矿井通风压力
通风常用压力单位换算
矿井通风常用压力单位换算
帕（帕斯卡）——Pa 兆帕——MPa 千帕——KPa
毫米水柱——mmH2O 毫米汞柱——mmHg
1大气压=101KPa=760mmHg=10336mmH2O≈0.1 MPa;
1兆帕=106帕=1000KPa（1MPa=106Pa）;
1毫米汞柱=133.322 Pa；
1毫米水柱=9.8 Pa；
1毫米汞柱=13.6毫米水柱；
1千帕（KPa）=7.5毫米汞柱=102毫米水柱；
非卸压煤层抽放钻孔孔口负压应不小于13KPa
13KPa=1326毫米水柱=97.5毫米汞柱。
煤矿瓦斯抽放中瓦斯抽放率、瓦斯抽放浓度和煤层瓦斯涌出量的关系：
比如：某矿15#煤层绝对瓦斯涌出量为38.5m3/ min，矿井抽放系统抽放瓦斯浓度为41%，抽放泵流量为36m3/ min，则该矿井瓦斯抽放量为：41%×36m3/ min=14.76m3/ min，即该矿井每分钟抽出的纯瓦斯量为14.76立方。
该矿的矿井瓦斯抽放率为：14.76m3/ min÷38.5m3/ min=38.34%。
第二章 矿井通风压力
YYT—2000B型单管倾斜压差计结构 1—底座；2—大容器；3—玻璃管；4—胶皮管；5—注液孔螺钉；6—三通阀旋塞；7— 零位调整螺钉；8—水准泡；9—调平螺钉；10—弧形板；11—游标；12 —管接头。
4、补偿式微压计
之和。压力可以测定，通过讨论压力关系来研究能量的变化。
静压能－－静压 风流 能量
总机械能
动能－－动压
位能－－位压
内能
一、风流的能量与压力 1.静压能－静压
（1）静压能与静压的概念
空气的分子无时无刻不在作无秩序的热运动对容器壁撞击产生的压 力。 （２）静压特点 a. 无论静止的空气还是流动的空气都具有静压力； b. 风流中任一点 的静压各向同值，且垂直于作用面；c.风流静压的大小（可以用仪表测 量）反映了单位体积风流所具有的能够对外作功的静压能的多少。如说 风流的压力为101332Pa，则指风流1m3具有101332J的静压能。
仪器的操作和使用 方法如下：
（1）注入蒸馏水并调 零。 （2）测定。 常用的补偿式微压计 有DJM9型、YJB150/250-1型、BWY150/250型等。其中， DJM9型的测量范围为 0～1500Pa，最小分 度值为0.1Pa。这类仪 器的精度高，可用于
DJM9型补偿式微压计
1—小容器；2—大容器；3—读数盘；4—指针；5—螺盖；6—反射镜； 7—水准器；8—调节螺母；9—胶皮管；10—调平螺钉；11—标尺
•
在压入式通风矿井 中，井下空气的绝对压 力都高于当地当时同标 高的大气压力，相对压 力是正值，称为正压通 风； • 在抽出式通风矿井 中，井下空气的绝对压 力都低于当地当时同标 高的大气压力，相对压 力是负值，又称为负压 通风。由此可以看出， 相对压力有正压和负压 之分。
煤矿的风压计算公式
煤矿的风压计算公式煤矿是一个特殊的工作环境，其中存在着许多安全隐患。
煤矿通风系统的设计和运行对于矿工的安全至关重要。
在煤矿中，风压是一个非常重要的参数，它直接影响着矿井内部的空气流动和矿工的工作环境。
因此，正确地计算和控制煤矿的风压是非常重要的。
煤矿的风压可以通过以下公式来计算：P = ρ V² / 2。
其中，P代表风压，单位为帕斯卡（Pa）；ρ代表空气密度，单位为千克/立方米；V代表风速，单位为米/秒。
在煤矿中，通常会使用风压计来测量风压。
通过测量风速和空气密度，就可以利用以上公式来计算出煤矿中的风压。
下面我们将详细介绍如何计算煤矿的风压。
首先，我们需要测量煤矿中的风速。
通常情况下，会使用风速计来进行测量。
风速计可以通过旋翼式风速计、热线风速计等不同的类型。
在测量时，需要选择一个代表性的位置来进行测量，以确保测量结果的准确性。
接下来，我们需要测量煤矿中的空气密度。
空气密度受到温度、湿度和大气压等因素的影响。
一般情况下，可以通过气象站的数据来获取煤矿所在地区的大气压和温度。
然后，利用这些数据来计算出空气密度。
有了风速和空气密度的数据，我们就可以利用上面的公式来计算煤矿中的风压了。
首先，将空气密度代入公式中，然后将风速的平方乘以空气密度，最后再除以2，就可以得到煤矿中的风压了。
煤矿的风压对于矿井内部的空气流动和矿工的工作环境有着重要的影响。
正确地计算和控制煤矿的风压，可以有效地改善矿工的工作环境，降低矿井事故的发生率。
因此，煤矿的管理者和工程师们需要重视煤矿的风压计算工作，确保矿井的安全运行。
除了计算煤矿的风压之外，还需要对煤矿的通风系统进行合理的设计和运行。
通风系统的设计应该充分考虑煤矿的地质条件、矿井结构和矿工的工作需求，以确保通风系统的有效性和安全性。
通风系统的运行也需要定期进行检查和维护，以确保通风系统的正常运行。
只有在通风系统设计和运行都得当的情况下，才能有效地保障煤矿的安全生产。
矿井通风阻力及风机静压负压全压
矿井通风压力、通风阻力及风机静压、全压、负压一、矿井通风压力 (mine ventilation pressure)指矿井风流的压强,包括静压、动压与全压。
静压 空气分子之间或空气分子对风道壁施加的压力,不随方向而异。
静止的空气与流动的空气均有静压。
井巷或风筒中某点风流的静压与该点在深度上所处的位置与扇风机造成的压力有关。
按度量静压所选择的计量基准不同,有绝对静压与相对静压之分。
绝对静压就是以真空状态的绝对零压为基准计量空气的静压,恒为正值。
相对静压就是以当地大气压力为基准计量的空气静压,当其高于大气压时为正值,称正压;反之为负值,称负压。
动压 空气流动而产生的压力,恒为正值。
风流动压的计算式,式中H u 为动压,Pa;u 为风速,m ／s;p 为空气密度,kg ／m 3。
全压 静压与动压之与,有绝对全压与相对全压之分。
风流中任一点的绝对全压P t 等于该点绝对静压P s 与动压H u 相加,即P t =P s +H u 。
风流中任一点的相对全压H e 等于该点相对静压H s 与动压H u 的代数与,即H t =H s +H u 。
抽出式通风风流的相对静压H s 为负值。
压力测定 绝对静压用水银气压计或空盒气压计测量。
相对全压、相对静压与动压用U 形压差计、单管倾斜压差计或补偿式微压计与皮托管配合测量。
恒温压差计可测两点间的相对静压。
数字式精密气压计能测绝对静压与相对静压。
二、矿井通风阻力矿井通风阻力就是指风流从进风井进入井下、通过井下巷道后从风井出来、再从风机排出沿途所遇到的阻力(也即需要风机克服的阻力),其值由下式计算:N v s j H h h h +-=阻式中:h 阻j —矿井通风阻力,Pa;h s—风机入口静压(也称负压,若忽略静压管实际入口至风机入口处的沿程摩擦损失时,h s即为水柱计上的读数),Pa;h v—测静压断面的速压(也称动压),Pa;H N—矿井自然风压,Pa。
三、风机的静压、全压及速压(动压)如下图所示:图中:2为风机,风机左侧1为风机吸风侧,风机右侧3为风机出风侧。
矿井通风压力的测定
矿井通风压力的测定一、 教学目的要求：1、 熟悉矿井通风压力的组成；2、 熟悉测压仪表的使用；3、 掌握测压的方法；4、 掌握测压的安全注意事项。
二、 相关容：1. 矿井通风压力的定义井巷使空气流动的压力称为通风压力，矿井通风压力就是进风井口断面与出风井口断面的总压力之差，它是由主要通风机和自然风压共同作用造成的。
井巷中两断面之间的总压差是造成空气流动的根本原因， 空气流动的方向总是从总压大的区域流向总压小的区域。
空气在流动过程中，因阻力作用而引起通风压力的下降，称为压降、压差或称为压力损失。
2. 矿井通风压力的分类 (1)三个基本压力矿井通风压力的分类如图4-1所示。
井巷的任何一个断面都具有静压、速压和位压三个基本压力,见表4-1。
图4-1压力的分类(2) 三个导出压力同一个断面上的三个基本压力组合而形成全压、势压和总压三个导出压力，见表4-2 。
相对压力有正压与负压之分。
高于当地同标高大气压力的称为正压，低于当地同标高大气压力的称为负压。
例如，当矿井采用压入式通风时，井下空气压力高于当地同标高的大气压力，为正压，因此，压入式通风又称正压通风；当矿井采用抽出式通风时，井下空气压力低于当地同标高的大气压力，为负压，因此，抽出式通风又称负压通风。
二、测压仪表常用的测压仪表如下：A 、常用的测压仪表A1-1名称：空盒气压计结构：由一个波纹状金属真空盒和一套杠杆机构组成；用途：测量绝对压力；A1-2名称：精密数字气压计结构：由气压传感组件、面板组件和电源组件组成；用途：测量绝对静压，也可测定绝对静压差，适用于矿井通风阻力和压差测定；A1-3名称：U形垂直压差计结构：由一根弯成U形的玻璃管（其中装蒸馏水或酒精）、刻度尺和支撑板组成；用途：测定相对压力、速压和压差；A1-4名称：U形倾斜压差计结构：由一根弯成U形的玻璃管、刻度尺和倾斜支撑底座组成; 用途：测定相对压力、速压和压差；A1-5名称：皮托管结构：由、外两根细金属管组成；用途：配合压差计测定相对压力、速压和压差;三、测压方法与步骤1. 绝对静压、速压和绝对全压的测量(1) 绝对静压的测量井巷气流中某点的绝对静压的测量，可用水银气压计、空盒气压计或精密数字气压计。
矿井通风压力
在矿井通风中，空气流经复杂的通风网络时，其温度 和压力将会发生一系列的变化，这些变化都将引起空气密 度的变化，在不同的矿井这种变化的规律是不同的。在实 际应用中，应考虑什么情况下可以忽略密度的这种变化，
而在什么条件下又是不可忽略的。
3
三、粘度
当流体层间发生相对运 动时，在流体内部两个流体 层的接触面上，便产生粘性 阻力（内摩擦力）以便阻止 相对运动，流体具有的这一 性质，称作流体的粘性。例 如，空气在管道内以速度u作 层流流动时，管壁附近的流 速较小，向管道轴线方向流 速逐渐增大，如同把管内的 空气分成若干薄层，图1-21所在矿井通风中还常用运动粘性系数，用符号 、 ν（m2/s）表示气体的粘度，这个系数和动力粘度μ有以 下关系：
式中 ρ——气体的密度，kg/m3。
6
流体粘度随温度和压强而变化，由于分子结构及分子
运动机理的不同，液体和气体的变化规律是截然相反的。
液体粘度大小取决于分子间的距离和分子引力，当温度升
高或压强降低时液体膨胀，分子间距增加，分子引力减小，
粘度降低。反之，温度降低，压强升高时，液体粘度增大。
气体分子间距较大，内聚力较小，但分子运动较剧烈，粘 性主要源于流层之间分子的动量交换。当温度升高时，分 子运动加剧，所以粘性增大；而当压强升高时，气体的动 力粘度和运动粘度都减小。
7
空气和水的粘度随温度的变化规律如图1-2-2所示。
比热的单位取决于热量单位和物量单位。表示物量的
单位不同，比热的单位也不同。通常采用的物量单位：质
量(kg)、标准容积(Nm3)和千摩尔(kmo1)。因此，相应的
就有质量比热、容积比热和摩尔比热之分。
10
甘肃煤炭工业学校矿井通风技术(煤炭工业版)教案：第二章 矿井通风压力03
第三节 通风能量方程当空气在井巷中流动时，将会受到通风阻力的作用，消耗其能量；为保证空气连续不断地流动，就必须有通风动力对空气做功，使得通风阻力和通风动力相平衡。
空气在其流动过程中，由于自身的因素和流动环境的综合影响，空气的压力、能量和其他状态参数沿程将发生变化。
一、空气流动的连续性方程质量守恒是自然界中基本的客观规律之一。
根据质量守恒定律：对于稳定流(流动参数不随时间变化的流动称之稳定流)，流入某空间的流体质量必然等于流出其空间的流体质量。
风流在井巷中的流动可以看作是稳定流，当空气在图2－18的井巷中从1断面流向2断面，且做定常流动时(即在流动过程中不漏风又无补给)，则两个过流断面的空气质量流量相等，即：222111S S υρυρ＝ (2－16)式中 ρ1 ，ρ2―1，2断面上空气的平均密度，kg/m 3；υ1 ，υ2―1，2断面上空气的平均流速，m/s ； S 1 ，S 2 ―1，2断面的断面积，m 2。
任一过流断面的质量流量为M i (kg/s)，则：M i ＝ const (2－17)这就是空气流动的连续性方程，它适用于可压缩和不可压缩流体。
对于可压缩流体，根据式(2－16)，当S 1＝S 2时， 空气的密度与其流速成反比，也就是流速大的断面上的密度比流速小的断面上的密度要小。
图2－18 一元稳定流连续性对于不可压缩流体(密度为常数)，则通过任一断面的体积流量Q(m 3/s)相等，即：const s Q i i ==υ (2－18)井巷断面上风流平均流速与过流断面面积成反比。
即在流量一定的条件下，空气在断面大的地方流速小，在断面小的地方流速大。
空气流动的连续性方程为井巷风量的测算提供了理论依据。
[例2—3] 风流在如图2－18的井巷中的由断面1流至断面2时，已知S 1＝10m 2 ，S 2=8m 2，υ1＝3m/s ，1、2断面的空气密度为：ρ1＝1.18kg/m 3， ρ2＝1.20kg/m 3，求：①1、2断面上通过的质量流量M 1、M 2；②1、2断面上通过的体积流量Q 1、Q 2；③2断面上的平均流速。
灾变时期的矿井通风技术
灾变时期通风系统破坏程度的 分析判断 • 可根据灾区通风情况和主要通风 机房水柱计读值hs的变化情况作 出判断。
情况一： hs比正常通风时数值增大，说明 灾区内巷道冒顶，通风系统被堵塞。 情况二： hs比正常通风时数值减小，说明 灾区风流短路。
灾区风流短路的原因
• • • • 1、风门被摧毁。 2、人员撤退时未关闭风门。 3、回风井口防爆门被冲击波冲开。 4、反风进风闸门被冲击波击落落下堵塞了风 硐，风流从反风进风口进入风硐，由风机排 出。 • 5、爆炸后引起明火火灾，高温烟气在上行风 流中产生火风压，使主要通风机风压降低。
• （4）观察采、掘工作面的通风方式。采煤工作面 的进风、回风巷道是通过哪些巷道与进、回风上 山联接的。观察局部通风机的安装位置和风筒的 延伸方向及回风流的方向。还要观察采区内风门、 风窗控制的风流方向。 • （5）沿着主要风流路线按从进风井到回风井标明 的风流路线和巷道名称走几遍，即能大体上掌握 矿井通风系统图所反映的通风实际情况。 • （6）在井下工作中要注意观察巷道和通风设施的 作用。巷道间的层位关系，对照通风系统图上的 位置进行空间想象，对提高识图能力有很大帮助。
氧气浓度降低的原因
人呼吸，矿物氧化，矿井火灾，瓦斯 煤尘爆炸等
• 设人耗氧量占总耗氧量的8.3%, 在每人需供风4m3/min.
云南田坝镇土木乡瓦竹小窑“12.17”窒息事故
环境气体：
斜井100m：
斜 井 约 200 米
CH4浓度为2％、CO2为2.5％
斜井约200m：
CH4浓度为3％、CO2为9.4％
耳鸣、头痛、头晕 和心跳
除上述外，肌肉酸 痛、四肢无力、呕 吐、无行动能力。 丧失知觉、痉挛、 呼吸停 止以致 死亡 。
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（1)位能的概念
位能的产生
如果把质量为M（kg）的物体从某一基准面提高Z（m），就要对物体克服
重力作功M.g.Z（J），物体因而获得同样数量（M.g.Z）的重力位能。
即：
EPO=M.g.Z
重力位能是一种潜在的能量，它只有通过计算得
１
其大小，而且是一个相对值 。实际工作中一般计算位能差。
（２）位能计算 ２
E动对外所呈现的动压h动，其值相同。 （3)动压的特点
a.只有作定向流动的空气才具有动压，因此动压具有方向性。 b.动压总是大于零。垂直流动方向的作用面所承受的动压最大（即流 动方向上的动压真值）；当作用面与流动方向有夹角时，其感受到的 动压值将小于动压真值。 c.在同一流动断面上，由于风速分布的不均匀性，各点的风速不相等， 所以其动压值不等。d.某断面动压即为该断面平均矿井风通风速压计力 算值。
到的垂直作用力。静压力P静=N/m2也可称为是静压能，值相等 （２）静压特点
a.无论静止的空气还是流动的空气都具有静压力；
b.风流中任一点的静压各向同值，且垂直于作用面；
c.风流静压的大小（可以用仪表测量）反映了单位体积风流所具有
的能够对外作功的静压能的多少。如说风流的压力为101332Pa，则指
风流1m3具有101332J的静压能。
∴ h 全 ＞0， h静 ＞０ 且 h 全 ＞ h静 ， h全 = h静 + h动
压入式通风的实质：使风机出口风流的能量增加，即出口风流的绝对压力 大于风机进口的压力。
抽出式通风（负压通风）：风流中任一点的相对全压恒为负，对于抽出式 通风由于h全 和 h静 为负， 即：h全 = h静 － h动
抽出式通风的实质：使风机入口风流的能量降低，即入口风流的绝对压力 小于风机进口的压力。
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
矿井通风压力
Pi 与 hi 比较： I、绝对静压总是为正，而相对静压有正负之分；
II、同一断面上各点风流的绝对静压随高度的变化而变化，而相对静压与
高度无关。
III、 Pi 可能大于、等于或小于与该点同标高的大气压(P0i)。
(2) h全=h静+h动=1000+150=1150Pa
(3 P全=P0+h全=101332+1150=
Pa
例题2-2-2 如图抽出式通风风筒中某点i的h静=1000Pa，h动=150Pa，
风筒外与i点同标高的P0=101332Pa，求：
(1) i点的绝对静压P静；
矿井通风压力
风流点压力间的关系
矿井通风压力
例题2-2-1 如图压入式通风风筒中某点i的h静=1000Pa，h动=150Pa，风
筒外与i点同标高的P0=101332Pa，求：
(1) i点的绝对静压P静；
(2) i点的相对全压h全；
(3) i点的绝对全压P全。
解：(1) P静=P0+h静=101332+1000=102332Pa
４ 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。
Ａ、绝对全压（P全） P全＝ P静＋h动 B、相对全压（hti） h全＝P全－ Po 压入式风道中： h全〉0
抽出式风道中： h全〈0 二、风流的点压力之间相互关系
风流的点压力是指测点的单位体积(1m3)空气所具有的压力。通风管道 中流动的风流的点压力可分为：静压、动压和全压。
风流中任一点i的动压、绝对静压和绝对全压的关系为：h动=P全-P静 hvi、hI和hti三者之间的关系为：h全 = h静 + h动 。
矿井通风压力
压入式通风（正压通风）：风流中任一点的相对全压恒为正。 ∵ P全 and P静 > Po
１
dzi
２
０
０
矿井通风压力
（3)位能与静压的关系 （4)位能的特点
a.位能是相对某一基准面而具有的能量，它随所选基准面的变化而变 化。但位能差为定值。
b.位能是一种潜在的能量，它在本处对外无力的效应，即不呈现压力， 故不能象静压那样用仪表进行直接测量。
c.位能和静压可以相互转化，在进行能量转化时遵循能量守恒定律。
流体抵抗剪切力的性质。当流体层间发生相对运动时，在流体内部两个 流体层的接触面上，便产生粘性阻力(内摩擦力)以阻止相对运动，流 体具有的这一性质，称作流体的粘性。其大小主要取决于温度。
y V
式中：μ－－比例系数，代表空气粘性，称为动力粘性或绝对粘度。其 温度是影响流体粘性主要因素，气体，随温度升高而增大，液体而降低
矿井通风压力
3.动能－动压
（1)动能与动压的概念 当空气流动时，除了位能和静压能外，还有空气定向运动的动能， 用E动表示，J/m3；其动能所转化显现的压力叫动压或称速压，用符号 h动表示，单位Pa。
（2)动压的计算 单位体积空气所具有的动能为：E动 ＝ i×V2×0.5
式中： i －－i点的空气密度，Kg/m3； v－－i点的空气流速，m/s。
矿井通风压力
第二节 风流能量与压力
能量与压力是通风工程中两个重要的基本概念，压力可以理解为：单
位体积空气所具有的能够对外作功的机械能。
一、风的能量与压力
1.静压能－静压
（1）静压能动产生
的分子动能的一部分转化的能够对外作功的机械能叫静压能E静，J／m3， 在矿井通风中，压力的概念与物理学中的压强相同，即单位面积上受
矿井通风压力
2020/11/30
矿井通风压力
三、密度 单位体积空气所具有的质量称为空气的密度，
与P、t、湿度等有关。 ρ=M/V
四、比容 空气的比容是指单位质量空气所占有的体积，
用符号（m3/kg）表示，比容和密度互为倒数， 它们是一个状态参数的两种表达方式即:
=V/M=1/
矿井通风压力
四、粘性
矿井通风压力
（３）压力的两种测算基准（表示方法） 根据压力的测算基准不同，压力可分为：绝对压力和相对压力。
A、绝对压力：以真空为测算零点（比较基准）而测得的压力称之为 绝对压力，用 P 表示。 B、相对压力： 以当时当地同标高的大气压力为测算基准(零点)测 得的压力称之为相对压力，即通常所说的表压力，用 h 表示。