矿尘在井巷风流中的运动特性
第二章矿井风流的基本特性及其ceding
• 1．密度
2.1 矿井空气的物理性质
m V
• 式中，m—空气的质量，kg； • V—空气的体积，m3。 • 大气压为10l325 Pa、气温0℃(273.15K）时， 干空气密度1.293 kg / m3。
2.1 矿井空气的物理性质
• 湿空气的密度是1m3 空气中所含干空气质量和水蒸 气质量之和： d v •
p pk psh
sh 0.001293 0.003484 , kg / m 3 0T T
0
• 湿空气密度
p k 0.003484 (1 0.378 s ), kg / m 3
T p
id、iv——分别为1(kg)干空气和1(kg)水蒸汽的焓， 2.2 矿井空气的状态 t， t • kJ/kg，id=cpd· iv=2051+cpv· 2.2.4 焓 随温度而变化的热量，称之为“显热”。 cpd—干空气定压比热，常温下1.01J/(kg· ℃)； • 一定状态下湿空气的内能与流动功之和称焓。含 而（2501d）是0℃时kg水的汽化热，它仅随含湿量 cpv—水蒸汽定压比热，常温下1.85kJ/(kg· ℃)； 1kg干空气的湿空气的焓称为比焓。 变化，而与温度无关，故称为“潜热” 。 t——空气温度，℃； • 1kg干空气的焓和d kg水蒸汽的焓两者的总和，称 由此可见，湿空气的焓将随着温度和含湿量的升高 为(1+d)kg湿空气的焓。如果取0℃的干空气和0℃的 2501——0℃时水的汽化潜热，kJ/kg。 而加大，随其降低而减小。 水的焓值为零，则湿空气的焓： i id d iV • ，kJ/kg • 将比热值代入，得湿空气焓计算式 i 1.01t d (2501 1.85t ) ，kJ/kg • • ，kJ/kg i (1.01 1.85d )t 2501d
矿井通风与防尘4
矿井通风与防尘内容提要：本章主要介绍矿井通风和矿山防尘的基本知识，要求了解、熟悉矿井空气成分和矿内气候条件，矿井通风压力、通风动力、通风阻力，风流流动的基本规律，矿尘的产生及其危害性的内容；重点掌握矿井通风系统，矿井硐室、采场以及掘进通风方法和矿尘防治方法。
概述为了保证矿井的安全生产，必须进行矿井通风。
矿井通风就是指地面空气在扇风机（或自然风压）的作用下，沿着进风井巷流入井下，经各采掘工作面和其它用风地点，然后沿回风巷道及出风井再排除地面的整个过程。
矿井通风的基本任务是：供给井下各作业点足够数量的新鲜空气；稀释和排除有毒有害气体及粉尘，调节矿内气候条件，创造一个良好的工作环境，防止灾害和处理事故等。
因此，矿井通风就是保证安全生产，不断提高劳动生产率的必要前提。
对于危害职工身体健康的粉尘，单靠通风往往难以使工作面空气含尘量达到规定的标准，还应采取综合性防尘措施，如减少粉尘的产生，防止粉尘混入空气中，喷雾洒水、净化降尘和个体防护等, 才能确保安全生产，因此，搞好矿井的通风防尘工作对生产具有十分重要的意义。
第一节矿内空气成分地面空气进入矿井后，由于自然和生产因素的影响，会发生一些物理变化和化学变化，使空气成分种类增多，浓度改变，以至空气的质量和数量都发生较大变化，主要是：①含氧量减少，②混入各种有毒有害气体和矿尘，③空气的温度、湿度、压力发生变化。
故矿内的主要空气成分除氧、氮、二氧化碳、水蒸气以外，还混入了沼气、一氧化碳、硫化氢、二氧化硫、二氧化氮、氨、氢等各种有毒有害气体和矿尘。
由于各种具体条件不同，各矿的矿内空气成分的种类与浓度也都不相同。
虽然矿内空气中有害气体和矿尘对空气的热工性质没有什么影响，仍属湿空气，但它们对人体有害。
现就矿内的主要空气成分分叙如下：一、氧、二氧化碳及其与人体的关系1、氧(O)氧是无色、无臭、无味、无毒和无害的气体，对空气的相对密度为1.105。
氧是人赖以生存的必需物质。
矿内空气中的氧来源于进入矿井的地面大气所固有的含量，但矿内空气中氧的浓度是要不断减少的,这是因为矿内各种有机物（木材、支架）和无机物（矿物、岩石）的氧化，矿物自燃，矿井火灾，爆破作业，柴油设备的使用，人员呼吸，以及瓦斯、煤尘爆炸等，都要直接消耗氧。
矿井风流的基本性质
矿井风流的基本性质矿井风流是指因矿井采矿工作而产生的气流流动现象，是矿井安全生产和采矿效率的重要因素之一。
矿井风流具备以下基本性质：1. 矿井风流形成与运动矿井风流的形成，主要是由于采矿工作所产生的空气变化引起。
一般情况下，采矿工作中会产生大量的煤炭粉尘、有害气体等，这些物质的排放会导致矿井内部的空气变化，进而产生气流。
同时，矿井风流的形成也受到自然气象因素的影响，例如大气气压、温度、湿度、风速等因素都会对矿井风流的形成和运动产生影响。
矿井风流具有大气环流系统的特点，即由自然驱动力、地形影响以及气体密度差等因素共同作用所形成。
在不同的季节、天气条件下，矿井风流的形态和参数也会有很大的差异。
同时，在煤矿采煤工作中，由于矿井内外压力、湿度、温度等因素的变化以及煤体损伤等因素的影响，也会导致矿井风流的形态和参数不断变化。
2. 矿井风流对采煤工作的影响矿井风流是煤矿生产中的一个重要因素，它对煤矿开采的影响主要包括以下几个方面：2.1 采煤区域的通风和排风在煤矿开采中，通风是维护矿井内部空气质量的重要手段。
矿井风流的存在，可以促进矿井内部空气的流动，帮助煤矿内部排出有害气体及煤尘等物质，从而维持矿井内部的空气质量。
同时，矿井风流的存在还能够促进煤炭的自然氧化，减缓煤炭的褪色和老化。
2.2 矿井内部的温度和湿度矿井风流的存在，会影响矿井内部的温度和湿度。
矿井风流的流动会带走空气中的水分，并导致空气流速增加，从而降低矿井内部的温度和湿度。
这对矿井采矿的工作环境和作业效率都会造成一定的影响。
因此，在采矿工作中，需要合理调节矿井通风系统，确保矿井内部的温度和湿度在合理范围内。
2.3 采煤安全矿井风流的存在，对采煤安全有着重要的影响。
一方面，矿井风流的流动可以带走煤尘和有害气体，避免煤尘爆炸和有毒有害气体积聚的风险。
另一方面，矿井风流的存在也会对矿井的支护和采煤机械的稳定性产生影响，因此在采煤过程中需要针对不同的风流条件，采取相应的安全措施。
矿井风流的能量及其变化规律
单位体积空气所具有的动能为：
1 E vi i vi2 2
, J / m3
式中： i ——i点的空气密度，Kg/m3；
v——i点的空气流速，m/s。
Evi对外所呈现的动压hvi，其值相同。
h vi
1 i vi2 2
, Pa
13
2.2 风流任一断面上的机械能量
⒊动压的特点
⑴只有作定向流动的空气才具有动压，因此 2矿井风流的能力 及其变化规律 2.1矿井风流运动 的特征 2.2风流任一断面 上的机械能量 2.3能量方程 2.4矿井风流的能 量方程 2.5能量方程的应 用 动压具有方向性。
动能转化后显现的压力叫动压或称速压，用符
号hv表示，单位Pa。
12
2.2 风流任一断面上的机械能量
⒉动压的计算
2矿井风流的能力 及其变化规律 2.1矿井风流运动 的特征 2.2风流任一断面 上的机械能量 2.3能量方程 2.4矿井风流的能 量方程 2.5能量方程的应 用
Ventilation of Mines
7
2.2 风流任一断面上的机械能量
2矿井风流的能力 及其变化规律 2.1矿井风流运动 的特征 2.2风流任一断面 上的机械能量 2.3能量方程 2.4矿井风流的能 量方程 2.5能量方程的应 用
Ventilation of Mines
风流的绝对压力（P）、相对压力（h）和与其对应的大 气压（P0）三者之间的关系如下式所示：h=P－P0
抽出式通风
hb(-)
hbt(-) hv Pbt 真空
Pb
18
2.2 风流任一断面上的机械能量
a
2矿井风流的能力 及其变化规律 2.1矿井风流运动 的特征 2.2风流任一断面 上的机械能量 2.3能量方程 2.4矿井风流的能 量方程 2.5能量方程的应 用
矿井风流的自然分配课件
THANKS
挑战与对策的实施效果评估
风流分配稳定性提高
通过优化通风网络和提升设备性能， 风流分配稳定性得到显著提高。
安全生产水平提升
经济效益提升
风流自然分配的优化和管理水平的提 升，有助于降低生产成本和提高经济 效益。
加强通风管理，降低矿井安全事故风 险，提高安全生产水平。
05
矿井风流自然分配的科研动 态
科研动态概述
风流在巷道中流动时，会根据巷 道的风阻大小自动分配风量，风 阻小的巷道风量大，风阻大的巷
道风量小。
自然分配的优缺点
优点
自然分配具有简单、可靠、经济等优点，适用于矿井开拓和采准巷道的风流分 配。
缺点
由于自然分配的风量分配比例取决于巷道的风阻，因此当矿井巷道较多、风阻 变化较大时，风流分配比例容易发生变化，导致某些巷道风量不足或风量过剩。
风流分配的优化方法
优化方法一
通过调整巷道断面和通风构筑物， 改善风流流动特性，提高风流分 配的均匀性和稳定性。
优化方法二
利用数值模拟和风流动态监测技 术，对风流分配进行实时监控和 调整，确保风流满足安全生产的 需求。
风流分配的未来展望
展望一
随着科技的不断进步，风流自然分配 技术将与人工智能、物联网等先进技 术相结合，进一步提高风流分配的智 能化和自动化水平。
展望二
未来风流分配技术将更加注重环境保 护和节能减排，努力实现绿色、低碳 的矿井通风。
04
矿井风流自然分配的挑战与 对策
风流自然分配面临的挑战
1 2
3
矿井通风网络复杂
矿井通风网络结构复杂，风流流动受多种因素影响，难以实 现自然分配。
通风设备性能差异
不同通风设备性能存在差异，影响风流流动的稳定性。
矿井通风与安全所有已考过名词解释
名词解释（真题出现过的）1、全压：风道中任一点风流，在其流动方向上同时存在静压和动压，两者之和称之为该点风流的全压，即：全压＝静压＋动压。
由于静压有绝对和相对之分，故全压也有绝对和相对之分。
2、静压（静压能）：空气的分子无时无刻不在作无秩序的热运动，这种由分子热运动产生的分子动能的一部分转化过来的、并且能够对外做功的机械能叫静压能3、速压：当空气流动时含有定向运动的动能，动能所转化显现的压力叫动压或称速压4、卡他度：被加热到36.5℃的卡他温度计在单位时间内、单位表面上所散发的热量。
5、相对湿度：单位体积空气中实际含有的水蒸汽量和其同温度下的饱和水蒸汽含量之比称为空气的相对湿度，它反映空气中所含水蒸汽量接近饱和的程度。
6、含湿量：含有1kg干空气的湿空气中所含水蒸汽的质量（kg）称为空气的含湿量。
局部风量调节：采区内部各个工作面之间、采区之间或生产水平之间的风量调节，调节的方法主要有增阻调节法、降阻调节法、增压调节法。
7、绝对湿度：指单位容积或单位质量湿空气中含有水蒸汽的质量。
（3分）8、摩擦阻力：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，引起内外摩擦而产生的阻力称作摩擦阻力9、局部阻力：风流在井巷的局部地点，由于速度或方向突然发生变化，导致风流本身产生剧烈的冲击，形成极为紊乱的涡流，因而在该局部地带产生一种附加的阻力，称为局部阻力。
10、矿井通风系统：风流由进风井口进入矿井后，经过井下各个用风场所，然后流入回风井由回风井排出矿井风流所经过的整个路线称为矿井通风系统11、矿井等积孔：假想的薄壁孔口的面积值，他表示矿井通风的难易程度。
假设有一薄壁孔口，当孔口通过的风量等于矿井的总风量，其两侧的风压差等于矿井通风总阻力时，该孔口的面积称为矿井等积孔。
12、通风机工况点：以同样的比例把矿井总风阻R曲线绘制于通风机个体特性曲线图中，则风阻R曲线和风压曲线交于A点，此点就是通风机的工况点或工作点13、自然风压：由于空气和围岩进行热交换而造成同标高处空气柱的重量不同，矿井进、出风两侧，作用在最低水平空气住的重量差叫做自然风压14、专用回风巷：采区巷道中专门用于回风，不得用于运料、安设电机设备的巷道，在煤和瓦斯突出区，专用回风巷还不得行人。
第二章 矿井风流的基本特性
风流的绝对压力（P）、相对压力（h）和与其对应的大气压（P0）三者之间的
关系如下式所示： h = P － P0
a P0
P0 ha(+)
b
Pa Pb
hb(-) 真空
二、风流中两点间的压力差
1、水平等断面风流
A点的风流的全压为 ，B点的风流的全压为 。
当A点的全压大于B点，则风流由A向B。它们之间的差值如下式：
第二章
矿井风流的基本特性
在一条凤道中的两点空气能量不同，空气必然从能量高的地点流向能量低的地点，从而形成凤流。这
说明空气流动必须具备两个条件:一是有通路，一是能量不同。空气本身能量的变化是造成风流流动的根
本原因。为了掌握空气运动的规律，首先应了解有关空气压力的一些问题。
第一 节
一、空气的密度
矿井空气的密度及其计算
P0
＋ ht － hi z
i
hv
0.46457
P T
(1
0.378P sat P
)
kg/m3
式中：P为大气压，Ｐsat为饱和水蒸汽压，单位：mmHg。 注意：Ｐ和Ｐsat 单位一致。 空气比容：=V/M=1/
二、空气压力及其单位 单位体积空气包围着地球的大气，受地心吸引力的作用，对其底部单位面积上所具 有的重力称为大气压力，也称为气压。所以大气压力是一个压强的概念。 由于气压随海拔高而变，所以空气的密度也随海拔高而改变。
单位体积空气所具有的质量称为空气的密度， 与压力、温度、湿度等有关。湿空气密度为
干空气密度和水蒸汽密度之和，即：
d . a v
0.378P sat P
根据气体状态方程，可推出空气密度计算公式：
0.003484
矿井通风与安全
1、矿井通风与目的：矿井生产过程中，必须持续不断地将地面空气输送到井下各个作业点，以供给人员呼吸，并稀释和排除井下各种有害气体和矿尘，创造良好的矿井气候条件，确保井下作业人员的身体健康和劳动安全。
2、矿井气候条件：是指矿井空气温度、湿度、大气压力和风速等参数所反映的综合状态，反映的是人体对井下环境的热感受。
3、改善井下气候条件的目的：是将井下特别是采掘工作面的空气温度、湿度和风速调配得当，以创造良好的劳动环境，保证矿工的身心健康。
4、井巷风流分为层流和紊流两种流态.当流速较低时,流体质点互不混杂,沿着与管轴平行的方向平稳运动，称为层流状态；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动，称为紊流状态。
5、摩擦阻力：风流在井巷中做沿程流动时，由于井巷周边与风流互相摩擦，以及风流自身的粘性等因素而产生的阻力成为摩擦阻力。
6、局部阻力：在风流运动过程中，由于井巷断面，方向变化以及分岔或汇合等局部突变，导致风流速度的大小和方向发生变化，产生冲击、分离等，造成风流的能量损失，这种阻力称为局部阻力。
7、矿井等积孔：是人们用来衡量矿井通风难易程度的一个形象化指标。
8、自然风压：是由于空气热湿状态的变化在矿井中产生的一种自然通风动力。
9、机械通风：利用通风机产生的风压对矿井或井巷进行通风的方法叫机械通风。
10、通风机工况点：是通风机在某一特定转速和工作风阻条件下的工作参数。
11、矿井通风网路：是按照矿井风流的流动关系而确定的通风井巷的连接形式，也称为风网。
12、减阻调节法：是通过在巷道中采取降阻措施，降低巷道的通风阻力，从而增大与该巷道处于同一通路中的风量，或减小与其并联通路上的风量。
13、矿井通风系统：风流由进风井口进入矿井后，经过井下各用风场所，然后从回风井排出矿井，风流经过的整个路线及其配套的通风设施称为矿井通风系统。
14、瓦斯主要指由煤层气构成的以甲烷为主的有害气体。
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式中， ： 空气 的运动粘性系数 ， 通常取为 １ ． ４ ４×１ ０ ｍ ／ ； 空气的平均速度 ， ／ ； 管道水力直径 ， ． ｓ Ｖ： ｍ ｓ ｄ： ｍ
当 Ｒ ３０时 ， 体 呈 层 流 流 动 ； ２３０＜Ｒ ｅ ２ 流 当 ２ ｅ ＜ ０ ４００时 ， 体 开 始 向紊 流流 动 过 渡 ； Ｒ ４００ 流 当 ｅ ０ ＞ Ｉ 时 ， 体表 现为紊 流 流动 ｊ 流 ． 对 于非 圆形 断 面 的井 巷 ，ｅ数 中 的管 道直 径 ｄ以 Ｒ 井 巷 断面 的 当量 直径 ｄ 来 表示
ｄ 。＝４ ． （） ２
图 １ 颗 粒 在 层 流 气流 中 的行 为
Ｆ ｇ １ Ｂ ｈ ｖ ｏ ｆｇ ａ ｕ ｅ ｉ ａ ｎ ｒａｒ—ｆ ｗ ｉ ． ｅ ａ ｉｒ ｏ ｒ ｎ ｌ ｎ ｌｍｉ ａ ｉ ｌ ｏ
图 ２所示 为平 板 湍 流 的流 动形 态 Ｌ ， 同一 图 中 ６在 Ｊ
因此 ， 圆形 断面 井巷 的雷 诺数 可表 示为 非
Ｒ ｅ： ． （） ３
画出了重力场中固体颗粒的 ３ 种运动状态． 湍流气流 中， 有分别对应于 轴 ， 轴及 轴的脉动速度分量 ： Ｙ
ｒ＝ 二 ｒ＝ 二 ｒ＝ 二
√ ， 和√ ． √ 这些脉动速度妨碍了细粒的 分
度【 ） ８ 以及静止气流中颗粒的终端沉降速度．因此 ， 湍
流气 流 中细粒 和亚微 粒 的分离 或控制 在重力 分 离 内就
将式（ ） ４ 代入式 （ ） 可得 ３，
＝
＝
变得很 困难 ． 了用 机 械分 离 出湍 流气 流 中 的细粒 和 为 亚微粒 ， 就需 要 借 助 于 离 心力 ， 梯 度 力 ’］电场 力 热 ∞，
Ｆ ｇ ２ Ｂ ｈ ｖｏ ｆ ｒ ｎ ｌ ｎ ｔ ｒ ｕ ｅ ｔａｒ ｌ ｗ ｉ ． ｅ ａ ｉｒｏ ａ ｕ ｅ ｉ ｂ ｌ ｎ ｉ —ｆ ｇ ｕ ｏ
３ 粉 尘颗粒在风流 中的运动方程
颗粒在流体中运动时受到流体阻力 的作用． 设 颗粒与流体的相对速度为 ｕ， 颗粒 的迎流体投影面积 为 Ａ， 流体的密度为 Ｐ， 则有 Ｎ ｗｏ ｅｔ ｎ阻力定律… ：
上尘肺病， 因尘肺病死亡的达 ６００ ０ 余人 ， 是安全生产
事 故死 亡人 数 的 ２ 倍 ．． ４ Ｊ 但 是 ， 国煤 矿现 有防尘 技术 整体水 平偏低 、 我 防尘 的针对 性和 有效性 较差 ， 不能 较好 地控 制矿尘 危 害． 鉴
为紊 流 （ 湍流 ） ． 流体 的流动 状态 并 不 是 一成 不 变 的 ， 着 流体 运 随 动参 数及 所处环 境参 数 的变 化 ， 流与 紊 流会 相 互 转 层 化． 对于气 体而 言 ， 流与 紊流彼 此 间的转 变关 系取 决 层 于运 动粘 性 系数 、 体 的平 均速度 与管 道水 力直径 ， 流 这 些 因素 的综合 影 响通 常可 以用 雷诺 数 来 表示 ， 圆形 对 管道 ， ： 有
第２ ６卷 第 ４期 ２１ ０ １年 １ ２月
矿 业 ２ 程 研 究 １ ２
Ｍｉｅｒｌ ｇｎ ｅ ｉｇ Ｒｅ ｅ ｒｈ ｎ ａ Ｅｎ ｉｅ ｒ ｓ ａｃ ｎ
Ｖ０ ． ６ Ｎｏ ４ １２ ．
Ｄｅ ． ２ ｃ ０１１
矿 尘 在 井 巷 风 流 中 的 运 动 特 性
王 和 堂
在层流气流中漂移 ， 同时 由于同气体分子碰撞 而显示 出了随机的布朗运动的特性．因此 ， 在只有重力场 而
没 有 电力 、 磁力 、 或其 他 外 力 场 的 情 况下 ， 是不 能控 制
Ｒ Ａ（ ． ＝ 。 ）
式中， 。： Ｃ 阻力系数 ， 它是雷诺数的函数．
颗 粒 的雷诺 数 为
（ ５ ）
６７
Ｒｅ ： 。
Ｄ ｕ １ ｐ ｆ
— —
．
（） ６
将初 始条件 ０＝０ ＝０， ＝０， ＝ＶＣＳ￣， ， Ｙ ０ＯＯ ０ “ ＝ｖｓ ｔ 代人 ， 积分 ， ｏｉ ｘ ｎｏ 并 可得
式中， ： Ｄ 颗粒直径 ，ｍ； ： ｖ 流体的动力粘度 Ｐ ・ ． ｏ ａ ｓ 在雷诺数较小即层流状态下 ， 作用于直径为 Ｄ 的 。
颗粒在流体中自坐标原点与水平成 。 角抛出时 ，
在重 力作用 下 逐渐 向下 运 动 ， 由于 流体 阻力 而使 颗 粒
的水 平分 速度 迅速减 小 ．
中图分类号 ：Ｄ １ Ｔ ７４
文献标识码 ： Ａ
文章 编号 ：６４—５７ （０ １ ０ ０ ６ ０ １７ ８ ６ ２ １ ）４— ０ ６— ４
在 未来相 当长 的 一段 时期 内 ， 炭仍 将 是 我 国的 煤 主 要能 源 Ｊ煤 炭 资 源 的 安 全 开 采 ， 系 到 我 国 国 民 ． 关 经 济 的健 康 、 持续 、 快速 发展 ， 关系 到 国家 的能源 安全 ， 关 系到社 会稳 定 和国家形 象 ． 然而 ， 国煤 炭工 业遭受 我 着 多种 自然灾 害 的严 重威 胁 ， 井 粉尘 （ 称 矿尘 ） 矿 简 就 是其 中之 一 ． 其危 害主要 表现 在 ２个 方面 ， 一是 发生煤 尘 爆炸 ， 造成 矿毁人 亡 ； 二是诱 发尘肺 病 、 慢性 中毒 、 皮
式中 ， ： 井巷 断面上 的平均 风速 ， ／ ； 井巷断面 ｍ ｓ Ｓ：
积 ， Ｕ ： 巷 断面周 长 ， ． Ｉ； 井 ｎ ｍ 对 于不 同形 状 的井 巷 断 面 ， 周 长 与 断 面积 其 的关 系 ， 用公 式表 示 为 ］
Ｕ ＝Ｃ ． （） ４
离． 粒 的运动情 况 取决 于时均 速度 分布 和脉动 速度 ， 粗
成直线或抛物线地落到平板上； 细粒不一定都是落到 平板上 ， 有些则要继续随着湍流气流游动 ； 判定颗粒在 湍流气流 中是游动还是不游动 的标准是湍流尺度
（ 主要 指 构 成 湍 流 的 涡 体 长 度 尺 度 和 其 运 动 特 征 尺
式中 ， ： Ｃ 断面形 状 系数 ： 形 Ｃ ＝４ １ ； 心拱 Ｃ ＝ 梯 ．６ 三 ３ ８ ； 圆拱 Ｃ ＝３９ ． ．５ 半 ．０
在 式 （０ 中 ， １ ） 如令 ０一 ｏ 可求 得 粉 尘 颗 粒在 水 ｃ，
０
平方 向的最 大运动 距离 ～ ， 即
～
．
Ｙ ＯＣＯＳ ｏ Ｏ／
＝
＼
— ｌ Ｃｏ （ 口 铬ｏ／ Ｌ — ６ Ｏ． 上Ｓ Ｊ Ｏ １ ２ ）
＝
由式 （２ 可 知 ， 尘 的 水 平 运 动 的距 离 与 其 密 １） 粉 度、 粒径 的平 方 、 速度 成 正 比 ， 井下 空 气 的 黏度 成 初 与
措施 的针 对性和 有效性 具有 一定 的参考 价值 ．
１ 井巷 空气 流 动状 态
矿井 空气为 粘性 流体 ， 性流 体有 ２种流 动状 态 ： 粘 当流体 流 速很小 、 粘性 较 大 或 在管 径 很 小 的管 道 中流 动时， 各层 之 间的流体 互不 混合 ， 流体质 点流 动 的轨 迹
一
考虑 到颗 粒在 ｚ 方 向运 动 的 意 义不 大 ， 文仅 轴 本 分析 粉 尘 颗 粒 在 ｘｙ平 面 内 的 的 二 元 运 动 ， 图 ３ ｏ 如
所示 ．
将 上式 消去 ０ 便能得 到粉 尘颗 粒 的轨 迹方 程式 ： ，
ｙ一 ｎ １ 一 ａ
—
ｘ）（ ｓ ｏ （） 一 ｉ ・１ ｎ／ ａ ｘ １
球形 颗粒 的斯 托克斯 粘 性阻力 定律 用公式 表示 为
Ｒ ＝ ３ｑＤ 酩． ，ｘ 。 ｒ （） ７
ｆ ＹＯ￣ ｌ—ｅｐ 一ｎ ） ； ： ＯＳｏ ＣＯ ｛ ｘ （ ８ ｝
．
ｆ 等 （一ｓｔ ｛ ｅ（ ．１ 【 譬 ｉ） ｘ－） （） ＝ ０ 。ｏ 一ｐ ａ｝ ｎ吉 ｏ
于此 ， 本文运用流体力学有关原理对井巷中风流状态
进行了分析 ， 探讨 了粉尘颗粒在矿 内空气中的运动特 性， 并得出了粉尘颗粒在矿井空气 中的运动方程 ， 对掌 握粉尘在井巷中的运动规律 、 进而提高粉尘防治技术
收稿 日期 ：０ １— ７—２ ２１ ０ ９ 基金项 目： 江苏省普通高校研究生科研创新计划资助项 目（ Ｘ Ｚ １０ １ ） 中央高校基本科研业务费专项 资金资助项 目 Ｃ Ｚ １＿ ３ ５ ；
流 ） 如果 流体流 动 时 ， 体 质 点 的流 动轨 迹 是极 不 规 ； 流 则的， 各部 分流 体强 烈地 互 相 混 合 、 透 ， 了有 沿 流 渗 除 体 总方 向的位移 外 ， 有垂 直于 流体 总方 向的位移 ， 还 流
体 内部存 在着 时而产 生 时 而 消灭 的漩 涡 ， 种状 态 称 这
反比． 据此可提出控尘提供指导．
４ 结论
１ 近年来， ） 随着煤矿巷道断面的增大， 井下空气
Ｆ ｇ ３ Ｓ ｌｃ ｉｇ ｏ ｏ ｒ ｉａ ｅ ａ ｉ ｉ． ｅｅ ｔ ｆｃ ｏ ｄ ｎ ｔ ｘ ｓ ｎ
流动状态 越来 越表 现 为湍 流 ， 尘粒 子 的运 动规 律 也 粉 越 来越复 杂 ．
（ 中国矿业大学 安全工程学院 煤矿瓦斯与火灾防治教育部重点实验室 ， 江苏 徐州 ２ １ １ ） ２ １６
摘 要 ： 了揭示粉尘在矿井空气 中的运动规律 ， 为 采用 雷诺判定准则对井巷 内空气的流动状 态进 行 了分析 ， 从理论上研 究 了层 流和湍流 ２种 情形 下粉 尘颗粒 的运 动特性 ， 出了粉 尘颗 粒在矿 井空气中的运 动方程．结果表 明， 矿井下风流状 态大 多为湍流 ； 导 煤
无论是在层 流中， 还是在湍流 中， 控制和分离风流 中的粉尘颗粒都需借助黏附力、 离心力 、 磁场力 等外力场 的作用 ； 粉尘在 井巷 风流
中的运 动轨 迹与粉 尘的密度 、 粒径、 初始运动速度及空气粘度等 因素有关．
关 键 词 ： 井 ； 尘 ； 动 ； 迹 ； 程 矿 粉 运 轨 方
，
由于煤矿 中大部分巷道 的断面大于 ２ ５ｍ ， ． ｚ且