通风阻力与风阻

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。

第三章 通风阻力当空气沿井巷运动时，由于风流的粘滞性和惯性以及井巷壁面等对风流的阻滞、扰动作用而形成通风阻力，它是造成风流能量损失的原因。

井巷通风阻力可分为两类：摩擦阻力（也称为沿程阻力）和局部阻力。

通风阻力是矿井通风设计、通风系统调整和改造、通风管理工作的基础，是矿井通风学的重要组成部分。

第一节 风流的流动状态同一流体在同一管道中流动时，不同的流速，会形成不同的流动状态。

当流速较低时，流体质点互不混杂，流体的运动轨迹呈现直线或平滑的曲线，且与管道轴线平行，这种流动状态称为层流（或滞流）。

当流速较大时，流体质点剧烈混合，流体除在运动方向上产生位移外，在垂直于运动方向上也存在位移，而且流体内部存在时而存在、时而消失的漩涡，这种流动状态称为紊流（或湍流）。

井下风流多数是完全紊流，只有一部分风流处于向完全紊流过渡的状态，只有风速很小的漏风风流才可能出现层流。

流体的运动状态容易受流体的速度、黏度和管道尺寸等因素的影响，流体的速度越大、黏性越小；管道尺寸越大，流体越容易呈现紊流状态。

根据流体力学相关知识，对于圆形的管道，流体的雷诺数可以表示为：νvdR e =式中：Re —流体的雷诺数，无因此； v —管道中流体的平均流动速度，m/s ； d —管道直径，m ；ν—流体的运动粘性系数，与流体的温度、压力有关，正常通风情况下，矿井中空气的运动黏性系数一般取值为14.4×10-6m 2/s 。

不同温度下空气的运动粘性系数可查表2-2.在圆形管道中，水力半径r 可通过公式：4)(42dd d u s r ===ππ 所以：4e S d U =S —流体断面积，m 2； U —流体的周界，m 。

对于非圆形管道，管道直径可采用当量直径来表示。

非圆形管道的雷诺数计算式：4e vdvS R U νν==据前人的经验，当Re ≤2300时，空气变现为层流运动，Re>2300时，为紊流运动。

第二节 摩擦阻力摩擦阻力是指矿井风流沿程作均匀流动时，因受井巷固定壁面限制，引起内外摩擦而产生的能量损失，也称沿程阻力，分层流摩擦阻力和紊流摩擦阻力两类。

实验一 通风阻力测定一、实验目的1.学习测算通风阻力及摩擦阻力系数的方法，加深对矿井通风阻力的理解。

2.掌握测定通风阻力、求算风阻、等积孔和绘制风阻特性曲线的方法。

3.掌握在通风管道中测算摩擦阻力系数的方法。

二、实验原理原理：根据能量方程可知，当管道水平放置时，两测点之间管道断面相等，没有局部阻力，且空气密度近似相等时，则两点之间的摩擦阻力就是通风阻力，它等于两点之间的绝对静压差（2121p p h h -＝＝－阻摩）。

根据第三章内容可知，管道的摩擦阻力可用下式计算：，摩23Q S LU h α=Pa风阻为2Q h R 摩=，82m /Ns等积孔为R A 19.1=, 2m摩擦阻力系数为 ，摩测23ULQ S h =α 2Ns /m4换算为标准状态的标α为，测测标ραα2.1=2Ns /m 4矿井空气的密度为0.3780.003484(1)sat P PT Pϕρ=-测断面平均风速为 v =均管道风量为sm S v Q /3，均=三、实验仪器和设备干湿球温度计、空盒气压计、通风管道、皮托管、单管倾斜压差计。

四、实验内容及步骤1.依据空盒气压计和干湿温度计的测定结果计算空气的密度。

2. 测定风道的断面平均风速；测点布置：为了准确测得断面风速分布，必积平分线上布置测点，如图1所示为三等面积环的测点布置。

如速度场纵横对称，也可以只在纵向（或横向）上布置测点。

记入实验报告书中。

4.当水柱计稳定时，同时读取h阻1-25.用皮尺量出测点1、2之间的距离，根据管道直径，计算出管道面积和周长，记入实验报告书中。

6.根据上述数据计算风阻、等积孔、摩擦阻力系数，记入实验报告书中。

五、实验数据记录本实验共测了4组数据，同学们有选择性的抄其中一组即可，第1组数据：表2 管道参数与压差计读数记录表表3 平均风速测量参数表表4 管道摩擦风阻与摩擦阻力计算结果表第二组数据：表2 管道参数与压差计读数记录表表4 管道摩擦风阻与摩擦阻力计算结果表第三组数据：表2 管道参数与压差计读数记录表表4 管道摩擦风阻与摩擦阻力计算结果表第四组数据：表2 管道参数与压差计读数记录表表4 管道摩擦风阻与摩擦阻力计算结果表实验二 扇风机特性测定一、 实验目的1. 掌握扇风机特性测定方法。

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。

⽔⼯隧洞通风管道漏风系数、沿程摩擦风阻及局部阻⼒系数、机械通风⽅式介绍（规范性）通风管道漏风系数风管漏风率是影响管道通风效果的主要因素之⼀，通过中铁第⼀勘察设计院集团有限公司“引汉济渭⼯程安全⽣产技术关键技术研究——秦岭超长隧洞施⼯通风技术研究”项⽬的研究，得到了独头送风式通风条件下初始风量和风管弯曲⾓度对风管漏风率影响系数的计算公式，以优化风管漏风率计算。

A.1 通风管道漏风系数可按下式计算：10011100P L P =-（A.1）式中：L ——通风管道长度（m ）；P 100——平均百⽶漏风率。

A.2 软质通风管道平均百⽶漏风率可综合考虑其弯曲⾓度、初始通风量等因素，并应符合如下规定：1 在风速⼀定时，软质风管平均百⽶漏风率随其转弯⾓度的增⼤⽽线性增⼤，平均百⽶漏风率风管转弯⾓度影响系数K θ应按下式计算：0.0171K θθ=+ （A.2-1）式中：K θ——风管弯曲⾓度影响系数；θ——风管转弯⾓度（°）。

2 其他条件⼀定时，初始通风量对软质风管平均百⽶漏风率影响系数K Q 的影响规律应按下式计算：00.4279ln 0.154Q K Q =+ （A.2-1）式中：K Q ——风管初始风量影响系数；Q 0——风管初始通风量（m 3/s ）。

（规范性）通风管道沿程摩擦风阻及局部阻⼒系数通风管道的通风阻⼒损失包括沿程阻⼒损失和局部阻⼒损失两部分，其中沿程摩擦风阻和局部阻⼒系数是其计算过程中最重要的参数，本规范参照《铁路隧道施⼯通风技术与标准化管理指导⼿册》和《铁路隧道运营通风设计规范》TB 10068-2010给出了隧洞施⼯通风计算中常⽤的系数取值，由于局部损失的形式多样，局部流场也较为复杂，其他未给出的类型可参照相关规范进⾏取值。

B.1 通风管道沿程摩擦风阻通风管道沿程摩擦风阻应按下式计算：56.5f LR d α= （B.1-1）=8λρα（B1-2）式中：α——通风管道摩擦阻⼒系数（kg/m 3）；λ——通风管道达西系数，对柔性通风管进⾏计算时可取0.019~0.021；ρ——空⽓密度（kg/m 3）；d ——通风管道当量直径（m ）。

矿井通风参数计算手册2005年九月前言在通风、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。

2005年9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）ρA：当空气湿度大于60%时P(kg/m3)ρ=0. 461T当空气湿度小于60%时ρ =0. 465T P (1-0.378P P 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. 003484TP (1-0.378P P 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） u~巷道周边长(m)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 25、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/s7、通风阻力A ：压差计法h 1~2=K ×h 读（g v 221ρ1—g v 222ρ2） B ： 气压计法h 1~2=K （h 1-h 2）+(z 1-z 2) ρ+（g v 221ρ1—g v 222ρ2）8、自然风压h=z （ρ进—ρ回） A ： ρ均=n n∑1ρ B ：ρ均=∑∑i nZ Z 1ρ 9、井巷通风阻力（1）摩察风阻 R=3S LUαR~巷道风阻，kg/m 7L~ 巷道长度，mU~巷道周边长，mS~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 2oQ~巷道风量，m 3/sR~巷道风阻，kg/m 7L~ 巷道长度，mU~巷道周边长，mS~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=1.19h QA~矿井等积孔，mQ~主扇风量，m 3/sH~主扇负压，Pa A=0.38h QA~矿井等积孔，mQ~主扇风量，m 3/sH~主扇负压，mmh 2o多台风机联合运转时h Rrm =∑∑==ni i n i i Ri QQ h11A=1.19Rm h Qh Rrm ~多台风机联合运转加权负压， Pah Ri ~单台风机的负压，mmh 2o （Pa ）Q i ~单台风机的风量，m 3/s2、扇风机参数的计算（1）扇风机实际功率 Nc=1000h Q • Nc~扇风机的实际功率，KWh~通风机的负压， PaQ~通风机的风量，m 3/s（2）扇风机效率η=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, KWN~风机轴功率, KWη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=i Q ∑采+i Q ∑掘+i Q ∑硐+i Q ∑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⨯∑i Q 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=i Q ∑通-i Q ∑总回Q 外漏~矿井外部漏风量i Q ∑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⨯∑i Q Q 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，mL 总 ~矿井巷道总长度，mB ：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，mL 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/min 2、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 =∑=n i i Q 1采+∑=n i i Q 1采备Q采i~第i采煤工作面实际需要风量，m3/minQ采备i~第i采煤备用工作面实际需要风量，m3/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，m3/minq cH4采—工作面回风巷风流中瓦斯的平均绝对涌出量，m3/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/minA i—第i个掘进工作面一次爆破的最大炸药用量，Kg（3）按局部通风机实际风量计算Q掘i=Q局机i×I i m3/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 m3/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 m3/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 m3/min （V=0.25 m/s）Q min—掘煤工作面最低风速时需要风量，m3/minS岩掘i ~第i个岩巷工作面断面，m2S煤掘i ~第i个煤巷或半煤岩巷掘进工作面断面，m2Q max≤240×S掘i m3/minQ max—掘煤工作面最高风速时需要风量，m3/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 i Q 1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） 1．2 ~空气密度，kg/m 3 1．005 ~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 i Q 1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。

矿井通风参数计算手册2005年九月前言在通风、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。

2005年9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） ρA ： 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 (1-0.378P P 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 (1-0.378P P 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）u~巷道周边长(m)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 25、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/s7、通风阻力A ：压差计法h 1~2=K ×h 读（g v 221ρ1—g v 222ρ2） B ： 气压计法h 1~2=K （h 1-h 2）+(z 1-z 2) ρ+（g v 221ρ1—g v 222ρ2）8、自然风压h=z （ρ进—ρ回） A ： ρ均=n n∑1ρ B ：ρ均=∑∑i nZ Z 1ρ 9、井巷通风阻力（1）摩察风阻 R=3S LUαR~巷道风阻，kg/m 7L~ 巷道长度，mU~巷道周边长，mS~巷道断面积，m 2（2）摩察阻力h f =RQ 2=3S LU α Q 2h f ~摩察阻力, mmh 2oQ~巷道风量，m 3/sR~巷道风阻，kg/m 7L~ 巷道长度，mU~巷道周边长，mS~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=1.19h QA~矿井等积孔，mQ~主扇风量，m 3/sH~主扇负压，Pa A=0.38h QA~矿井等积孔，mQ~主扇风量，m 3/sH~主扇负压，mmh 2o多台风机联合运转时h Rrm =∑∑==ni i n i i Ri QQ h11A=1.19Rm h Qh Rrm ~多台风机联合运转加权负压， Pah Ri ~单台风机的负压，mmh 2o （Pa ）Q i ~单台风机的风量，m 3/s2、扇风机参数的计算（1）扇风机实际功率 Nc=1000h Q • Nc~扇风机的实际功率，KWh~通风机的负压， PaQ~通风机的风量，m 3/s（2）扇风机效率η=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, KWN~风机轴功率, KWη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=i Q ∑采+i Q ∑掘+i Q ∑硐+i Q ∑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=i Q ∑通-i Q ∑总回Q 外漏~矿井外部漏风量i Q ∑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⨯∑iQ Q 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，mL 总 ~矿井巷道总长度，mB ：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，mL 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=∑=n i i Q 1采+∑=ni i Q 1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 m 3/min N 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，m 2(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 m 3/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/minA i—第i个掘进工作面一次爆破的最大炸药用量，Kg（3）按局部通风机实际风量计算Q掘i=Q局机i×I i m3/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 m3/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 i Q 1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） 1．2 ~空气密度，kg/m 3 1．005 ~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 i Q 1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。

矿井透气阻力之阳早格格创做第一节透气阻力爆收的本果当气氛沿井巷疏通时，由于风流的粘滞性战惯性以及井巷壁里等对付风流的阻滞、扰动效率而产死透气阻力，它是制成风流能量益坏的本果.井巷透气阻力可分为二类：摩揩阻力(也称为沿程阻力)战局部阻力.一、风流流态（以管讲流为例）共一流体正在共一管讲中震动时，分歧的流速，会产死分歧的震动状态.当流速较矮时，流体量面互没有混纯，沿着与管轴仄止的目标做层状疏通，称为层流(或者滞流).当流速较大时，流体量面的疏通速度正在大小战目标上皆随时爆收变更，成为互相混纯的混治震动，称为紊流(或者湍流).(落矮风速的本果)(二)、巷讲风速分集由于气氛的粘性战井巷壁里摩揩效率，井巷断里上风速分集是没有匀称的.正在共一巷讲断里上存留层流区战紊区，正在揭近壁里处仍存留层流疏通薄层，即层流区.正在层流区以中，为紊流区.从巷壁背巷讲轴心目标，风速渐渐删大，呈扔物线分集.巷壁愈光润，断里上风速分集愈匀称.第二节摩揩阻力与局部阻力的估计一、摩揩阻力风流正在井巷中做沿程震动时，由于流体层间的摩揩战流体与井巷壁里之间的摩揩所产死的阻力称为摩揩阻力(也喊沿程阻力).由流体力教可知，无论层流仍旧紊流，以风流压能益坏（能量益坏）去反映的摩揩阻力可用下式去估计：H f =λ×L/d×ρν2/2 paλ——摩揩阻力系数.L——风讲少度，md——圆形风管曲径，非圆形管用当量曲径；ρ——气氛稀度，kg/m3ν2——断里仄衡风速，m/s；1、层流摩揩阻力：层流摩揩阻力与巷讲中的仄衡流速的一次圆成正比.果井下多为紊流，故没有仔细道述.2、紊流摩揩阻力：对付于紊流疏通，井巷的摩揩阻力估计式为：H f =α×LU/S3×Q2=R f×Q2 paR f=α×LU/S3α——摩揩阻力系数，单位kgf·s2/m4或者N·s2/m4，kgf·s2/m4=9.8N·s2/m4L、U——巷讲少度、周少，单位m；S——巷讲断里积，m2Q——风量，单位m/sR f——摩揩风阻，对付于已给定的井巷，L，U，S皆为已知数，故可把上式中的α，L，U，S 归纳为一个参数R f，其单位为：kg/m7 或者 N·s2/m83、井巷摩揩阻力估计要领新修矿井：查表得α→h f→ R f死产矿井：已测定的h f→ R f→α，再由α→ h f→ R f二、局部阻力由于井巷断里，目标变更以及分岔或者汇合等本果，使匀称震动正在局部天区受到效率而益害，进而引起风流速度场分集变更战爆收涡流等，制成风流的能量益坏，那种阻力称为局部阻力. 由于局部阻力所爆收风流速度场分集的变更比较搀纯性，对付局部阻力的估计普遍采与体味公式.1、几种罕睹的局部阻力爆收的典型：（1）、突变紊流利过突变部分时，由于惯性效率，出现合流与边壁摆脱的局里，正在合流与边壁之间产死涡漩区，进而减少能量益坏.（2）、渐变主假如由于沿震动目标出现减速删压局里，正在边壁附近爆收涡漩.果为压好的效率目标与震动目标好异，使边壁附近，流速本本便小，趋于0，正在那些场合合流与边壁里摆脱，出现与合流好异的震动，里涡漩.（3）、转直处流体量面正在转直处受到离心力效率，正在中侧出现减速删压，出现涡漩.（4）、分岔与会合上述的概括：局部阻力的爆收主假如与涡漩区有闭，涡漩区愈大，能量益坏愈多，局部阻力愈大.二、局部阻力的估计分歧典型的局部阻力估计公式基础普遍，但是系数与值纷歧样，正在本量安排估计中，局部阻力与巷讲摩揩总阻力的20%.第三节矿井透气阻力的估计步调一、阻力估计门路决定1、根据矿井透气过程微风量大小，决定阻力最大战最小的门路.透气门路中，没有得有人为删阻调风的透气办法.2、依照决定的阻力估计的门路，对付各节面举止编号.二、数据支集1、估计各用风天面需风量及矿井总需风量，而后决定估计门路中各巷讲通过风量.2、根据矿井本量情况，对付估计门路中各巷讲断里积、少度、周少、摩揩阻力系数举止与值.三、估计矿井透气阻力1、估计摩揩阻力H f =α×LU/S3×Q2 =R f×Q2 paR f=α×LU/S3α——摩揩阻力系数，单位kgf·s2/m4或者N·s2/m4，kgf·s2/m4=9.8N·s2/ m4L、U——巷讲少度、周少，单位m；S——巷讲断里积，m2Q——风量，单位m/sR f——摩揩风阻，对付于已给定的井巷，L，U，S皆为已知数，故可把上式中的α，L，U，S 归纳为一个参数R f，其单位为：kg/m7 或者 N·s2/m82、估计局部阻力H L =0.2 H f3、估计矿井总阻力Ht = H f + H L + H Rat + H NH Rat——扇风机附属拆置（风峒、扩集器等）的阻力，普遍与20mmH N——矿井自然风压，咱们公司矿井普遍与10mm4、估计矿井等积孔A = 0.38Q/H t0.5Q——矿井总排风量，单位坐圆米/秒Ht——矿井总阻力，单位毫米火柱第四节落矮矿井透气阻力步伐落矮矿井透气阻力，对付包管矿井仄安死产战普及经济效率皆具备要害意思.一、落矮井巷摩揩阻力步伐1、减小摩揩阻力系数α.2、包管有脚够大的井巷断里.正在其余参数没有变时，井巷断里夸大33%，Rf值可缩小50%.3、采用周少较小的井巷.正在井巷断里相共的条件下，圆形断里的周少最小，拱形断里次之，矩形，梯形断里的周少较大.4、缩小巷讲少度.5、预防巷讲内风量过于集结.二、落矮局部阻力步伐局部阻力与ξ值成正比，与断里的仄圆成反比.果此，为落矮局部阻力，应尽管预防井巷断里的突然夸大或者突然缩小，断里大小悬殊的井巷，其连交处断里应渐渐变更.尽大概预防井巷曲角转直或者大于90°的转直，主要巷讲内没有得随意停搁车辆，聚集木料等.要加强矿井总回风讲的维护战管制，对付冒顶，片助战积火处要即时处理.。

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。

矿井通风阻力第一节通风阻力产生的原因当空气沿井巷运动时，由于风流的粘滞性和惯性以及井巷壁面等对风流的阻滞、扰动作用而形成通风阻力，它是造成风流能量损失的原因。

井巷通风阻力可分为两类：摩擦阻力(也称为沿程阻力)和局部阻力。

一、风流流态（以管道流为例）同一流体在同一管道中流动时，不同的流速，会形成不同的流动状态。

当流速较低时，流体质点互不混杂，沿着与管轴平行的方向作层状运动，称为层流(或滞流)。

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(或湍流)。

(降低风速的原因)(二)、巷道风速分布由于空气的粘性和井巷壁面摩擦影响，井巷断面上风速分布是不均匀的。

在同一巷道断面上存在层流区和紊区，在贴近壁面处仍存在层流运动薄层，即层流区。

在层流区以外，为紊流区。

从巷壁向巷道轴心方向，风速逐渐增大，呈抛物线分布。

巷壁愈光滑，断面上风速分布愈均匀。

第二节摩擦阻力与局部阻力的计算一、摩擦阻力风流在井巷中作沿程流动时，由于流体层间的摩擦和流体与井巷壁面之间的摩擦所形成的阻力称为摩擦阻力(也叫沿程阻力)。

由流体力学可知，无论层流还是紊流，以风流压能损失（能量损失）来反映的摩擦阻力可用下式来计算：H f =λ×L/d×ρν2/2 paλ——摩擦阻力系数。

L——风道长度，md——圆形风管直径，非圆形管用当量直径；ρ——空气密度，kg/m3ν2——断面平均风速，m/s；1、层流摩擦阻力：层流摩擦阻力与巷道中的平均流速的一次方成正比。

因井下多为紊流，故不详细叙述。

2、紊流摩擦阻力：对于紊流运动，井巷的摩擦阻力计算式为：H f =α×LU/S3×Q2 =R f×Q2 paR f=α×LU/S3α——摩擦阻力系数，单位kgf·s2/m4或N·s2/m4，kgf·s2/m4=9.8N·s2/m4 L、U——巷道长度、周长，单位m；S——巷道断面积，m2Q——风量，单位m/sR f——摩擦风阻，对于已给定的井巷，L，U，S都为已知数，故可把上式中的α，L，U，S 归结为一个参数R f，其单位为：kg/m7 或 N·s2/m83、井巷摩擦阻力计算方法新建矿井：查表得α→ h f→ R f生产矿井：已测定的h f→ R f→α，再由α→ h f→ R f二、局部阻力由于井巷断面，方向变化以及分岔或汇合等原因，使均匀流动在局部地区受到影响而破坏，从而引起风流速度场分布变化和产生涡流等，造成风流的能量损失，这种阻力称为局部阻力。