《礦井通風(fēng)與安全》精品學(xué)習(xí)教案第4章通風(fēng)動(dòng)力

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1、礦井通風(fēng)與安全第四章通風(fēng)動(dòng)力本章重點(diǎn)與難點(diǎn)1、自然風(fēng)壓的產(chǎn)生、計(jì)算、利用與控制2、軸流式和離心式主要通風(fēng)機(jī)特性3、主要通風(fēng)機(jī)的聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn)4、主要通風(fēng)機(jī)的合理工作范圍欲使空氣在礦井中源源不斷地流動(dòng)，就必須克服空氣沿井巷流動(dòng)時(shí)所受到的阻力。這種克服通風(fēng)阻力的能量或壓力叫通風(fēng)動(dòng)力。由第二章可知，通風(fēng)機(jī)風(fēng)壓和自然風(fēng)壓均是礦井通風(fēng)的動(dòng)力。本章將就。對(duì)這兩種壓力對(duì)礦井通風(fēng)的作用、影響因素、特性進(jìn)行分析研究，以便合理地使用通風(fēng)動(dòng)力，從而使礦井通風(fēng)達(dá)到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理，安全可靠。第一節(jié)自然風(fēng)壓一、自然風(fēng)壓及其形成和計(jì)算自然風(fēng)壓與自然通風(fēng)圖4-1-1為一個(gè)簡(jiǎn)化的礦井通風(fēng)

2、系統(tǒng)，2-3為水平巷道，0-5為通過系統(tǒng)最高點(diǎn)的水平線。如果把地表大氣視為斷面無限大，風(fēng)阻為零的假想風(fēng)路，則通風(fēng)系統(tǒng)可視為一個(gè)閉合的回路。在冬季，由于空氣柱0-1-2比5-4-3的平均溫度較低，平均空氣密度較大，導(dǎo)致兩空氣柱作用在2-3水平面上的重力不等。其重力之差就是該系統(tǒng)的自然風(fēng)壓。它使空氣源源不斷地從井口1流入，從井口5流出。在夏季時(shí)，若空氣柱5-4-3比0-1-2溫度低，平均密度大，則系統(tǒng)產(chǎn)生的自然風(fēng)壓方向與冬季相反。地面空氣從井口5流入，從井口1流出。這種由自然因素作用而形成的通風(fēng)叫自然通風(fēng)。圖4—1—1簡(jiǎn)化礦井通風(fēng)系統(tǒng)由上述例子可見，在一個(gè)

3、有高差的閉合回路中，只要兩側(cè)有高差巷道中空氣的溫度或密度不等，則該回路就會(huì)產(chǎn)生自然風(fēng)壓。根據(jù)自然風(fēng)壓定義，圖4—1—1所示系統(tǒng)的自然風(fēng)壓HN可用下式計(jì)算：4-1-1式中Z—礦井最高點(diǎn)至最低水平間的距離，m；g—重力加速度，m/s2；ρ1、ρ2—分別為0-1-2和5-4-3井巷中dZ段空氣密度，kg/m3。由于空氣密度受多種因素影響，與高度Z成復(fù)雜的函數(shù)關(guān)系。因此利用式4-2-1計(jì)算自然風(fēng)壓較為困難。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，一般采用測(cè)算出0-1-2和5-4-3井巷中空氣密度的平均值ρm1和ρm2，用其分別代替式4—1—1中的ρ1和ρ2，則(4-1-1)可寫為：4-

4、1-2二、自然風(fēng)壓的影響因素及變化規(guī)律自然風(fēng)壓影響因素由式4-1-1可見，自然風(fēng)壓的影響因素可用下式表示：HN=f(ρZ）=f[ρ(T,P,R，φ)Z]4-1-3影響自然風(fēng)壓的決定性因素是兩側(cè)空氣柱的密度差，而影響空氣密度又由溫度T、大氣壓力P、氣體常數(shù)R和相對(duì)濕度φ等因素影響。1、礦井某一回路中兩側(cè)空氣柱的溫差是影響HN的主要因素。影響氣溫差的主要因素是地面入風(fēng)氣溫和風(fēng)流與圍巖的熱交換。其影響程度隨礦井的開拓方式、采深、地形和地理位置的不同而有所不同。大陸性氣候的山區(qū)淺井，自然風(fēng)壓大小和方向受地面氣溫影響較為明顯；一年四季，甚至?xí)円怪g都有明顯變化。

5、由于風(fēng)流與圍巖的熱交換作用使機(jī)械通風(fēng)的回風(fēng)井中一年四季中氣溫變化不大，而地面進(jìn)風(fēng)井中氣溫則隨季節(jié)變化，兩者綜合作用的結(jié)果，導(dǎo)致一年中自然風(fēng)壓發(fā)生周期性的變化。圖4-1-2曲線1所示為某機(jī)械通風(fēng)淺井自然風(fēng)壓變化規(guī)律示意圖。對(duì)于深井，其自然風(fēng)壓受圍巖熱交換影響比淺井顯著，一處四季的變化較小，有的可能不會(huì)出現(xiàn)負(fù)的自然風(fēng)壓，如圖4-1-2曲線2所示。圖4—1—22、空氣成分和濕度影響空氣的密度，因而對(duì)自然風(fēng)壓也有一定影響，但影響較小。3、井深。由式4—1—2可見，當(dāng)兩側(cè)空氣柱溫差一定時(shí)，自然風(fēng)壓與礦井或回路最高與最低點(diǎn)（水平）間的高差Z成正比。4、主要通風(fēng)機(jī)工

6、作對(duì)自然風(fēng)壓的大小和方向也有一定影響。因?yàn)榈V井主要通風(fēng)機(jī)工作決定了主風(fēng)流的方向，加之風(fēng)流與圍巖的熱交換，使冬季回風(fēng)井氣溫高于進(jìn)風(fēng)井，在進(jìn)風(fēng)井周圍形成了冷卻帶以后，即使風(fēng)機(jī)停轉(zhuǎn)或通風(fēng)系統(tǒng)改變，這兩個(gè)井筒之間在一定時(shí)期內(nèi)仍有一定的氣溫差，從而仍有一定的自然風(fēng)壓起作用。有時(shí)甚至?xí)蓴_通風(fēng)系統(tǒng)改變后的正常通風(fēng)工作，這在建井時(shí)期表現(xiàn)尤其明顯。如淮南潘一礦及浙江長(zhǎng)廣一號(hào)井在建井期間改變通風(fēng)系統(tǒng)時(shí)都曾遇到這個(gè)問題。三、自然風(fēng)壓的控制和利用自然風(fēng)壓既是礦井通風(fēng)的動(dòng)力，也可能是事故的肇因。因此，研究自然風(fēng)壓的控制和利用具有重要意義。1、新設(shè)計(jì)礦井在選擇開拓方案、擬定通風(fēng)

7、系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)充分考慮利用地形和當(dāng)?shù)貧夂蛱攸c(diǎn)，使在全年大部分時(shí)間內(nèi)自然風(fēng)壓作用的方向與機(jī)械通風(fēng)風(fēng)壓的方向一致，以便利用自然風(fēng)壓。例如，在山區(qū)要盡量增大進(jìn)、回風(fēng)井井口的高差；進(jìn)風(fēng)井井口布置在背陽處等。2、根據(jù)自然風(fēng)壓的變化規(guī)律，應(yīng)適時(shí)調(diào)整主要通風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)，使其既能滿足礦井通風(fēng)需要，又可節(jié)約電能。例如在冬季自然風(fēng)壓幫助機(jī)械通風(fēng)時(shí)，可采用減小葉片角度或轉(zhuǎn)速方法降低機(jī)械風(fēng)壓。3、在多井口通風(fēng)的山區(qū)，尤其在高瓦斯礦井，要掌握自然風(fēng)壓的變化規(guī)律，防止因自然風(fēng)壓作用造成某些巷道無風(fēng)或反向而發(fā)生事故。圖4-1-3a是四川某礦因自然風(fēng)壓使風(fēng)流反向示意圖。該礦為抽出式通風(fēng)，

8、風(fēng)機(jī)型號(hào)為BY-2-№28，冬季AB平硐和BD立井進(jìn)風(fēng)，QAB=2000m3/min，夏季平硐