下载文档原格式
自然风压对矿井通风系统的影响分析及防治
自然风压是指自然状态下大气流动对建筑物或地下工程的作用力，通常包括风力和气压的影响。
在矿井通风系统中，自然风压是一个重要的影响因素，它会直接影响到矿井内部的空气流通情况和工作环境，因此对自然风压的影响进行分析及防治是非常重要的。
本文将对自然风压对矿井通风系统的影响进行分析，并提出相应的防治措施。
1. 自然风压对矿井通风系统的影响
自然风压对矿井通风系统的影响主要体现在以下几个方面：
(1) 空气流通情况：自然风压会直接影响矿井内部的空气流通情况，如果风压过大，会导致空气不能有效流通，从而影响工作人员的生产和工作。
(2) 矿井内部气体浓度：自然风压的变化会直接影响矿井内部的气体浓度分布，特别是一些有害气体如一氧化碳、硫化氢等，对工作人员的健康和安全造成威胁。
(3) 通风设备运行受阻：自然风压的变化也会影响矿井内部通风设备的运行情况，风压过大会使得通风设备无法正常运行，从而进一步导致矿井内部通风不畅。
(1) 合理布局通风系统：在矿井通风系统的规划和设计阶段，需要充分考虑自然风压对矿井的影响，通过合理布局通风井口、通风管道等设施，减少自然风压对通风系统的影响。
(2) 定期检查和维护通风设备：定期检查和维护矿井通风设备，确保通风设备能够正常运行，从而减少自然风压的影响。
(3) 安装自然风压控制设备：在矿井通风系统中安装自然风压控制设备，如风门、阀门等，可以有效调节自然风压的影响，保持通风系统的正常工作。
(4) 加强对气体浓度的监测：加强对矿井内部气体浓度的监测，及时发现气体异常情况，采取相应的措施进行处理，保障工作人员的安全。
自然风压计算公式【原创版】目录1.引言2.自然风压的定义和影响因素3.自然风压计算公式的推导4.自然风压计算公式的应用实例5.结论正文1.引言在建筑设计、桥梁工程和高层建筑等领域，自然风压的影响不容忽视。
为了确保这些工程的安全和稳定，我们需要对自然风压进行准确的计算。
本文将介绍自然风压计算公式及其应用。
2.自然风压的定义和影响因素自然风压是指风力对建筑物表面产生的压力。
其大小与风速、空气密度、建筑物形状和风向等因素有关。
在计算自然风压时，需要考虑这些因素的影响。
3.自然风压计算公式的推导自然风压计算公式的推导过程较为复杂，涉及到流体力学原理和积分方法。
一般来说，自然风压计算公式可以表示为：自然风压 = 0.5 * 空气密度 * 风速^2 * 迎风面积 * 形状系数其中，空气密度和风速可以通过气象数据获得，迎风面积是指建筑物在风向上暴露的面积，形状系数则与建筑物的形状有关。
4.自然风压计算公式的应用实例假设有一个长方体建筑物，长为 L，宽为 W，高为 H，风向与建筑物的长边平行。
此时，我们可以将迎风面积视为 L*H，形状系数取为 1。
根据自然风压计算公式，我们可以计算出自然风压：自然风压 = 0.5 * 空气密度 * 风速^2 * L * H在实际应用中，建筑物的形状可能更复杂，需要根据实际情况确定形状系数。
此外，还需要考虑建筑物的抗风能力，以确保其在自然风压作用下不会发生倾覆或破坏。
5.结论自然风压计算公式对于建筑设计、桥梁工程和高层建筑等领域具有重要意义。
通过计算自然风压，可以确保这些工程在风力作用下具有足够的稳定性和安全性。
自然风压计算公式摘要：一、自然风压的概念与影响因素1.自然风压的定义2.影响自然风压的因素二、自然风压计算公式及推导过程1.自然风压计算公式2.公式推导过程三、自然风压计算公式的应用1.工程应用场景2.实际案例分析四、我国自然风压计算的研究现状与展望1.研究现状2.面临的挑战与展望正文：自然风压是气象学中的一个重要概念，指由于地球自转和地形地貌等因素引起的大气流动所产生的风对建筑物、结构物等所产生的压力。
自然风压的数值大小会受到诸多因素的影响，如地理位置、季节、天气状况、地形地貌等。
为了方便计算和预测自然风压，我国研究人员提出了自然风压计算公式。
该公式如下：P = 0.5 * ρ * v^2 * Cd * A其中，P 代表自然风压，ρ 代表空气密度，v 代表风速，Cd 代表阻力系数，A 代表受风面积。
公式推导过程如下：1.根据伯努利定理，流体在流动过程中，速度增加，压力降低；速度减小，压力增加。
2.考虑到地球自转对大气流动的影响，引入科氏参数。
3.考虑空气的粘性效应，引入阻力系数。
4.综合考虑以上因素，得出自然风压计算公式。
自然风压计算公式在工程领域具有广泛的应用。
例如，在建筑设计中，需要预测建筑物的自然风压，以确保建筑物的结构安全；在风力发电领域，需要对风能资源进行评估，以确定风电机组的布局和选型。
然而，目前我国在自然风压计算方面的研究仍有一定的局限性。
首先，由于自然风压受到诸多因素的影响，如何将这些因素量化并纳入计算公式仍需进一步研究。
其次，随着气候变化和人类活动的影响，自然风压的分布和规律也在发生变化，需要不断更新和完善计算模型。
总之，自然风压计算在我国的研究现状已经取得了一定的成果，但在实际应用中仍面临诸多挑战。
自然风压对矿井通风系统的影响分析及防治
自然风压是指自然界大气环境中由气温和气压变化引起的空气流动力，对矿井通风系
统的影响主要体现在以下几个方面：
自然风压的变化会导致矿井通风系统中的气流速度和风量的变化。
当自然风压增大时，大气中空气运动的速度也会增加，从而使矿井通风系统中的气流速度加快，风量增大，有
利于排除矿井中的有害气体和热量，并保持矿井中的气温适宜。
而当自然风压减小时，则
会导致矿井通风系统中的气流速度和风量减少，影响矿井内部的空气质量和温湿度，甚至
会造成矿井中毒气积聚和高温等安全隐患。
可以通过矿井通风系统的设计和布局来降低自然风压对系统的影响。
可以采用分区控
制的通风系统，将矿井划分为不同的区域进行通风，通过合理设置风门和风阀来控制气流
的流动和分配，从而减小自然风压的影响。
可以采取适当的风道和风口设计来减小自然风压对矿井通风系统的影响。
可以增加风
道的截面积或者设置风道的弯曲等，来增加气流的阻力，减小自然风压的变化对气流的影响。
可以利用现代技术手段，如风压控制器和风速传感器等，监控和调节矿井通风系统中
的气流速度和风量，及时对气流的变化进行调整和控制，以减小自然风压对矿井通风系统
的影响。
自然风压对矿井通风系统的影响是不可忽视的，它会直接影响到矿井内部的空气质量
和温湿度，甚至对矿井的安全运行产生威胁。
在矿井通风系统的设计和运行中，需要充分
考虑自然风压的影响因素，并采取相应的防治措施，以确保矿井通风系统的正常运行和矿
工的安全。
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。
自然风压名词解释(一)自然风压名词解释1. 风压•定义：风压是指风对建筑物、结构物表面产生的压力。
•例子：当风吹过建筑物表面时，由于气流速度的增加，风力对建筑物产生压力，这种压力即为风压。
2. 风荷载•定义：风荷载是指风对建筑物、结构物施加的力或压力的作用。
•例子：在建筑物设计中，需要考虑风荷载对建筑物的影响，以确保建筑物的结构安全。
3. 风速•定义：风速是指单位时间内风流通过一定面积的空间的速度。
•例子：风速常用米/秒或千米/小时表示，例如10 m/s表示每秒风流通过10米的距离。
4. 风载荷系数•定义：风载荷系数是指风荷载与基准面上气压的比值。
•例子：根据建筑结构的不同形式和高度，将风荷载与基准面上的气压通过风载荷系数进行换算和计算。
5. 风向•定义：风向是指风吹过的方向，通常以地理方位或度数表示。
•例子：例如，北风指的是风吹来的方向是由北向南。
6. 风力级别•定义：风力级别是用来描述风的强度的分类指标。
•例子：国际上常用的风力级别划分为0级到12级，0级表示无风，12级表示飓风。
7. 风洞试验•定义：风洞试验是通过在试验设备中模拟真实的风场环境，对建筑物、结构物等进行风荷载测试。
•例子：在风洞试验中，可以通过测量风荷载大小和分布，来评估建筑物或结构物的风力性能。
8. 风挡效应•定义：风挡效应是指建筑物或结构物对风场中部分区域形成的屏障，导致风速和风压发生变化。
•例子：大型建筑物常常会产生风挡效应，使得其周围的风速较小，对建筑物物体产生的风荷载也较小。
9. 风压分布•定义：风压分布是指风对建筑物或结构物不同部位的压力分布情况。
•例子：风压分布可以根据建筑物的形状和风向来计算和预测，对建筑物的结构设计和风荷载评估具有重要意义。
10. 风荷载标准•定义：风荷载标准是指规定了建筑物或结构物设计和评估中所需考虑的风荷载的相关标准和规范。
•例子：不同国家和地区制定了不同的风荷载标准，以确保建筑物和结构物的安全性和稳定性。
自然风压的变化规律
一、时间变化
自然风压随时间的变化主要表现在风速的波动上。
在一天中，风速通常在白天达到最大值，而在夜晚降至最低。
这种变化与太阳辐射引起的温度梯度有关，白天地表温度上升，导致近地面空气受热上升，形成低压中心，从而增强了风速。
夜晚地表温度下降，空气冷却下沉，形成高压中心，风速相应减小。
此外，风速还受到季节、地形、水域等因素的影响，存在着明显的日变化和年变化。
二、空间变化
自然风压的空间变化主要表现在风向的变化上。
由于地球自转和地球表面地形、地貌等因素的影响，风向在空间上存在着明显的变化。
在较高纬度地区，由于地球自转产生的科里奥利力影响，风向会形成明显的偏转，形成所谓的“盛行西风”。
而在低纬度地区，由于地形、地貌等因素的影响，风向则可能呈现出复杂的变化。
此外，在同一地点，随着高度的增加，风速也会逐渐减小，这主要是由于摩擦力随着高度的增加而减小所致。
三、季节变化
自然风压的季节变化主要表现在风速和风向的变化上。
由于不同季节的温度和湿度差异，导致空气流动的动量和强度发生变化，从而影响风速和风向。
例如，在冬季，由于气温降低和空气密度增加，导致空气流动受到更大的阻力，从而减小了风速。
而在夏季，由于气温升高和湿度增加，空气变得轻盈且易于流动，从而导致风速增加。
此
外，不同季节的风向也存在明显的变化，这主要是由于季节性的气压系统活动和地表温度分布变化所致。
根据《煤炭工业设计规范》7.1.7要求“进、出风井井口的标高差在150m以上，或进、自然风压按下式计算：he= PHg（1/T1-1/T2）（1+H/10000）/R式中 ：he——自然风压，Pa；H——矿井开采深度，m，取583m；T1——进风侧平均温度，℃，冬季取2，夏季取25；T2——回风侧平均温度，℃，冬季取15；夏季取18：R——矿井空气常数，干空气的常数287J/（kg〃K），水蒸气气体常数461J/（kg〃K P——地面大气压力mmHg。
冬季取682mmHg，夏季取660mmHg；冬季矿井自然风压：he=PHg（1/T1-1/T2）（1+H/10000）/R=682×13.6×9.8×583×9.8×[1/（273+2）-1/（273+15）]×（1+583/10000）夏季矿井自然风压he=PHg（1/T1-1/T2）（1+H/10000）/R=660×13.6×9.8×583×9.8 ×[1/（273+25）-1/（273+18）]×（1+583/10000以上，或进、出风井井口标高相同但井深400m以上，宜计算矿井的自然风压”，本矿井主要的进、回风井标高分别418变量2201618kg〃K），取287 J/（kg〃K）；287682682000）/287=249Pa238.09580000）/287=-203Pa-31.7047的进、回风井标高分别为+1032.994m和+1069m，至最深区域+450m水平的深度为583m，因此需计算自然风压，因此需计算自然风压。
第一节自然风压一、自然风压的形成及特性如图4-1所示为一个没有通风机工作的矿井。
风流从气温较低的井筒进入矿井，从气温较高的井筒流出。
不仅如此，在正在开凿的立井井筒中，冬季风流会沿井筒中心一带进入井下，而沿井壁流出井外；夏季风流方向正好相反。
这是由于空气温度与井筒围岩温度存在差异，空气与围岩进行热交换，造成进风井筒与回风井筒、井筒中心一带与井壁附近空气存在温度差，气温低处的空气密度比气温高处的空气密度大，使得不同地方的相同高度空气柱重量不等，从而使风流发生流动，形成了自然通风现象。
我们把这个空气柱的重量差称为自然风压H自。
由上述可见，如果把地表大气视为一个断面无限大、风阻为零的假想风路，则可将通风系统视为一个有高差的闭合回路，由自然风压的形成原因，可得到其计算公式：2 5H 自二.‘1 gdz —「2 gdz, Pa （4-1）0 3式中Z ――矿井最高点到最低点间的距离，m;2g --- 重力加速度，m/s ;p I、P 2――分别为0-1-2和5-4-3井巷中dz段空气密度，kg3/m3。
由于空气密度p与高度Z有着复杂的函数关系，因此用式（4-1）计算自然风压比较困难。
为了简化计算，一般先测算出0-1-2和5-4-3井巷中空气密度的平均值p均进、p均回，分别代替式（4-1）中的p 1和p 2,则式（4-1 ）可写为：H自=（p 均进一p 均回）g Z, Pa （4-2）三、自然风压的测定生产矿井自然风压的测定方法有两种：直接测定法和间接测定法。
1•直接测定法4-2用通凤机沟中的压羞歼泄白热风IE矿井在无通风机工作或通风机停止运转时，在总风流的适当地点设置临时隔断风流的密闭，将矿井风流严密遮断，而后用压差计测出密闭两侧的静压差，该静压差便是矿井的自然风压值。
或将风硐中的闸门完全放下，然后由风机房水柱计直接读出矿井自然风压值（如图4-2所示）。
2•间接测定法以抽出式通风矿井为例。
如图4-3所示的抽出式通风矿井，因风硐中通风机入口风流的相对全压h全与自然风压H自的代数和等于矿井的通风阻力，即2h全+H §=RQ （4-3）式中R——矿井总风阻，Ns2/m8；Q --- 矿井总风量，m3/s。
