矿井自然通风设计的原理

第六章矿井通风系统（专题设计）矿井通风设计是矿床开采总体设计的一个不可缺少的组成部分。

它的主要任务是：根据矿床开采要求，基于开拓方案和采矿方法等生产条件，规划设计一个安全可靠、经济合理的矿井通风系统使通风网路-动力机械-调控设施密切配合，把新风送到井下并分配至每一个工作面，将有毒有害气体与粉尘稀释并排出矿井外，为矿井安全生产提供通风保障。

矿井通风设计必须符合高效率、低消耗、易管理的原则，做到经济上合理、技术上可行，有利于通风管理，有利于生产的发展。

有效的通风系统，应不断的向作业地点供给足够的新鲜空气，稀释和排出有毒、有害、放射性和爆炸性气体和粉尘、调节气候条件，确保作业面良好的空气质量。

6.1 国内外矿井通风评述6.1.1 我国金属矿山通风技术发展动态上世纪50年代前，我国金属矿山和其它非金属地下矿山多采用自然通风方式。

1953年华铜铜矿首次建立了我国第一个机械通风系统，至50年代中期，大部分矿山相继建立了机械通风系统，对促进矿山生产安全、保证工人身体健康起到了积极而深远的作用。

60年代初，不少矿山与大专院校合作，开展了广泛深入的通风专题研究，探索出许多适合矿体赋存特点和开采技术条件的矿井通风系统，如西华山钨矿的分区通风系统、锡矿山锑矿的棋盘式通风网络等。

1965年中国金属学会第一届矿井通风会议召开，会议总结了若干年来我国矿井通风技术的经验，促进了我国通风技术的发展与提高。

70年代中期，盘古山钨矿的梳式通风网络、大冶铁矿尖林山矿区采区的爆堆通风等经验在全国获得推广应用。

1977年，针对矿山通风中发展起来的众多技术进步与成果，召开了全国金属矿山通风系统经验交流会，重点对矿井通风系统、通风网络结构、主扇工作方式及安装地点，采场通风线路和通风方法以及通风系统鉴定技术指标等进行了全面的总结，初步形成和完善了我国金属矿山通风系统与方法。

80年代后，新型节能风机得到推广应用；多级机站通风系统初见成效；电子计算机在通风计算和管理中开始发挥作用，总之，我国矿山通风技术取得了长足的进步，呈现出欣欣向荣的喜人景象。

第六节 矿井通风动力一 、自然风压(一)、 自然风压及其形成和计算图1—6—1 简化矿井通风系图1-6-1为一个简化的矿井通风系统，2-3为水平巷道，0-5为通过系统最高点的水平线。

如果把地表大气视为断面无限大，风阻为零的假想风路，则通风系统可视为一个闭合的回路。

在冬季，由于空气柱0-1-2比5-4-3的平均温度较低，平均空气密度较大，导致两空气柱作用在2-3水平面上的重力不等。

其重力之差就是该系统的自然风压。

它使空气源源不断地从井口1流入，从井口5流出。

在夏季时，若空气柱5-4-3比0-1-2温度低，平均密度大，则系统产生的自然风压方向与冬季相反。

地面空气从井口5流入，从井口1流出。

这种由自然因素作用而形成的通风叫自然通风。

由上述例子可见，在一个有高差的闭合回路中，只要两侧有高差巷道中空气的温度或密度不等，则该回路就会产生自然风压。

p 为井口的大气压，Pa ；Z 为井深，m ；0-1-2和5-4-3井巷中空气密度的平均值ρm1和ρm2，kg/m 3，则自然风压为：H Zg N m m =-()ρρ12 (1-6-1)(二)、自然风压的影响因素及变化规律1、自然风压变化规律自然风压的大小和方向，主要受地面空气温度变化的影响。

如图1-6-2、图1-6-3所示分别为浅井和我国北部地区深井的自然风压随季节变化的情形。

由图可以看出，对于浅井，夏季的自然风压出现负值；而对于我国北部地区的一些深井，全年的自然风压都为正值。

图1-6-2 浅井自然风压随季节变化图图1-6-3 深井自然风压随季节变化图2、自然风压影响因素（1）两侧空气柱的温度差矿井某一回路中两侧空气柱的温差是影响的主要因素。

影响气温差的主要因素是地面入风气温和风流与围岩的热交换。

其影响程度随矿井的开拓方式、采深、地形和地理位置的不同而有所不同。

（2）矿井深度当两侧空气柱温差一定时，自然风压与矿井或回路最高与最低点间的高差Z 成正比。

深1000m的矿井，“自然通风能”占总通风能量的30%。