自然风压
[整理版]案例1：矿井通风阻力计算
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矿井通风阻力计算1.井巷摩擦阻力计算井巷摩擦阻力计算：矿井通风阻力按下式逐段计算: h=32SalpQ式中h －巷道通风阻力，Pa ；α－巷道摩擦阻力系数，N.S 2/m 4；l －巷道长度，m ； p －巷道净断面周长，m ； S —巷道断面，m2；Q －巷道通过风量，m 3/s 。
矿井通风阻力计算如下(见表3-2-3～4):（1）C 11煤层采煤工作面投产时的通风路线（风压最大），其计算通风阻力线路为：新鲜风流→主斜井→+1913主斜井井底车场→+1913运输石门→11101采煤工作面轨道巷(运输机巷)→11101采煤工作面→11101采煤工作面回风巷→+1930回风石门→风井→风机→地面。
(2)再选通风阻力最小的C16煤层南翼采煤工作面投产时的通风路线（风压最小），其计算通风阻力线路为：新鲜风流→主斜井→+1913主斜井井底车场→11601采煤工作面轨道巷(运输机巷)→11601采煤工作面→11601采煤工作面回风巷→+1930回风石门→风井→风机→地面。
从计算可知，风机克服的井巷摩擦阻力见下表：表3-3-5 井巷摩擦阻力汇总表2.局部通风阻力计算局部通风阻力按井巷摩擦阻力的15%计算，见下表：表3-3-6 井巷局部通风阻力表3.自然风压计算本矿井进、出风井口高差＜150m；井深150m＜400m,故不计算自然风压，即He=0。
4.矿井负压计算矿井总负压按下式计算：H总=H摩+H局+H自，计算结果见下表：表3-3-7 矿井负压汇总表三、矿井通风等积孔计算及通风难易程度评价风井通风等积孔按下式计算:h QA⨯=19.1；式中：A－通风等级孔，Q－巷道通过风量， h－通风总阻力。
矿井等积孔计算见下表：表3-3-8 矿井通风等积孔计算表。
中国矿业大学矿井通风与安全课后题答案
矿井通风与安全课后习题解答1-1 地面空气的主要成分是什么?矿井空气与地面空气有何区别？地面空气进入井下后，因发生物理和化学两种变化，使其成分种类增多，各种成分浓度改变1-2 氧气有哪些性质?造成矿井空气中氧浓度减少的主要原因有哪些？主要原因：煤、岩、坑木等缓慢氧化耗氧，煤层自燃，人员呼吸，爆破1-3 矿井空气中常见的有害气体有哪些?《规程》对矿井空气中有害气体的最高容许浓度有哪些具体现定？有害气体：CH4、CO2、CO、NO2、SO2、H2S、NH3、H2、N2体积浓度：CH4 ≤ 0.5% CO2 ≤ 0.5% CO ≤ 0.0024% NO2 ≤ 0.00025% SO2 ≤ 0.0005% H2S ≤ 0.00066%NH3 ≤ 0.004%1-4 CO有哪些性质?试说明CO对人体的危害以及矿井空气中CO的主要来源。
CO是无色、无臭、无味的有毒有害气体，比重为0.967，比空气轻，不易溶于水，当浓度在13~75%时可发生爆炸CO比O2与血色素亲和力大250~300倍，它能够驱逐人体血液中的氧气使血液缺氧致命井下爆炸工作、火区氧化、机械润滑油高温分解等都能产生CO1-5 什么是矿井气候?简述井下空气温度的变化规律。
矿井气候指井内的温度、湿度、风速等条件在金进风路线上：冬季，冷空气进入井下，冷气温与地温进行热交换，风流吸热，地温散热，因地温随深度增加且风流下行受压缩，故沿线气温逐渐升高；夏季，与冬季情况相反，沿线气温逐渐降低在采掘工作面内：由于物质氧化程度大，机电设备多，人员多以及爆破工作等，致使产生较大热量，对风流起着加热的作用，气温逐渐上升，而且常年变化不大1-6 简述风速对矿内气候的影响。
矿井温度越高，所需风量就越多，风速也越大；风速越大，蒸发水分越快，井内湿度也越大，矿井温度、湿度、风速间有着直接的联系1-7 简述湿度的表示方式以及矿内湿度的变化规律。
绝对湿度—单位容积或质量的湿空气中所含水蒸气质量的绝对值（g/m或g/k）绝对饱和湿度—单位容积或质量湿空气所含饱和水蒸气质量的绝对值（g/m或g/kg）相对湿度—在同温同压下空气中的绝对湿度和绝对饱和湿度的百分比，即矿井进风路线上冬干下湿；在采掘工作面和回风路线上，因气温常年几乎不变，故其湿度亦几乎不变，而且其相对湿度都接近100%。
西卓煤矿建井期间利用自然风压通风效果分析
（ 澄合矿务局西卓煤矿 ， 陕西 澄城 ７ １ ５ ２ ０ ０ ）
摘 要： 矿 井建井期间， 由于没有形成全负压通风 系统 ， 只能通过在地面安设局扇向井下通风 ， 当施 工进 入二 期 工程 阶段 ， 各 井筒之 间贯 通后 ， 由于各 井筒 空 气存在 密度 差 ， 会 产 生 自然风压 。通 过 西 卓煤矿建井期 间利用 自然风压通风的效果分析 ， 说明在基建期间利用 自然风压通风 ， 是基建期间矿
井通 风 的关键 环节 。
关键 词 ： 自然风 压 ； 密度差 ； 效果 分析 中图分 类号 ： Ｔ Ｄ ７ ２ ４ 文 献标识 码 ： Ｂ 文章 编号 ： １ ６ ７ １— ７ ４ ９ Ｘ（ ２ ０ １ ３ ） ０ ｌ 一 ０ １ ２ ６— ０ ２
０ 引言
西卓煤矿位于陕西省中东部 ， 澄合矿区东部 ， 属 于矿区中深部 ， 行政 区划属合 阳县城关镇 和知堡乡 管辖 ， 矿 井建设 规模 ３ ． ０ ０ Ｍ ｔ ／ ａ ， 服务 年 限 ６ ２ ． １ ａ ， 采 用立 井开 拓 ， 主立 井 、 副立井 、 中央 回风立井 ， 均集 中 布置在工业场地 。从钻孔资料查明本井田大部处于 级 热害 区 ， 局 部 处 于二 级 热 害 区 。按不 同层 段 的
可用 相关 公式计 算 。
由于空气密度受多种 因素影响 ， 与高度成复杂
第 １ 期
王振 兴
西卓煤矿建井期 间利用 自然 风压通风效果分析
１ ２ ７
ｍ， 主副 井地 面标 高 ＋７ ４ ０ ｍ， 井 底 马头 门标 高 ＋１ ６ ０ ｍ， 按照 理论 分 析 ， 若不在其他因素影响下 ， 贯 通 后 主副 两井筒 密 度差接 近 为零 ， 即 自然 风压 为零 。 西卓煤矿 主副井贯通时正处 于冬季 ， 地 面空气 密 度 比重 大 ， 主井西马 （ 未贯通 的消防材料通道 ） 有一 个 工作 面正常掘进 ， 巷道 电气 设备多 ， 散热较 大 ， 以及 局 部地点顶板 淋水 温度 在 ２ ５℃ 以上 ， 促 使 主副井 形 成 温度差 ， 产 生空 气密 度 差 ， 形 成 自然 风压 。但这 种 自 然风压取 决于 主副井 筒 温度 ， 为 了能增 加 自然风 压 ，
中国矿业大学矿井通风与安全复习题(全)
△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△相对湿度：指湿空气中实际含有水蒸汽量（绝对湿度）与同温度下的饱和湿度之比的百分数△恒温带：地表下地温常年不变的地带。
恒温带的深度一般为20～30米，恒温带的温度则接近于当地的年平均气温△地温梯度：即岩层温度随深度的变化率，常用百米地温梯度△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曲线与风压曲线交于A点，此点就是通风机的工况点或工作点△矿井等积孔：为了形象化，习惯引用一个和风阻的数值相当、意义相同的假想的面积值（m2）来表示井巷或矿井的通风难易程度。
这个假想的孔口称作井巷或矿井的等积孔（又称当量孔）。
△自然风压：由于井内空气与围岩存在温度差，空气与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、出风两侧空气柱的重量差就是自然风压。
△自然通风与机械通风：空气之所以能在矿井巷道中流动，是由于风流的起末点间存在着能量差。
若这种能量差是由通风机提供的，则称为机械通风；若是由矿井自然条件产生的，则称为自然通风。
煤层瓦斯的生成煤层瓦斯是腐植型有机物在成煤过程中生成的，主要可以划分为两个生成阶段第一阶段：生物化学成气时期在植物沉积成煤初期的泥炭化过程中，有机物在隔绝外部氧气进入和温度不超过65℃的条件下，被厌氧微生物分解为CH4、CO2和H2O。
第二阶段：煤化变质作用时期随着煤系地层的沉降及所处压力和温度的增加，泥炭转化为褐煤并进人变质作用时期，有机物在高温、高压作用下，挥发分减少，固定碳增加，这时生成的气体主要为CH4和CO2瓦斯在煤体内存在的状态游离瓦斯：以自由气体形式存在；吸附瓦斯：分为吸着状态与吸收状态；在现今开采深度内，煤层内的瓦斯主要是以吸附状态存在，游离状态的瓦斯只占总量的10％左右煤层瓦斯垂向分带：当煤层直达地表或直接为透气性较好的第四系冲积层覆盖时，由于煤层中瓦斯向上运移和地面空气向煤层中渗透，使煤层瓦斯呈现出垂直分带特征瓦斯风化带：“CO2－N2”、“N2”、“N2-CH4”三带统称瓦斯风化带。
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 。
《矿井通风与安全》名词解释汇总
1.矿井通风：依靠通风动力，将定量的新鲜空气沿着既定的通风路线不断地输入井下，以满足各用风地点的需要，同时将用过的污浊空气不断地排出地面。
这种对矿井不断输入新鲜空气和排出污浊空气的作业过程，叫矿井通风。
2.绝对湿度：指单位体积或单位质量湿空气中含有水蒸气的质量。
3.相对湿度：指湿空气中实际含有水蒸汽量与同温度下的饱和湿度之比的百分数。
4.恒温带：地表下地温常年不变的地带。
5.地温梯度：即岩层温度随深度的变化率，常用百米地温梯度6.通风机工况点：以同样的比例把矿井总通风阻曲线绘制于通风机个体特性曲线图中，矿井总风阻R曲线与风压曲线交于一点，此点就是通风机的工况点。
7.防爆门：安装在出风井口，以防可燃气、煤尘爆炸时毁坏通风机的安全设施。
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。
9.局部阻力、冲击损失：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。
由此阻力所产生的风压损失习惯上叫作。
10.等积孔：习惯上引用一个和风阻的数值相当、意义相同的假想的面积值来表示井巷或矿井的通风难易程度。
这个假想的孔口称做井巷或矿井的等积孔。
11.瓦斯的引火延迟性：瓦斯与高温热源接触后，不是立即燃烧或爆炸，而是要经过一个很短的间隔时间，这种现象叫引火延迟性。
12.相对瓦斯涌出量：指平均产1t煤所涌出的瓦斯量。
13.绝对瓦斯涌出量：指单位时间内涌出的瓦斯体积量。
14.煤层瓦斯含量：指单位质量或体积的煤岩中在一定温度和压力条件下所含有的瓦斯量，即游离瓦斯和吸附瓦斯的总和。
15.煤层瓦斯压力：指煤孔隙中所含游离瓦斯的气体压力，即气体作用于孔隙壁的压力。
16.煤层瓦斯透气性系数：我国普遍采用的单位是/（MP·d），其物理意义是在1m长煤体上，当压力平方差为1 MP时，通过1煤层断面每天流过的瓦斯体积。
冬季自然风压的合理利用
冬季自然风压的合理利用赵玉杰李秀彬李伟民刘守福马飞自然风压的介绍矿井通风是井工开采的先决条件，其主要目的是稀释井下有毒有害气体并排出，保证井下人员呼吸，提供良好的气候环境。
矿井通风动力分为自然条件产生的自然分压和通风机产生的机械风压两种。
矿井自然风压产生的原因是由于空气进风井筒与回风井筒空气柱的重力不同产生的自然压力差。
自然风压的大小与进回风两井筒空气的湿度、温度、空气成分和井筒的深度有关。
从以上可以看出影响自然风压的主要因素是两井筒的深度和空气柱的温度差。
自然风压的原理如下：H自=(ρ01+ρ12)gz1-(ρ34+ρ45)gz2式中：H自——自然风压；ρ01 ——01段空气平均密度；z——空气柱高度；河南宏福煤业有限公司顺发矿属于鹤煤公司一资源整合矿井，位于郑州荥阳市，现处于建井阶段。
矿井进风井井筒深度为446.2米，回风井井筒深度为446.7米，矿井安装有FBCDZ NO17型轴流式风机两台，电机功率为2*90KW。
冬季在采用机械通风情况下，进风井井筒风量大，井筒经常出现结冰，给矿井带来安全隐患。
那么冬季在矿井停工期间能否利用自然通风方式向井下进行供风呢？我们知道自然风压的特性有自然风压的大小随季节气温的变化而变化，那么自然风压供给矿井风量的大小也是变化的。
自然风压的利用和防止：从理论上进行分析，我们知道影响自然风压的主要因素是两井筒的深度和空气柱的温度差。
首先从井筒深度方面看，矿井进风井筒深度为446.2米，回风井井筒深度为446.7米，两井筒的深度相差仅有0.5米，此深度差对自然风压的影响不是很大；再从两个井筒的空气柱温度差考虑：冬季，地面空气温度平均不超过5℃，而井下的空气温度却在15℃左右，特别是冬季回风井筒空气温度井口排出的经常是雾气，这就说明了两井筒的空气柱温度有一定的温度差，两个井筒能够产生一定的自然风压。
虽然井筒深度差不是很大，但是井筒的实际深度有446米左右，根据地温增加理论，井筒深度越深井下的温度就会越高，所以两井筒有相应的温度差，这就从理论上说明矿井确实存在自然风压。
自然通风的作用原理是什么
自然通风的作用原理是什么
自然通风的作用原理是什么？下面本店铺为大家详细介绍一下，以供参考。
依靠室内外空气温差所造成的热压，或利用室外风力作用在建筑物上所形成的压差，使室内外的空气进行交换，从而改善室内的空气环境。
自然通风不需要动力，是一种经济的通风方式，但是由于进风不能进行预处理，对于洁净度要求高的作业环境，入风通常满足不了洁净要求。
排风也不能进行净化，污染周围环境，对于产生毒性较大的有毒气体的作业场所，对周围大气的影响更为严重。
此外，自然通风依靠自然风压和热压来通风，这些风压是不稳定，因此，自然通风通风效果也是不稳定的。
自然通风降温效果与建筑平面布置及形式有密切关系。
为了更好提高自然通风降温效果，一般应尽量将房屋布置成南北向，以避免大面积的墙和窗受西晒，在我国南方炎热地区尤应如此。
通风门、通风窗的布置与结构对自然通风效果也有重大影响，普通高温车间采用天窗结构，可大大改善自然通风效果。
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4、主要通风机工作对自然风压的大小和方向也有一定影响。矿井主要通风机工作决定 了矿井风流的主要流向，风流长期与围岩进行热交换，在进风井周围形成了冷却带，此时即 使风机停转或通风系统改变，进回风井筒之间仍然存在气温差，从而仍在一段时间之内有自 然风压的作用，有时候会干扰主要通风机的工作。
3
自然风压受温度和季节的影响
HN
深井 浅井
月份 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 自然风压的大小和方向，受着矿井空气温度变化的影响，因此，在一年四季中， 自然压随着季节的不同而发生变化。例如，在冬季，由于地面空气温度低，空气 柱1～2比空气柱3～4重，就迫使空气由平峒2点流向出风井筒3～4，由回风井口点 排出地面。但在夏季，则相反。在一些山区，由于昼夜的气温相差很大，自然风压 的方向昼夜之内都要发生变化。 同时，对于浅井，夏季的自然风压是负值，而对于我国北部一些深井，全年的 自然风压都是正值。
3
自然风压受温度和季节的影响
由于自然风压受季节气温的影响，矿井通风系统均受到不同程度的干扰。对于大中型矿山矿 井而言，均采用能力较大的风机进行机械通风，主要通风机通常安装在地势较高的井口进行抽出 式通风，进风井口地势一般较低。进风井内的气温是随着季节不同而变化的，而回风井内的气温 一般是保持常年不变。在冬季，进入进风井的风量越大，两井筒内空气柱的平均温度相差越大， 因而自然风压越大，且自然风压的方向与机械风压的方向一致，故冬季自然风压帮助机械通风。 在夏季，由于地面温度高，自然风压的方向发生反向，自然风压是反对机械风压的。故在夏季， 进入井下的风量越多，则反对机械风压的自然风压越大，矿井主扇风机需克服自然风压，所以此 类的反风容易引起事故和异常。
2
自然风压的影响因素
3、矿井自然风压与井深成正比。矿井自然风压与空气柱密度成正比，因而与矿井空气 大气压力成正比，与温度成反比。地面气温对自然风压的影响比较显著 。一般来说，由于 矿井出风侧气温常年变化不大，而浅井进风侧气温受地面气温变化影响较大，深井进风流 气温受地面气温变化的影响较小，所以矿井进、出风井井口，标高差越大，矿井越浅，矿 井自然风压受地面气温变化的影响也越大，一年内不仅大小会发生变化，其方向甚至也会 变化。反之，深井自然风压一年内大小虽有变化，但一般没有方向上的变化。
1-2
自然风压的形成
冬季，空气柱0—1—2比5—4—3平均温度低，平均空
气密度大，导致空气主作用在2—3水平面上的重力不等，其重 力差就是自然风压，使空气从井口1流入，从井口5流出。
0
5 ρ2
dz
4 z
夏季，空气柱0—1—2比5—4—3平均温度高，平均空
气密度大，导致空气主作用在2—3水平面上的重力不等，其重 力差就是自然风压，使空气从井口1流入，从井口5流出。 ρ1
1 dz
2
3
1-3
自然风压的计算
0
5 ρ2 dz 4 z
1 ρ1 2 dz
3
2
自然风压的影响因素
1、回路中两侧空气柱的温差是自然风压的影响主要因素。温差不同造成密 度产生差异，从而进、回风井两侧的空气柱产生重量差，进而存在一定的自然风 压。
2、空气的湿度和成分对自然风压有一定的影响。矿井自然风压的大小和方向， 这个重量差，又受进、出风井两侧的空气柱的密度和高度的影响，而空气的密度 取决于大气的压力、空气温度和湿度。
中国××矿业集团
自
然
风
压
总工：刘昱君
目录
CONTENTS
1 2 3
什么是自然风压？
自然风压受哪些因素的影响？
自然风压随气温和季节的变化？
1-1
自然风压是什么
自然风压是由于入、排风井中空气温度的差异导致空气
密度不同而产生的天然的通风能量。风流之所以会形成，是由于 风流起末点间由于密度不同形成了能量差，当这种能量由自然条 件形成，称之为自然通风；相对的，若这种能量差由通风机提供， 则称之为机械通风。自然风压一般较小且不稳定，难以满足矿井 要求，因此，《规程》规定，矿井必须采用机械通风。
中国矿业大学安全学院
THE END