通风系统的自然风压计算
矿井通风4矿井通风动力
二、 自然风压的影响因素及变化规律
自然风压影响因素
HN=f (ρZ）=f [ρ(T,P,R,φ)，Z ]
1、矿井某一回路中两侧空气柱的温差是影响HN的主要因素。 2、空气成分和湿度影响空气的密度，因而对自然风压也有一定影响，
但影响较小。
HN
月份 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
B D K 65 8 №24
防爆型 对旋结构 表示用途，K为矿用
叶轮直径（24dm) 电机为8极（740r/min） 轮毂比0. 65的100倍化整
4、对旋风机的特点
一级叶轮和二级叶轮直接对接，旋转方向相反；机翼形叶片的扭曲方 向也相反，两级叶片安装角一般相差3º；电机为防爆型安装在主风筒 中的密闭罩内，与通风机流道中的含瓦斯气流隔离，密闭罩中有扁管 与大气相通，以达到散热目的。
静压功率：用风机静压计算输出功率，称为静压功率NS。计算式：
NS=HSQ×10—3
KW
风机的轴功率，即通风机的输入功率N（kW）。计算式：
N Nt H tQ
或
t 1000t
N Ns HSQ
s 1000s
式中 t、 S分别为风机的全压和静压效率。
电动机的输入功率（ Nm ）：
设电动机的效率为m,传动效率为tr时,则
第三节 通风机附属装置
一、风硐
风硐是连接风机和井筒的一段巷道。通过风量大、内外压差较大， 应尽量降低其风阻，并减少漏风。
二、扩散器(扩散塔)
作用：是降低出口速压以提高风机静压。 扩散器四面张角的大小应视风流从叶片出口的绝对速度方向而定。 总的原则是，扩散器的阻力小，出口动压小并无回流。
三、防爆门(防爆井盖)
2、工作原理
通风计算公式5[1]
![通风计算公式5[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/c4a1258fd0d233d4b14e6938.png)
矿井通风参数计算手册2008年5月5日前言在通风、瓦斯抽放与利用、综合防尘的设计及报表填报过程中，经常需要进行一些计算，计算过程中经常要查找设计手册、规程、细则、文件等资料，由于资料少，给工作带来不便，为加强通风管理工作，增强“一通三防”理论水平，提高工作效率；根据现场部分技术管理人员提出的要求，结合日常工作需要，参考了《采矿设计手册》，《瓦斯抽放细则》、《防治煤与瓦斯突出细则》、《瓦斯抽放手册》，矿井通风与安全，煤矿安全读本等资料，编写了通风计算手册，以便于通风技术管理人员查阅参考，由于时间伧促，错误之处在所难免，请各位给预批评指证。
2008年5月编者目录一、通风阻力测定计算公式 (1)二、通风报表常用计算公式 (7)三、矿井通风风量计算公式 (10)四、矿井通风网路解算 (24)五、抽放参数测定 (16)六、瓦斯抽放设计 (24)七、瓦期泵参数计算 (26)八、瓦斯利用 (27)九、综合防尘计算公式 (28)十、其它 (30)通风计算公式一、通风阻力测定计算公式 1、空气比重（密度） ρ A ： 当空气湿度大于60%时ρ=0. 461TP(kg/m 3) 当空气湿度小于60%时ρ=0. 465T P(1-0.378PP 饱ϕ) (kg/m 3)P~大气压力(mmHg)T~空气的绝对温度 (K) ϕ~空气相对湿度 (%)P 饱~水蒸气的饱和蒸气压（mmHg ） B ： 当空气湿度大于60%时ρ =0. 003484TP(kg/m 3) 当空气湿度小于60%时ρ =0. 003484T P(1-0.378PP 饱ϕ) (kg/m 3) P~大气压力(pa)T~空气的绝对温度 (K) ϕ~空气相对湿度 (%)P 饱~水蒸气的饱和蒸气压（pa ） 2、井巷断面（S ） A ：梯形及矩形断面 S=H ×b (m 2) B ：三心拱S= b ×(h+0.26b) (m 2) C ：半圆形S= b ×(h+0.39b) (m 2) 式中H 巷道净高（m ）b 梯形、矩形为巷道中宽，拱形为巷宽（m ） h 拱基高（m ） 3、巷道周边长 u=c ss~ 巷道断面积(m 2)c~ 周边系数（梯形4.16，三心拱4.10，半圆形3.84，圆形3.54）4、巷道风量Q=SV (km 3/s)Q~巷道风量 m 3 /minV~测风断面平均风速 （m/s ） S~巷道断面，m 2 5、动压h 动=g V 22ρ （mmH 2O ） ρ~ 空气密度 (kg/m 3)v~ 测点平均风速（m/s ） g~ 重力加速度 （m/s 2） 6、巷道风阻 R 1~2=2121--Q h (千缪) 百米风阻 R 100=2121--L R ×100(千缪) R 1-2~任意两点间的风阻 (千缪) R 100~百米风阻 (千缪) L 1-2~ 任意两点间间距 （m ） Q 1-2~任意两点间的巷道风量，m 3/s 7、通风阻力 A ：压差计法 h 1~2=K ×h 读（gv 221ρ1—gv 222ρ2）B ： 气压计法h 1~2=K （h 1-h 2）+(z 1-z 2) ρ+（gv 221ρ1—gv 222ρ2）8、自然风压h=z （ρ进—ρ回）A ： ρ均=nn∑1ρB ：ρ均=∑∑inZ Z 1ρ9、井巷通风阻力（1）摩察风阻 R=3S LUαR~巷道风阻，kg/m 7U~巷道周边长，m S~巷道断面积，m 2 （2）摩察阻力 h f =RQ 2=3S LUα Q 2h f ~摩察阻力, mmh 2o Q~巷道风量，m 3/s R~巷道风阻，kg/m 7 L~ 巷道长度，m U~巷道周边长，m S~巷道断面积，m 2二、通风报表常用计算公式 1、矿井等积孔 A=1.19hQA~矿井等积孔，m Q~主扇风量，m 3/s H~主扇负压，Pa A=0.38hQA~矿井等积孔，m Q~主扇风量，m 3/s H~主扇负压，mmh 2o 多台风机联合运转时h Rrm =∑∑==n i ini iRiQQ h11A=1.19Rmh Qh Rrm ~多台风机联合运转加权负压， Pa h Ri ~单台风机的负压，mmh 2o （Pa ） Q i ~单台风机的风量，m 3/s 2、扇风机参数的计算 （1）扇风机实际功率 Nc=1000hQ ∙ Nc~扇风机的实际功率，KW h~通风机的负压， Pa Q~通风机的风量，m 3/sη=NNc×100% Q~风机风量, m 3/sh~风机负压, Pa (可分为静压,全压计算) Nc~风机实际功率, KW N~风机轴功率, KW η风机实际效率3、有效风量矿井有效风量是指风流通过井下各工作地点（包括独立通风的采煤工作面、掘进工作面、硐室和其它用风地点）实际风量总和，按下式计算Q 有效=iQ∑采+iQ∑掘+iQ∑硐+iQ∑其它4、有效风量率是指矿井有效风量与各台主要通风机风量总和之比（C ）按下式进行计算C=100⨯∑iQ Q 通有效%Q 通i~第I 台通风机实际风量 5、外部漏率A ：外部漏风量是指主要通风机装置及其风井附近地表漏失风量总和，可用各台主要通风机风量总和减去矿井总回风量求得，按下式计算Q 外漏=iQ∑通-iQ∑总回Q 外漏~矿井外部漏风量iQ∑通~各台主要通风机的风量总和 iQ∑总回~各台主要通风机总回风量之和B ：矿井外部漏风率是指矿井外部漏风量与各台主要通风机风量之和之比，按下式进行计算L=100⨯∑iQQ 通外漏%L ~矿井外部漏风率 6、巷道失修率 A ：一般失修率一般失修巷道长度除以矿井巷道总长度的百分数 d 失=%100⨯总失L Ld 失 ~巷道失修率，% L 失 ~失修巷道长度，m L 总 ~矿井巷道总长度，m B ：严重失修率严重失修巷道长度除以矿井巷道总长度的百分数 d 严重=%100⨯总严重L Ld 严重 ~巷道失修率，% L 严重 ~失修巷道长度，m L 总 ~矿井巷道总长度，m 三、矿井通风风量计算公式1、矿井风量按下式计算，并取其中最大值 （1）按井下同时工作的最多人数计算所Q 矿井=4×N ×K 矿通 m 3/min N —井下同时工作的最多人数，人 K 矿通 矿井通风系数，1.2~1.25（2）按采煤、掘井、硐室和其它地点实际需要风量总和计算 Q 矿井=（∑采Q +∑掘Q +∑硐Q +∑其它Q）K 矿通∑采Q ~ 采煤工作面实际需要风量总和，m 3/min ∑掘Q ~ 掘进工作面实际需要风量总和，m 3/min ∑硐Q~ 硐室实际需要风量总和，m 3/min∑其它Q~ 除采煤、掘进、硐室外其它井巷掘实际需要风量总和，m 3/min2、采煤工作面风量计算采煤工作面实际需要风量，应按矿井各个采煤工作面实际需要风量总和计算：∑采Q =∑=ni iQ1采+∑=ni iQ1采备Q 采i ~第i 采煤工作面实际需要风量，m 3/min Q 采备i ~第i 采煤备用工作面实际需要风量，m 3/min 采煤工作面风量按以下方法计算： （1）按瓦斯涌出量计算 Q 采=100×q cH4采×K 采通Q 采—工作面需要风量，m 3/minq cH4采—工作面回风巷风流中瓦斯的平均绝对涌出量，m 3/minK采通—采面瓦斯涌出不均衡通风系数， 机采K采通=1.2~1.6，炮采K采通=1.4~2（参考公司风量计算细则要求）（2）按工作面温度计算Q采i=60×N i m3/minN i—第i个工作面同时工作的最多人数，人Q采=60×V采×S采V采i~第i个工作面风速，m/sS采i~第i个工作面平均断面，m2(可按最大和最小控顶距平均值进行计算)（3）按工作面人数计算Q采i=4×N i m3/minN i—第i个工作面同时工作的最多人数，人（4）按风速进行验算按最低风速验算，其最低风量为：Q min≥15×S采i m3/min （V=0.25 m/s）Q min—采煤工作面最低风速时需要风量，m3/minS采i~第i个工作面平均断面，m2量为Q max≤240×S采i m3/minQ max—采煤工作面最高风速时需要风量，m3/min（V=4 m/s）S采i~第i个工作面平均断面，m23、掘进工作面风量按以下方法计算：（1）按瓦斯涌出量计算Q掘=100×q cH4掘×K掘通Q掘—掘进工作面实际需要风量，m3/minq cH4掘—掘进工作面瓦斯绝对涌出量，m3/minK掘通—掘进面瓦斯涌出不均衡通风系数，机掘K掘通=1.5~2（参考公司风量计算细则要求）（2）按炸药计算Q掘i=25×A i m3/min（3）按局部通风机实际风量计算 Q 掘i =Q 局机i ×I i m 3/minI i —第i 个工作面同时工作的局部通风机台数，台 （4）按工作面人数计算 Q 掘i =4×N i m 3/minN i —第i 个掘进工作面同时工作的最多人数，人 （5）按风速进行验算按最低风速验算，其最低风量为： 各个岩巷掘进工作面最低风量Q min ≥9×S 岩掘i m 3/min （V=0.15 m/s ） 各个煤巷或半煤岩巷掘进工作面最低风量Q min ≥15×S 煤掘i m 3/min （V=0.25 m/s ） Q min —掘煤工作面最低风速时需要风量，m 3/min S 岩掘i ~第i 个岩巷工作面断面，m 2S 煤掘i ~第i 个煤巷或半煤岩巷掘进工作面断面，m 2 Q max ≤240×S 掘i m 3/min Q max —掘煤工作面最高风速时需要风量，m 3/min （V=4 m/s ） 350~矿井年工作日S 掘i ~第i 个工作面断面，m 2 4、硐室风量计算 Q 硐室=∑=ni iQ1硐Q 硐i ~各个独立通风硐室实际需要风量，m 3/min （1） 发热量大的空气机房和水泵房 Q 机电硐室=tW ∆⨯⨯⨯⨯⨯∑60006.12.13600θ，m 3/minQ 机电硐室~机电硐室实际需要风量，m 3/min∑W ~ 机电硐室运转电机总功率，KWt ∆ ~ 机电硐室进、回风的气温差，℃θ ~机电硐室发热系数，根据实际考察或（空压机0.20~0.23, 水泵房0.02~0.04）31．005 ~空气定压比热容，kj/kg.k (2)爆破材料库按每小4次换气量计算 Q 爆破材料库=0.07×V , m 3/minV~包括联络在内的爆破材料库空间总体积, m 3(一般情况大型100~155 m 3/min,中小型60~100 m 3/min) (3)其它硐室按经验取值a: 采区绞车房及变电硐室为60~80 m 3/minb:充电硐室按H2浓度小于0.5%,但不得小于100 m 3/min,或按经验值取100~200 m 3/min. 5其它巷道风量计算其它巷道风量应按瓦斯涌出量和风速进行验算，并取其中大值 Q 其它=∑=ni iQ1其它（1）Q 掘=133×q cH4其它×K 其它Q 其它i —第i 个其它巷道需要风量，m 3/min q cH4其它—第i 个其它巷道瓦斯绝对涌出量，m 3/minK 其它—第i 个巷道瓦斯涌出不均衡通风系数， 机掘K 掘通=1.2~1.3（2）按风速进行验算按最低风速验算，其最低风量为： 各个岩巷掘进工作面最低风量 Q min ≥9×S 岩掘i m 3/minQ min —掘煤工作面最低风速时需要风量，m 3/min （V=0.15 m/s ） S 其它i ~第i 个其它巷道断面，m 2四、通风网路解算1、风流流动的基本定律（1）风量平衡定律：网路中流入节点的风量之和等于流出节点风量之和。
通风机风压风量的计算
第四节通风机的实际特性曲线一、通风机的工作参数表示通风机性能的主要参数是风压H、风量Q、风机轴功率N、效率 和转速n 等。
（一）风机(实际)流量Q风机的实际流量一般是指实际时间内通过风机入口空气的体积，亦称体积流量（无特殊说明时均指在标准状态下），单位为,或。
（二）风机(实际)全压H f与静压H s通风机的全压H t是通风机对空气作功，消耗于每1m3空气的能量（N·m/m3或Pa），其值为风机出口风流的全压与入口风流全压之差。
在忽略自然风压时，H t用以克服通风管网阻力h R和风机出口动能损失h v，即H t=h R+h V,4—4—1克服管网通风阻力的风压称为通风机的静压H S，PaH S=h R=RQ24-4-2因此H t=H S+h V4-4-3(三）通风机的功率通风机的输出功率（又称空气功率）以全压计算时称全压功率N t，用下式计算：N t=H t Q×10-3 4—5—4用风机静压计算输出功率，称为静压功率N S，即N S=H S Q×10—3 4-4-5因此，风机的轴功率，即通风机的输入功率N（kW）,4—5—6或4-4-7式中ηt、ηS分别为风机折全压和静压效率。
设电动机的效率为ηm,传动效率为ηtr时，电动机的输入功率为N m,则4-4-8二、通风系统主要参数关系和风机房水柱计（压差计）示值含义掌握矿井主要通风机与通风系统参数之间关系，对于矿井通风的科学管理至关重要。
为了指示主要通风机运转以及通风系统的状况，在风硐中靠近风机入口、风流稳定断面上安装测静压探头，通过胶管与风机房中水柱计或压差计（仪）相连接，测得所在断面上风流的相对静压h。
在离心式通风机测压探头应安装在立闸门的外侧。
水柱计或压差计的示值与通风机压力和矿井阻力之间存在什么关系？它对于通风管理有什么实际意义？下面就此进行讨论。
1、抽出式通风1）水柱（压差）计示值与矿井通风阻力和风机静压之间关系如图4-4-1，水柱计示值为4断面相对静压h4，h4（负压）=P4-P04(P4为4断面绝对压力，P04为与4断面同标高的大气压力）。
北洺河铁矿自然风压计算及通风系统优化措施
现代矿业MODERN MINING总第616期2222年8月第8期Seriai No；710A u/u U.2220北洛河铁矿自然风压计算及通风系统优化措施周超群1王荣军1崔杰1鲁智勇2，，周伟2，，吴冷峻2，，(1.五矿邯邢矿业有限公司北河铁矿;2.中钢集团马鞍山矿山研究总院股份有限公司；3.金属矿山安全与健康国家重点实验室;4.华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心有限公司)摘要为研究自然风压对北河铁矿通风系统的影响，采用理论分析与三维通风网络解算软件模拟的方法，分别计算了该矿冬季与夏季进风井筒与回风井筒之间的自然风压，并对计算结果进行分析与预测。
研究结果表明，冬季与夏季北？河铁矿进风井筒与东风井之间自然风压作用方向相反，冬季自然风压有利于矿井通风，夏季自然风压不利于矿井通风。
在夏季通风困难时期,回风主扇运行频率提高至45Hz,矿井总风量达158m4/s,能满足矿山安全生产的总风量设计要求，有效提高井下生产效率，对工程实践有一定的指导意义。
关键词通风系统自然风压主扇频率DOI：12.3999/(.issn.4746282.2020.68.655Optimization Measures oO Veatilation System and Naturai Wind PressureCalcalation in Beiminghe Iron MineZ/n Chvquo8Wan.R oh/uo0C up Jie0Lu Zhiyonu2'5'h Z/n Wet2^3^h Wu Len/uo2^3^h(1.BPmine/e Iron Miee,Minmetats Haexine Mininn Co.；Lth.;2.Sieosteel Maansha.Generat Institute ofMininn Research Co；；Lth；;3.State Key Lanoratorf of Safet/an.Health U p MetaI Mi.es;4.Hudwei NationaI Ennieeerinn Centev of High Efficient Cyclic an.Utilization of Metallic MieeraI Resonrces Co.；Lth.) Abstraca In orVec to stuUy the inUuence of naturai win.pressure on the ventilation system of BPm・innhe Iron Mine,the naturai wind pressure betaeen the intane an.retura aic shafts in wintec an.summec is colchlaten by theoreticoI analysis an.3D ventilation netaork solution softaaro simulation,min the colchlaten results are analyzef an.preficteP.TFie results show that the direction of the naturai win.pressure betaeen the inlet shaU an.the east dir sUat in wintec an.summec is opposite,the naturai wind pressure in wintec is benefciaI to mine ventilation,whiIe the naturai win.pressure in summec is not connucive to mine ventilation.DuVne the diPichtt ventilation peVof in summec,the operation Uequence of the retura U t main fan is ：皿00$1to45Hz,and the totat atc volume cf the mine is up to158m4/s ,w/ice con meet the design requirements of the totat U s volume of the saff proPuction of the mine,PUctivety improve the unneraronn.profuction efUcience,an./ave ceVin/uidine sianificence foc the eneineevne practice.Keaworat Ventilation system,Naturat win.pressure,Main fan fvqupcy自然风压是由于各井筒中空气温度的差异和井口的标高差，以及能影响空气重率变化的其它因素所造成各井筒空气柱质量不等而产生的压差，是造成井下空气连续流动的动力之一卩2。
通风阻力 计算公式汇总
1、 巷道几何参数的测算（1）梯形：断面积 SL=H L *B L 周长 U L(2) 半圆拱：断面积 S L =（H L -0.1073B L ）*B L 周长 U L=3.84*（3）三心拱：断面积 S L =（HL-0.0867B L ）*B L 周长 U L（4）圆形：断面积 S L =π*R 2 周长 U L =2*π*R（5）矩形：断面积 S L = H L * B L 周长 U L =2*（H L +B L ） 式中： S L —巷道断面面积，m 2U L —巷道断面周长，m ；H L —巷道断面全高，m ；B L —巷道断面宽度或腰线宽度，m ；R —巷道断面圆半径，m ；π—圆周率，取3.14159。
以上有关参数均通过实测获取，而巷道各分支长度由地测部门提供。
2、 巷道内风量的计算（1）两测点之间巷道通过的风量按如下原则确定：Q=（Q i +Q i+1）/2 ， m 3/min（2）井巷内风量、风速按以下公式计算：Q L =S L *V L ， m 3/minV L =（（S-0.4）/S ）*（a X+ b ） ， m 3/min式中： Q L --井巷内通过的风量，m 3/min ；S L （S ）--井巷断面面积，m 2V L --井巷内平均风速，m/minX —表风速，m/mina 、b —风表校正系数3 井巷内空气密度的计算湿空气密度用下列公式计算：i b i=d0.0348(Pi 0.379P )273.15+t ϕ-ρ ， kg/ m 3 式中：i ρ—测点i 处湿空气密度（i ϕ≠０）, kg/ m 3Pi --测点i 处空气的绝对静压(大气压力),Pa ；d t --测点i 处空气的干温度，℃；i ϕ--测点i 处空气的相对湿度，%；P b —测点i 处d t 空气温度下的饱和水蒸气压力，Pa 。
4 井巷断面速压的计算井巷断面的速压由其空气密度和平均风速确定，即：v i L 2h =(V )/2ρ式中：v h --巷道断面的速压，Pa ；i ρ--巷道断面的空气密度，Kg/ m 3L V --巷道断面的平均风速，m/s ；5 井巷通风阻力计算井巷两端断面之间的通风阻力按式（1）计算，即:i-j s(i,j)z(i,j)v(i,j)h h h +h =+ Pa (1)式中：h i-j —井巷始末测点间的通风阻力，Pa ；s(i,j)h —始断面静压与末断面静压之差，Pa ；即：s(i,j)i j i j h 9.81[(B -B )-(B '-B ')]=i B 、B j —分别为始断面、末断面静压差读数，mmH 2O ；i B'、j B '—分别为读取i B 、B j 时基点气压计静压差读数，mmH 2O ；z(i,j)h --始断面位压与末断面位压之差，Pa ；即：z(i,j)i j i j h =9.81(Z -Z )(+)/2ρρi ρ、j ρ --分别为始断面、末断面空气密度，Kg/m 3； i Z 、Z j —分别为始、末测点标高，m ；v(i,j)h --始断面速压与末断面速压之差，Pa ；6 矿井通风总阻力计算从进风井口测点到通风机前风洞内测点之间的全井通风阻力h ，等于任意一条风路线上各分支通风阻力之和，即：i j h h -=∑ ，Pa7 井巷风阻R L 的计算任意一条井巷的风阻值R L 大小用下列公式计算：2L L L R =h /Q ， Kg/m 7； 式中：R L ---任一条井巷的风阻，Kg/m 7；h L---该条井巷的通风阻力，Pa ；QL —该条井巷通过的风量，m 3/s 。
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。
自然风压影响通风系统的原因及对策
134 /矿业装备 MINING EQUIPMENT自然风压影响通风系统的原因及对策1 自然形成风压的原因以及影响的因素自然形成的风压是因为，当风流经矿井巷道时，它与岩石进行了热交换，进而造成回风井、进风井里的温度产生了温度差，致使井筒下面空气的重力出现差异，这一重力差也就是自然形成的风压。
影响HN 自然形成风压的主要因素与回风井、进风井中空气柱高度差和密度差有关。
其关联公式如下：H N =f （pZ ）=f [p （T ，P ，R ，φ）Z ] （1）公式（1）中：Z 是高度差，P 是空气的密度差，H N 是自然形成的风压，P 密度差和自然形成的风压成正比关系，空气的密度影响主要因素是围岩和风流进行热交换的T 温度，R 空气的成分与湿度对自然形成风压的影响不大。
Z 高度差和自然形成的分压具有正比关系，随着矿井深度不断增加，因为矿井的温度会逐渐变化，深井中空气的温度也会随之变化，这样回风井、进风井中的空气密度将出现密度差，进而矿井会自然形成风压。
例如某矿地温每一百米相差2.3°~3.2°，地下967 m 处地温可达38.8°。
2 自然形成的风压对矿井通风影响的分析2.1 对煤矿通风体系的影响（1）通风体系状况。
煤矿矿井标高-967 m，地面上的井口为+27 m，矿井使用大巷道、石门、立井的开拓形式，矿井的通风形式采用并列中央通风，副井、主井进行进风，中央的风井进行回本文针对煤矿在建设过程中，因为自然形成的风压对矿井自身通风体系的影响状况进行研究、分析，依据分析结果找出解决的方法。
通过研究分析掌握出矿井自然形成风压的规律，这对于矿井通风安全管理工作具有重要应用价值。
□ 王利国 晋能集团大同有限公司 山西大同 037005风的方式，矿井建设时期为冬季，自然形成的风压导致矿井中央的风井出现雾气，矿井自身的风机无法排除雾气，副井、主井出现反风的现象，最终导致通风体系的混乱。
自然风压
为了将地面新鲜空气不断输送到井下，并克服井巷阻力而流动，使工作面获得所需风量，矿井通风系统中必须有足够的通风动力。
矿井通风的动力有两种：自然风压（称自然通风）和扇风机风压（即机械通风）。
一、矿井自然通风的基本概念在非机械通风的矿井里常常观测到，风流从气温较低的井筒经工作面流到气温较高的井筒。
这主要是由于风流经过井巷时与岩石发生了热量交换，进、回风井里的气温出现差异，回风井里的空气密度小，因而两个井筒底部的空气压力不相等，其压差就是所谓的自然风压H n。
在自然风压的作用下风流不断流过矿井，形成自然通风过程。
如图1所示，p o为竖井口标高处的大气压。
如果在夏天，地面气温较高，如图1（a）所示的矿井里，p2＞ p1，就会出现与冬天相反方向的自然通风，如虚矢线所示。
不难设想，由于地面气温的变化，也会导致p2 = p1，因而自然通风停止。
在山区用平硐开拓的矿井，未安主扇通风时，经常可以见到自然通风风向的变化，有时风流停滞。
这就表明，完全依靠自然通风，不能满足安全生产的要求。
图1 自然通风对于一个有主扇通风的矿井，由于上述自然因素的作用，自然通风压依然存在。
设若主扇在回风井抽出式或在进风井压入式工作，当炎热季节温度颇高的地面空气流入进风井巷后，其热量虽然已经不断传给岩石，但通常仍然形成进风井里的空气密度还低于回风井里的空气密度，这时自然风压的方向就与扇风机通风的方向相反，扇风机风压不仅要用来克服井巷通风阻力，而且还要克服反向的自然风压。
冬季情况正好相反，自然风压能够帮助扇风机去克服井巷通风阻力。
从上述自然通风形成的原因也可以说明，即使只有一个出口的井筒或平硐，也可能形成自然通风。
冬天，当井筒周壁不淋水，就可能出现井筒中心部下风而周围上风的现象；夏天，却可能出现相反的通风方向。
大爆破后产生大量温度稍高的有毒有害气体以后，特别是当井下发生火灾产生大量温度较高的烟气时，就会出现局部的自然风压（称为“火风压”），扰乱原来的通风系统风流状况。
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通风系统的自然风压测算（补充）
掌握通风系统最大和最小自然风压对提高矿井通风管理水平至关重要。
测算自然风压是通风管理主要工作内容之一。
测算自然风压一般应在每年的高温和寒冷季节进行，也可以与阻力测定结合进行。
测定通风系统自然风压，首先要确定通风系统的最低和最高标高值，以最低标高将通风系统分为进风和回风两部分，分别测算进、回风侧最低与最高标高之间空气柱的位能。
如图A ，1－2－3－4－5－6－7－8为通风系统，最低标高为5－6水平，最高标高为风机入口8点，0点为进风井筒的垂直延长线与过8点水平线的交点，则进风侧空气柱为0－1－2－3－4－5，回风侧空气柱为6－7－8。
测算自然风压时，进、回风侧的空气柱的上下标高要取相同值。
图A 测算通风系统自然风压测点布置
准确测算空气密度和减小测段高度是准确测算自然风压的关键。
为了准确地测算进回风侧空气柱的平均密度，应在密度变化较大的地方，如井口、井底、倾斜巷道的上下端及风温变化较大的地方布置测点，将进回、风侧分为若干个测段，并在较短的时间内测出各点风流的绝对静压力P 、干湿球温度t d 、t w 、相对湿度ϕ。
测算各个测段的高度和平均空气的密度，然后采用高度加权法计算进、回风侧的空气柱重量。
自然风压H N 公式如下：
)(
∑∑-=mj j mj
i
n Z Z g H ρρ
1
式中：Z i , Z j ― 分别是进风段i 和回风段j 的高度，m ；
ρmi ，ρmj ―进风段i 和回风段j 内空气平均密度，kg/m 3 ；
每个测段可设若干个测定密度的测点，测段密度的平均值为：
ρρm i i n
n ==∑11
2
最低标高线
在深度大的立井井筒中，可用停罐方式测定井筒中的空气密度。
0点空气密度可在回风井地面进行测算。
例题 如图1所示的通风系统，在利用气压计法测定该系统通风阻力的同时，测得了图中各测点的空气密度和标高如表1，求此系统自然风压H N 。
解 根据15—3—2式，计算进、回风侧各测段的平均空气密度和位能。
进风侧位能E 1－5
∑=-⋅=5
1
51i i
m i Z g E ρ
＝6612Pa
同理求得回风侧位能 E 6－8 ＝6249Pa 。
由（1）式计算出该系统的自然风压H N ：
H N =g (Z 1－5ρm 1-5—Z 6－8ρm 6-11）=6612-6249=363Pa 。
一个矿井有多个通风系统时，应分别进行测算。
)
2
3228
.13196.16022958.12835.19022835.12692.127522692.12455.1100(81.9+⨯++⨯++⨯++⨯
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