矿井通风阻力的分布
第三章 矿井通风阻力汇总
第三章 矿井通风阻力矿井通风阻力：矿井风流流动过程中，在风流内部粘滞力和惯性力、井巷壁面的外部阻滞、障碍物的扰动作用下，部分机械能不可逆地转换为热能而引起的机械能损失。
或风流流动过程中的阻滞作用，称通风阻力。
分摩擦阻力和局部阻力。
§3—1 摩擦阻力一、摩擦阻力定律由于空气具有粘性，空气在流动过程中与井巷四周壁的摩擦以及空气分子之间的相互摩擦而产生的阻碍风流流动的阻力，称摩擦阻力。
摩擦阻力是矿井通风的重要参数。
风流在紊流状态下的摩擦阻力表达式为：h 摩＝α23Q SLU式中： h 摩—井巷的摩擦阻力，Pa ；L —井巷长度U —井巷断面周长，m 。
梯形U ＝4.16S ；三心拱：U ＝4.1S ；半园拱：U ＝3.84S 。
S —井巷断面，m 2；Q —井巷通过的风量，m 3/s ；α—井巷的摩擦阻力系数（又叫达西系数），α＝8λρ，与井巷的粗糙度（λ）、空气的密度（ρ）有关，见附表。
上式说明：当井巷通过的风量一定时，摩擦阻力与巷道的长度与断面的周长成正比，与断面的立方成反比；当井巷的参数一定时，通风阻力与井巷通过风量的平方成正比。
因此，当井巷变形，通风阻力很大时，采取扩充巷道断面来降低通风阻力往往是最佳措施；采取分区通风，避免风量过分集中，可取得良好的降阻效果。
对于一定的井巷，其参数在一定时期内是一定的，令R 摩＝α3SLU——称摩擦风阻，则上式为：h 摩＝R 摩Q 2必须注意：①h 摩是1立方米空气在流动过程中的能量损失，R 摩是风流流动的阻抗参数，取决于巷道特征；②h 摩＝R 摩Q 2，即井巷通过风量的变化而变化，R 摩＝αLU，对于特定的井巷是个定值，不随风量变化而变化。
二、降低摩擦阻力的措施1、扩大井巷断面，是降阻的主要措施；2、缩短风路，如密闭旧巷等；3、选用周边长较小的井巷断面；4、选用粗糙度小的材料支护；5、避免风量的过度集中等。
例：某梯形木支护巷道长为400m ，断面4.6m 2，通过的风量8m 3/s ，测得 h 摩＝39.2Pa ，求R 摩＝？α＝？若其他条件不变，通过的风量16m 3/s 时，h 摩＝？解：R 摩＝2O h 摩＝282.39＝0.6125α＝LU RS 3＝6.416.44006.46125.03⨯⨯＝0.0167 h 摩＝R 摩Q 2＝0.6125×162＝156.8 （Pa ）显然，风量增加1倍，阻力增加了4倍。
安源煤矿通风阻力测定及分析唐一轩
安源煤矿通风阻力测定及分析唐一轩发布时间：2023-05-27T08:29:20.599Z 来源：《中国科技信息》2023年6期作者：唐一轩[导读] 采用气压计基点测定法按标准要求，选择在2条路线上布置了 38 个测点对安源煤矿通风系统进行阻力测定。
结果表明，通风线路一的通风阻力为 1940.49 Pa，通风线路二的通风阻力为 1950.44 Pa，通风阻力分布较为合理，回风段阻力较大，矿井通风系统等积孔为1.96 m2，测定结果表明安源煤矿通风难易程度属于中等。
根据阻力分布情况，提出降阻减耗措施，为矿井通风系统优化改造提供参考依据。
湖南安标检验认证有限公司湖南长沙 410119摘要：采用气压计基点测定法按标准要求，选择在2条路线上布置了 38 个测点对安源煤矿通风系统进行阻力测定。
结果表明，通风线路一的通风阻力为 1940.49 Pa，通风线路二的通风阻力为 1950.44 Pa，通风阻力分布较为合理，回风段阻力较大，矿井通风系统等积孔为1.96 m2，测定结果表明安源煤矿通风难易程度属于中等。
根据阻力分布情况，提出降阻减耗措施，为矿井通风系统优化改造提供参考依据。
关键词：通风阻力测定；基点测定法；等积孔；降阻减耗引言矿井通风阻力是指矿井风流流动过程中，在风流内部粘滞力和惯性力、井巷壁面及障碍物的阻滞作用下，部分机械能不可逆地转化为热能而引起的单位体积风流的能量损失。
《煤矿安全规程》规定：新井投产前必须进行1次矿井通风阻力测定，以后每3年至少测定1次，生产矿井转入新水平生产、改变一翼或者全矿井通风系统后，必须重新进行矿井通风阻力测定。
为全面了解江西煤业集团有限责任公司安源煤矿井下通风系统的现状，湖南安标检验认证有限公司同安源煤矿有关人员于2022年 5 月 11—18 日密切配合对矿井通风阻力进行了较全面的测定。
1通风阻力测定方案1.1矿井基本情况介绍江西煤业集团有限责任公司安源煤矿位于萍乡市南东120°方位，直距6km，位于安源区安源镇境内。
矿井通风阻力
1)掌握矿井通风阻力的分布情况，为改善矿井通风系统，减小通风阻力，降低矿井通风机的能耗以及为采用均压技术防灭火等提供依据2)为通风设计和通风技术管理提供资料。
3)为发生事故时选择风流控制方法提供必要的参数依据。
(2)测定内容1)计算风阻。
2)计算摩擦阻力系数。
3)测量矿井通风阻力，了解分布情况。
2.测量前的准备工作测量前的准备工作步骤如图5-1所示。
(1)明确测量目的，制订具体的测量方案。
(2)选择测量路线和布置测点1)选择测量路线。
参照矿井通风系统图，选择矿井通风中的最关键的路线。
也就是最大阻力路线，在矿井通风系统中，其最大阻力路线是指从进风井口经过用风地点到回风井口的所有风流路线中没有安设增阻设施的一条风流路线。
它能较全面地反映矿井通风阻力分布情况，只有降低这条关键路线上的通风阻力，才能降低整个矿井的通风阻力。
在测量路线上，如果有个别区段风量不大或人员携带仪器不方便通过时，可采用风流短路或一条并联风路进行测量。
如果是测量局部区段的通风阻力，则只在该区段内选择测量路线。
在通风系统图上选择测定的主要路线和次要路线。
同时，要考虑一个工作班内将该路线测完；当测定路线较长时，可分段、分组测定。
2)布置测点。
首先在通风系统图上按选定的测定路线布置测点，并按顺序编号。
然后再按井下实际情况确定测点位置，并做标记。
①在风流的分岔点或汇合点必须布置测点。
在流出分风点或合风点的风流中布置测点时，测点距分风点或合风点的距离不得小于巷道宽度的12倍；在流人分风点或合风点的风流中布置测点时，测点距分风点或合风点的距离不得小于巷道宽度的3倍，如图5-2所示。
②在并联风路中，只沿一条路线测量风压，其他风路只布置测风点，进行风量测算，再根据相同的风压来计算各巷道的风阻。
③测点应尽量不靠近井筒和主要风门，以减少井筒提升和风门开启的影响。
④测点间距一般在200 m左右，两点间的压差应不小于10～20 Pa,但也不能大于仪器的量程。
矿井通风阻力
晋煤检〔2013〕0807-FZ-D0005 测定报告产品名称：矿井通风阻力受检单位：山西三元煤业股份有限公司检验类别：委托测定山西潞安节能安全技术监测中心（有限公司）注意事项1．本报告仅对测定现场状态负责。
2．报告无本检验机构“公章、检验专用章、骑缝章”无效。
3．报告无编制、审核、批准人签名无效。
4．复制报告未重新加盖本检验机构“检验专用章”无效。
5．报告涂改无效。
6．对报告若有异议，应于收到报告十五日内向检验机构提出，逾期不予受理。
机构名称：山西潞安节能安全技术监测中心（有限公司）机构地址：山西襄垣后堡邮政编码：026204 电话：传真：邮箱: sx三元煤业现设有四个井筒，其中主井、副井为进风井，中央风井、南风井为回风井。
矿井通风方式为多风井分区通风方式。
通风方法为机械抽出式。
中央风井和南风井分别安装两台FBCDZ№28型通风机，一台运行，一台备用。
矿井总进风量为11097m3/min，矿井中央风井主扇排风量为6442m3/min，中央风井通风机房负压计读数为591Pa；矿井南风井主扇排风量为4837m3/min，中央风井通风机房负压计读数为1140Pa。
测定矿井通风阻力期间，地面大气压力90807Pa，矿井通风系统运行稳定，为阻力测定进行提供了可靠条件。
第二节通风阻力测定方案一、测定目的通过测定不仅可以达到了解矿井通风管理现状、实现矿井通风科学管理的目的；而且还可为以后的矿井通风系统的调整、改造和各项安全技术措施的制定、实施提供可靠的技术资料，做到心中有数、有据可依。
二、测定依据《矿井通风阻力测定方法》(MT/T440-2008)三、测试内容风压、风速、大气物理参数、巷道断面积和周长、测点间距。
四、测定方法气压计法五、测定人员组成与分工分工的目的是明确职责，相互配合，协调一致，保证测定质量。
（1）基点气象参数测定，1人；（2）测定各测点风流的绝对压力，1人；（3）测定各测点所在巷道的风速和断面尺寸，2人；（4）测定各测点风流的干、湿温度，1人；（5）记录员1人，负责记录所有数据及巷道特征，并描绘现场草图。
通风阻力测定方案
矿井通风阻力测定方案一、测定的目的矿井通风阻力测定是矿山通风与安全技术管理工作的重要内容之一。
《煤矿安全规程》第119条规定：新井投产前应进行一次矿井通风阻力测定，以后每３年进行一次，在矿井转入新水平或改变一翼通风系统后，都必须重新进行矿井通风阻力测定。
通过阻力测定不仅可以了解矿井通风系统现状、系统中阻力的分布情况（阻力分布状况、主扇功率消耗情况等），测算摩擦阻力系数，实现矿井通风的科学管理，而且为矿井通风系统调整、优化以及各项安全技术措施的制定与实施提供可靠的技术基础资料。
二、资料准备矿井概况(矿井设计说明书)矿井开拓工程平面图矿井通风系统图通风报表(月报、周报)通风阻力测定资料扇风机主要参数(电压、电流、压力、风量等)扇风机特性曲线三、仪器准备和检查⏹精密气压计(防暴) ２台⏹空盒气压计 1台⏹风扇湿度计 1台⏹皮尺 1个⏹计时器 2个⏹风表中1个、低1个⏹记录表仪器仪表行业标准⏹压差计∶测量范围0～3000Pa，最小分度值2Pa⏹普通型空盒气压计∶测量范围80～107kPa ，最小分度值50Pa⏹通风干湿温度计∶测量范围 -25～+50℃，最小分度值0.2℃⏹钢卷尺：测量范围>0～2m，最小分度值为1.0mm；测量范围>0～30m，最小分度值为1.0mm；⏹计时器∶最小分度值1s⏹风表分类测量范围m/s 启动风速，m/s低速 0.2～5 ≤0.2中速 0.4～10 ≤0.4高速叶轮 0.8～25 ≤0.5杯式 1.0～30 ≤0.8四、测定原理与方法矿井通风阻力测定的常用方法有压差计法和气压计法两种，前者适合于局部范围内或部分巷道的通风阻力测定，测量资料的整理计算工作量少，但现场铺设、收放胶管费时费力，工作量大；后者适合于全矿性的大规模测量且现场测量工作简便、快速，省人省力。
本次采用整体控制较好的气压计基点（逐点）测定法。
其基本原理为：用气压计测量出巷道风流前后两测点的静压差，同时测量测段内巷道断面、风速、干湿温度等参数，从而计算出两测点间的通风阻力。
矿井通风 阻力
1 0 28 H 0.35 0.65 b
当H/b=1～2.5
时
b 28 0 H
ξ0——假定边壁完全光滑时，90°转弯的局部阻力系数，
１ ３
解：已知α=0.015kg/m3，Kα=1.35
hL1-3=Kαρ/2 (V12-2V3 ω+ V32)
其值见教材表3-3-1；
α——巷道的摩擦阻力系数，N.s2/m4；
β——巷道转弯角度影响系数，见教材表3-3-2。
第三节 局部风阻与阻力
5．风流分叉与汇合
1) 风流分叉
典型的分叉巷道如图所示， 1 ～2 段的局部阻力 hl １～ 2 和1～3
段的局部阻力hl１～3分别用下式计算：
hl1~ 2 K
0.01
第三节 局部风阻与阻力
2．突然缩小
对应于小断面的动压，ξ值可按下式计算：
S2 0.5 1 S 1
1 0.013
第三节 局部风阻与阻力
3．逐渐扩大
逐渐扩大的局部阻力比突然扩大小得多，其能量损失可认 为由摩擦损失和扩张损失两部分组成。 当Θ＜20°时，渐扩段的局部阻力系数ξ可用下式求算：
S
Rf 称为巷道的摩擦风阻，其单位为：kg/m7 或 N.s2/m8。
工程单位：kgf .s2/m8，或写成kμ,1N.s2/m8= 9.8 kμ
第二节 摩擦风阻与阻力
Rf ＝ f ( ρ,ε,S,U,L) 。在正常条件下当某一段井巷中的 空气密度ρ一般变化不大时，可将R f 看作是反映井巷几何特
hl 2~ 3 K
矿井通风阻力测定报告
耒阳市马康煤业公司炭山煤矿矿井通风阻力测定报告2018年3月会审表为了确保矿井安全生产，保证矿井通风正常，根据《煤矿安全规程》规定，我矿于2017年4月28日矿井通风系统风阻进行一次测定.一、组织领导小组组长：胡召祥副组长：王德华成员：尹小平（通风技术员)、刘爱明（生产副矿长）、曹国金（安全副矿长)、刘仁仕（采煤技术员)、雷群松（地质技术员)、欧学明（机电技术员）、候井德(掘进技术员）1、概述矿井通风系统现状生产布置及风量分配情况：主（副）斜井→运输石门→运输巷→采煤工作面→回风巷→回风→回风斜井→引风道→地面。
2、通风阻力实际测定、计算及分析2。
1、通风阻力测定的目的矿井通风阻力测定是矿井通风技术管理的一项重要内容，其主要目的在于（1）了解矿井通风系统的阻力分布情况;（2）为生产矿井通风系统优化和合理配风提供基础资料和参数;（3）为矿井井下灾害防治和风流调节提供必要的基础资料；（4）为保证矿井的正常生产和增产提效提供依据；（5)为矿井通风能力核定提供基础参数。
2。
2、通风阻力测定的技术依据及方法2。
2。
1、测定的技术依据《煤矿安全质量标准化标准及考核评级办法》《矿井通风阻力测定方法》MT/T 440—1995MT/T440-1995《煤矿安全规程》第119条规定：“新井投产前必须进行次通风阻力测定，以后每年至少次,矿井转入新水平生产或改变一翼通风系统后，必须重新进行矿井通风阻力测定.2.2。
2、测定方法本次测定采用气压计基点测定法。
基点法是将一台气压计放在井上或井下某基点处，每隔一定时间测取气压读数并记录测定时间以监测地面大气压力的变化，进而对井下测定的气压数据进行校正；另一台气压计沿事先选好的路线逐点测定气压值并记录测定时间.采用基点法测定时两测点间的通风阻力计算公式为：）＋ Z1－Z2 g，（1）式中：1、2――分段阻力，Pa；P1,P2――，Pa;――分段巷道起点和末点基点绝对静压,Pa；ρ1，ρ2――的空气密度，Kg/m3；V1，V2――的风速m/s；g――重力加速度m/s2;Z1，Z2――的标高，m。
矿井通风阻力
矿井通风阻力矿井通风阻力的大小是选择通风设备的主要依据，所以，在选择矿井主要通风机之前，必须首先计算通风总阻力。
矿井井巷风流一般都处于紊流状态，设计依据摩擦阻力定律分段计算井巷风阻。
由于各生产时期通风线路与通风距离的不同，其通风阻力也不同，设计分矿井通风容易时期与通风困难时期计算全矿井通风阻力及通风等积孔。
根据通风线路的长短确定矿井通风容易和困难时期。
通风容易时期为南一采区首采工作面时期，通风困难时期为南一采区距进回风井距离最长的一个采煤工作面时期(见开拓图)局部阻力参照经验按井巷摩擦阻力的10%计。
巷道摩擦阻力计算公式为摩擦阻力定律：h f ＝ R f × Q 2 ＝ (αLU/S 3)×Q 2 (公式4.15) 式中：h f —— 井巷摩擦阻力，Pa ；R f —— 井巷摩擦风阻，千缪(kμ)； Q —— 井巷单位时间过风量，m³/s ； α —— 井巷摩擦阻力系数,kg/m 3； L —— 井巷长度，m ； U —— 井巷净断面周长，m ； V ——风速，m/s ；S —— 井巷净断面积，m 2；1．各时期最大通风阻力线路的确定通风阻力最大线路一般是通过风量最大，线路最长的一条通路。
2．通风阻力计算(1)矿井自然风压矿井自然风压是借助于自然因素而产生的的促使空气流动的能量，矿井自然风压的大小，主要取决于矿井进回风侧空气的温度差和矿井深度。
由《煤矿设计规范》可知：矿井进、出风井井口的标高差在150m 以下，井深均小于400m 时可不计算自然风压，本设计虽进、出风井井口的标高基本相同，但井深大于500多米，所以需要考虑自然风压。
利用平均密度法计算矿井自然风压。
h n ＝ (21-ρ21-Z －32-ρZ 2-3 －43-ρZ 3-4) × g (公式4.16)式中：h n —— 自然风压，Pa ；21-ρ、32-ρ、43-ρ — 分别为图中1、2、3点间的空气密度，kg/m³21-Z 、32-Z 、43-Z — 分别为图中1、2、3点间的高差(见图4-12) 则冬季自然风压为： h n 冬 ＝ [ 0.5×(1.23 + 1.29)×588－0.5×(1.29 + 1.25) ×68－0.5×(1.22 + 1.25)×520]× 9.8＝120.74 Pa则夏季自然风压为：h n夏＝[ 0.5×(1.18 +1.24) ×588－0.5×(1.24 + 1.22)×68－0.5×(1.187 +1.22) ×520]× 9.8＝ -305.6 Pa本矿井冬、夏季各点空气密度如表4-11。
通风系统技术管理要求
通风系统技术管理要求通风系统技术治理要求一、矿井通风第一条井下回风巷道断面：突出矿井和90万吨/年以上矿井采区回风巷、主要回风巷和总回风巷、新掘回风巷道断面不得小于16m2;90万吨以下矿井新掘回风巷道断面不小于12m2，全部矿井现有回风巷道断面不小于8m2，新扩修的回风巷道断面不得低于12m2;不得在回风口吊挂风筒，回风联巷穿插口支护不准架设棚腿，保持回风顺畅。
其次条矿井通风阻力满意《煤矿井工开采通风技术条件》(AQ1028-2023)要求，进风段、用风段、回风段的通风阻力宜分别占总阻力的25%、45%、30%，矿井多台主要通风机联合运转时，公共风路的阻力不大于力量较小主要通风机的30%。
矿井通风阻力及其分布不符合上述要求的，实行系统网络优化、扩巷降阻等措施。
第三条生产水平和采区实行分区通风。
每一水平、每一采区都应具有独立的通风系统。
每一采区的进风直接从矿井(水平)进风巷引入，回风直接进入矿井(水平)总回风巷;严禁采区巷道一段进风一段回风;严禁将采区、采掘面布置在受两台主要通风机联合运转的角联风路上。
第四条高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井的每个采区和开采简单自燃煤层的采区设置至少一条专用回风巷，低瓦斯矿井多煤层联合开采的采区至少设置一条专用回风巷，专用回风巷内不得运输物料、安设电气设备、不得行人;专用回风巷各入口设置栅栏，提醒警标。
特别状况回风系统内需要工作时，制订专项措施经矿总工程师批准，且采掘工作面放炮时，回风系统全部停电撤人。
矿井总回风巷及专用回风巷内不应敷设电缆(本安电缆除外)。
第五条采掘工作面实行独立通风;布置独立通风有困难确实需串联通风时，制定安全技术措施报集团公司审批。
突出煤层中的采掘工作面、近煤层岩巷掘进工作面严禁串联通风。
采煤工作面采纳非“U”型通风方式时，制定安全技术措施，经矿总工程师审批后执行，非直管矿井报区域公司总工程师审批。
第六条采掘工作面不得对口布置;工作面回风巷与采区回风巷应采纳顺交联接;井下采掘工作面回风巷道内不得设置任何控风设施。
矿井通风测风技术(4)
主要内容
一、矿井风量测定 二、矿井通风阻力测定 三、矿井漏风及其检测 四、局部通风检测
一、矿井风量测定
（一）矿井测风的必要性 《规程》规定：“矿井必须建立测风制 度，每10天进行一次全面测风。对采掘工作 面和其他用风地点，应根据实际需要随时测 风，每次测风结果应记录并写在测风地点的 记录牌上。应根据测风结果采取措施，进行 风量调节。”
其通风阻力测定方法有：
1、压差计法
用压差计法测定通风阻力的实质是测量 风流两点间的势能差和动能差，计算出两点，用气压计法测定通风阻力，主 要是用精密气压计测出两点间的绝对静压差，在加 上动压差和位压差，以计算出通风阻力。
①双测点同时测定法（145页）
②立井通风阻力测定
（二）矿井风流分布规律 1、粘性 2、层流与紊流
（1）层流状态 （2）紊流状态 3、节点风量平衡
（三）测风仪器与操作 1、测风站的位置和要求 测风站的设置地点，应满足测定全矿总进风量和总回风量，以及各翼、 各水平及各采区和各回采工作面进风量和回风量的要求。 测风站必须符合下列要求： （1）测风站应设置在平直的巷道中，其前后10m范围内不得有障碍物 和拐弯等局部阻力。 （2）测风站位于巷道不规整处时，其四壁应用木板或其它材料衬壁呈 固定形状断面，长度不得小于4m,且壁面光滑严密不漏风。 （3）测风站应悬挂测风记录牌，记录牌上记明测风站的断面积、平均 风速、风量、空气温度、瓦斯和二氧化碳的浓度以及测定日期、测定人等 项目。 2、测风仪器 矿井使用的风表有机械式风表、电子式风速仪、风速传感器、压差计和 皮托管，所有的测风仪器必都必须经过计量检定部门的计量检定，取得合 格证方可在煤矿中使用。 机械式风表分为叶式风速表和杯式风速表，但煤矿普遍使用的是叶式风
（四）井下通风阻力测定注意事项
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矿井通风阻力的分布
研究及统计结果表明：新设计矿井的通风系统中，进风段阻力占总阻力25%、用风段占45%、回风段占30%为宜。
一般地，随着矿井服务年限的增加，回风段的阻力会有所增大，但多数以回风段的阻力不超过60%为宜。
实际测定表明，大多数矿井回风段的通风阻力占总阻力的60%～85%，只有少数矿井采区的通风阻力为总阻力的40%～50%。
进风段：从进风井口到采区石门之间的巷道。
用风段：从采区进风石门到采区回风石门之间的巷道。
回风段：从采区回风石门到排风井口之间的巷道。