量断的位能差测不准，因此需要时采用Q2下一方法。2）A、B两台气压计分别在起点和末点同时读书，尽快改变测段内的风量，两台气压计仍在原地同时读数。如在上午8时测的ps1、Ps2、Q、Zi-2，紧接着在10mm内在测点1的左侧用挡风帐使井筒内的风量减小到Q，同时测算下面各项。hu-2'= g"(Pa-Pa2-Pal+pa*+pr/ /2-Pr% /2)Q-Q23）优缺点：前者操作简单，省时省力，精度差，厚着比较麻烦，因此，气压计的测量法不适用于精度要求很高的测量，只适用于无法收放胶皮管或范围较大的测量段。五、测量矿井得通风阻力和总风阻1、抽出式通风的矿井风流自地表的大气开始，经进风口1、巷道主扇进风口2，沿途所遇到的摩擦阻力和局部阻力的总和，就是抽出时通风的矿井通风总阻力hr由能量方程可知：h,=(po-Ps2)+(0-hy2）+(Zpig-Zpzg)式中poPs2一分别是地表大气和2断面风流的绝对静压hy2—2断面风流的速压。Z一井筒的垂深，PiP2一分别是进风井和出风井内空气密度的平均值，kg/m2、断面的相对静压：hs2=Po-Ps2该矿井的自然风压是：hs2=Po-Ps2

两测点的摩擦阻力为： 2 2 sin 2 2 2 2 1 1 v v hfr her c g   =     + − （3-24） 理论上要求：s1=s2，U1=U2，V1=V2，实际上很难办到，只能近似取量测 点的算术平均值 S、U、V 则可算出 α 值。 最后用 1−2 =    S （3-25） 此时算出该巷道摩擦阻力系数的标准值。 四、用气压计测算井巷的风阻 使用仪器是：WB-1 型数字显示的气压计 测算方法： 1）用两台气压计分别在两段风流的起点和末点同点读数，换成 Pa 可得 PS1 和 Pρ，同时测定两点的空气密度 ρ1、ρ2 和 ρ1-2，点的风速 V1 及 Z1-2，则有 Z g v hr ps ps 1 2 1 2 2 1 1 1 2 1 2 2 − = − + − −  −  ，必须测准 Z1-2，否则会产生较大误差，另 外须测出 Q，则 2 1 2 1 2 Q h R r − − = ，缺点是测量断的位能差测不准，因此需要时采用 下一方法。 2）A、B 两台气压计分别在起点和末点同时读书，尽快改变测段内的风 量，两台气压计仍在原地同时读数。 如在上午 8 时测的 ps1、ps2、Q、Z1-2，紧接着在 10mm 内在测点 1 的左侧 用挡风帐使井筒内的风量减小到 Q＇，同时测算下面各项。 2 2 2 1 1' 2 1 2 1 2 1 1 2 1 2 ' ' ( ' ' / 2 / 2) ' Q Q Q p p p p v v h s s s s r − + + − = − − −   3）优缺点：前者操作简单，省时省力，精度差，厚着比较麻烦，因此， 气压计的测量法不适用于精度要求很高的测量，只适用于无法收放胶皮管或 范围较大的测量段。 五、测量矿井得通风阻力和总风阻 1、抽出式通风的矿井 风流自地表的大气开始，经进风口 1、巷道主扇进风口 2，沿途所遇到的 摩擦阻力和局部阻力的总和，就是抽出时通风的矿井通风总阻力 hr . 由能量方程可知： ( ) (0 ) ( ) hr = p0 − ps2 + − hv2 + Z1g − Z 2 g 式中 p0 ps2—分别是地表大气和 2 断面风流的绝对静压 v2 h —2 断面风流的速压。 Z—井筒的垂深， 1 2—分别是进风井和出风井内空气密度的平均值，kg/m3 2、断面的相对静压： hs2 = p0 − ps2 该矿井的自然风压是： hs2 = p0 − ps2