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矿井通风基本理论知识1第一章矿井空气1.1第一节矿井空气的主要成分矿井空气主要由氧气(O2)、氮气（Ｎ２）、二氧化碳ＣＯ２组成，它们的体积百分比分别是20.96%、79%、0.04%1.1.1一、氧气(O2)无色、无味、无臭的气体，比空气略重（对空气的相对密度是1.05）能助燃和帮助人呼吸。
《煤矿安全规程》第103条规定：按井下同时工作的最多人数计算，每人每分钟供给的风量不得少于４m3 ；第100条规定：采掘工作面的进风流中，氧气浓度不得低于20%；人在一般情况下，在休息时的需氧量为0.2～0.4L/min ；在工作时的需氧量为1～3L/min 。
O2浓度为17%时静止时无影响，工作时呼吸困难心跳强烈15%时呼吸及心跳加快，无力进行劳动10－12%时失去知觉，昏迷，有生命危险6-9%时短时间内失去知觉,呼吸停止,死亡1.1.2二、氮气无色、无味、无臭的惰性气体，相对空气密度为0.97，矿井中主要用于灭火。
矿井中的主要来源于井下爆破、有机物腐烂以及煤岩中涌出。
1.1.3三、二氧化碳ＣＯ２ＣＯ２无色、略带酸味的气体，比空气重常积聚于巷道的底板，易溶于水，略带毒性。
当空气中ＣＯ２浓度增高时会降低Ｏ２浓度使人窒息。
主要来源：人员呼吸、氧化、燃烧、爆炸、煤岩中涌出《煤矿安全规程》规定：采掘工作面进风流中ＣＯ２浓度不得超过0.5%；矿井总回风或一翼回风巷中，浓度超过0.75%时必须立即查明原因进行处理；采区回风巷、采掘工作面回风巷中浓度超过1.5%时,采掘工作面风流中浓度达到1.5%时,都必须停止工作,撤出人员,采取措施进行处理。
1.1.4四、矿井空气的检测方法取样分析法用气相色谱仪在化验室进行，精确但操作复杂、时间长，一般用于井下火区成分检测或需要精确测定空气成分的场合。
快速测定法便携式仪器（Ｏ２）；比长式检测管1.2第二节矿井空气中的有害气体矿井中的有害气体有一氧化碳（CO）、硫化氢(H2S)、二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)、氨气(NH3)、氢气(H2)、甲烷(CH4)等。
矿井空气流动基本理论第一节 空气的主要物理参数一、大气压力：它是指空气分子热运动对器壁碰撞的宏观表现。
P=2/3n(1/2mv 2)矿井常用压强单位：Pa 、mmHg 、mmH20、mmbar 、bar 、atm 等。
换算关系：1atm =760mmHg=1013.25mmbar=101325Pa 1mmbar=100Pa=10.2mmH20, 1mmHg=13.6mmH 2O=133.32Pa 1bar=100mmbar 二、相对湿度单位体积空气中实际含有的水蒸汽量（ρV ）与其同温度下的饱和水蒸汽含量（ρS ）之比称为空气的相对湿度 φ＝ρV ／ρS反映空气中所含水蒸汽量接近饱和的程度。
三、粘性流体抵抗剪切力的性质。
当流体层间发生相对运动时，在流体内部两个流体层的接触面上，便产生粘性阻力(内摩擦力)以阻止相对运动，流体具有的这一性质，称作流体的粘性。
其大小主要取决于温度。
正是由于流体具有粘性，因此，风流流动时才会产生阻力，产生能量损失。
四、密度单位体积空气所具有的质量称为空气的密度，kg/m 3式中：P 为大气压，单位：Pa ；Ｐsat 为饱和水蒸汽压，单位：Pa ； φ为相对湿度；Ｔ为空气绝对温度，T=t+273,K 。
)1(003484.0378.0PP TP satφρ-=第二节风流的能量与压力一、风流的能量与压力：①巷道某断面风流的压力可分为：静压、动压、位压，三者可互相转化。
②相应的巷道某断面风流的能量可分为：静压能、动压能、位能，三者也可互相转化。
③单位体积风流具有的各种能量与风流在该断面上表现的压力大小具有相同的量，因此，在矿井通风中对应的能量与压力用同一符号表示；其区别在于压力有方向性，而能量没有方向性，是标量。
1.静压能－静压（1）产生的机理：由分子热运动产生的。
空气分子无时无刻不在作无序热运动。
（2）静压特点a.无论静止的空气还是流动的空气都具有静压力；b.风流中任一点的静压各向同值，且垂直于作用面；（3）根据静压的测算基准不同，可分为：绝对压力和相对压力。
第二章 矿井空气流动基本理论第一节 空气的主要物理参数正确理解和掌握空气的主要物理性质是学习矿井通风的基础。
与矿井通风密切相关的空气物理性质有：温度、压力（压强）、密度、比容、粘性、湿度、焓等。
一、温度温度是描述物体冷热状态的物理量。
测量温度的标尺简称温标。
热力学绝对温标的单位为K （Kelv1n ），用符号T 表示。
热力学温标规定纯水三态点温度（即汽、液、固三相平衡态时的温度）为基本定点，定义为273.15K ，每1K 为三相点温度的1/273.15。
国际单位制还规定摄氏(Cels1us)温标为实用温标，用t 表示，单位为摄氏度，代号为℃。
摄氏温标的每1℃与热力学温标的每1K 完全相同，它们之间的关系为：T =273.15+t （2-1-1）温度是矿井表征气候条件的主要参数之一。
《规程》第108条规定：生产矿井采掘工作面的空气温度不得超过26℃；机电硐室的空气温度不得超过30℃。
二、压力（压强）空气的压力也称为空气的静压，用符号P 表示。
压强在矿井通风中习惯称为压力。
它是空气分子热运动对器壁碰撞的宏观表现。
其大小取决于在重力场中的位置（相对高度）、空气温度、湿度（相对湿度）和气体成分等参数。
根据物理学的分子运动理论，空气的压力可用下式表示：)21(322mv n P = （2-1-2） 式中 n 一单位体积内的空气分子数；221mv 一分子平移运动的平均动能。
上式阐述了气体压力的本质，是气体分子运动的基本公式之一。
由式可知，空气的压力是单位体积内空气分子不规则热运动产生的总动能的三分之二转化为能对外做功的机械能。
因此，空气压力的大小可以用仪表测定。
压力的单位为Pa （帕斯卡，1Pa=1N/m 2），压力较大时可采用kPa （1kPa=103Pa ）、MPa（1MPa=103kPa=106Pa ）。
在地球引力场中的大气由于受分子热运动和地球重力场引力的综合作用，空气的压力在不同标高处其大小是不同的；也就是说空气压力还是位置的函数，它服从玻耳兹曼分布规律：⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=T R gz P P 00exp μ（式中μ为空气的摩尔质量，28.97kg/kmol ，g 为重力加速度，m/s 2；z 为海拔高度，m ，海平面以上为正，反之为负；R 0为通用气体常数；T 为空气的绝对温度，K ；P 0为海平面处的大气压，Pa ）。
矿井通风 第一章 矿井空气矿井通风：为在井下创造一种适宜井下人员的气候条件和安全环境，依靠风机等动力将新鲜空气沿着井巷网络输送到采掘进工作面、硐室和其他用风地点，满足这些地区的作业环境和安全要求，同时将污浊空气排出地面，此即矿井通风。
目的与任务：在正常生产时期：利用通风动力，以最经济的方式向井下各用风地点供给质优量足的新鲜空气，保证人员呼吸；稀释并排除瓦斯、粉尘等有害物质，降低热害，为井下工人创造良好的劳动环境。
灾变时期：及时有效地控制风向和风量，并与其他措施相结合，防止灾害扩大，进而消灭事故 1.矿内空气成分地面干空气主要成分：氮气（N 2）79%、氧气（O 2）20.96%、二氧化碳（CO 2）0.04%有毒有害气体：甲烷、一氧化碳（CO ）、二氧化氮（NO 2）、二氧化硫（SO 2）、硫化氢（H 2S ）、H 2等 规定：井下采掘工作面的进风流中，氧含量不得低于20%。
进风流中CO 2不超过0.5%；总回风流中， CO 2不超过0.75%；当采掘工作面风流中CO 2 浓度达到1.5%或采区、采掘工作面回风道风流CO 2浓度超过1.5%时，需要停工处理。
采掘进风中CH 4浓度不得大于0.5%，矿井总回风和一翼回风中CH 4浓度不得大于0.75%；采掘回风中CH 4浓度不得大于1.0%。
NH 3<0.004% CO<0.0024% H 2S<0.00066% SO 2<0.0005% NO 2<0.00025% 2.矿内气候条件三要素：温度、湿度和流速 三类散热：对流、蒸发和辐射 24~26 适宜风速>2.01）影响矿内空气温度的主要因素：○1岩石温度（变温带、恒温带、增温带）○2空气的压缩与膨胀○3氧化生热○4水分蒸发○5通风强度○6地面空气温度的变化○7地下水的作用2）相对湿度3）衡量矿井气候条件的指标☐干球温度☐湿球温度☐等效温度☐同感温度☐卡他度（干对流和辐射湿对流、辐射和蒸发）卡他计在平均温度为36.5℃(模拟人体平均体温)时，单位时间内液球单位表面积所散发的热量4)我国现行的评价矿井气候条件的指标是干球温度，最高允许干球温度为28℃第二章矿井空气流动的基本理论1．空气主要物理参数温度、压力、湿度、密度与比容、粘性、焓○1温度热力学温标，单位K，摄氏温标，单位℃T=273.15+t生产矿井采掘工作面空气温度不得超过26 ℃，机电硐室不得超过30 ℃。
第二章矿井空气流动的基本理论本章的重点：1、空气的物理参数----T、P、Φ、μ、ρ；2、风流的能量与点压力----静压，静压能；动压、动能；位能；全压；抽出式和压入式相对静压、相对全压与动压的关系3、能量方程连续性方程；单位质量能量方程、单位体积能量方程4、能量方程在矿井中的应用----边界条件、压力坡度图本章的难点：点压力之间的关系能量方程及其在矿井中的应用主要研究内容：矿井空气沿井巷流动过程中宏观力学参数的变化规律以及能量的转换关系。
介绍空气的主要物理参数、性质，讨论空气在流动过程中所具有的能量（压力）及其能量的变化。
根据热力学第一定律和能量守恒及转换定律，结合矿井风流流动的特点，推导了矿井空气流动过程中的能量方程，介绍了能量方程在矿井通风中的应用。
第一节空气的主要物理参数一、温度温度是描述物体冷热状态的物理量。
矿井表示气候条件的主要参数之一。
热力学绝对温标的单位K，摄氏温标：T=273.15+t二、压力（压强）空气的压力也称为空气的静压，用符号P表示。
压强在矿井通风中习惯称为压力。
它是空气分子热运动对器壁碰撞的宏观表现。
P=2/3n(1/2mv2)矿井常用压强单位：Pa Mpa mmHg mmH20 mmbar bar atm 等。
换算关系：1atm = 760mmHg = 1013.25mmbar = 101325Pa(见P396) 1mmbar = 100 Pa = 10.2mmH20,1mmHg = 13.6mmH20 = 133.32Pa三、湿度表示空气中所含水蒸汽量的多少或潮湿程度。
表示空气湿度的方法：绝对湿度、相对温度和含湿量三种。
1.绝对湿度每立方米空气中所含水蒸汽的质量叫空气的绝对温度。
其单位与密度单位相同（Kg/ m3），其值等于水蒸汽在其分压力与温度下的密度。
ρv=M v/V饱和空气：在一定的温度和压力下，单位体积空气所能容纳水蒸汽量是有极限的，超过这一极限值，多余的水蒸汽就会凝结出来。
