第三章 第二節(jié)通風

項目七

自然風壓及測定

任務(wù)1—測算礦井的自然風壓

能力目標：

會測算礦井的自然風壓。知識目標：1、能概述和解釋自然風壓的形成及特性；2、能陳述和解釋自然風壓的特性和對機械通風的影響；3、能概述和解釋自然風壓的控制和利用方法。項目目標項目七

自然風壓及測定一、自然風壓的形成及特性

（一）自然風壓形成現(xiàn)象：風流方向變化；井下風量大小變化。原因：由于空氣溫度與井筒圍巖溫度存在差異，空氣與圍巖進行熱交換，造成進風井筒與回風井筒、井筒中心一帶與井壁附近空氣存在溫度差，氣溫低處的空氣密度比氣溫高處的空氣密度大，使得不同地方的相同高度空氣柱重量不等，從而使風流發(fā)生流動，形成了自然通風現(xiàn)象。圖7-1把礦井進風測與回風側(cè)空氣柱的重量差稱為礦井的自然風壓H自。

簡化計算公式：Ｈ自＝（ρ均進－ρ均回）gＺ，Pa 例4-1

如圖7-1所示的自然通風礦井，測得ρ0=1.3，ρ1=1.26，ρ2=1.16，ρ3=1.14，ρ4=1.15，ρ5=1.3kg/m3，Z01=45m，Z12=100m，Z34=65m，Z45=80m，試求該礦井的自然風壓，并判斷其風流方向。圖7-1解：假設(shè)風流方向由0-1-2井筒進入，由3-4-5井筒排出。計算各測段的空氣平均空氣密度：

kg/m3 kg/m3 kg/m3 kg/m3計算進、出風井兩側(cè)空氣柱的平均密度：

kg/m3 kg/m3

則H自

Pa求得的H自為正值，說明風流方向與假設(shè)方向一致，從0-1-2井筒進入，由3-4-5井筒流出。二、自然風壓的測定

生產(chǎn)礦井自然風壓的測定方法有兩種：直接測定法和間接測定法。1.直接測定法2.間接測定法以抽出式通風礦井為例圖7-2用通風機房中的壓差計測自然風壓圖7-3自然風壓的間接測定法（二）自然風壓的特性1.形成礦井自然風壓的主要原因是礦井進、出風井兩側(cè)的空氣柱重量差。不論有無機械通風，只要礦井進、出風井兩側(cè)存在空氣柱重量差，就一定存在自然風壓。2.礦井自然風壓的大小和方向，取決于礦井進、出風兩側(cè)空氣柱的重量差的大小和方向。這個重量差，又受進、出風井兩側(cè)的空氣柱的密度和高度影響，而空氣柱的密度取決于大氣壓力、空氣溫度和濕度。由于自然風壓受上述因素的影響，所以自然風壓的大小和方向會隨季節(jié)變化，甚至晝夜之間也可能發(fā)生變化，單獨用自然風壓通風是不可靠的。因此《規(guī)程》規(guī)定，每一個生產(chǎn)礦井必須采用機械通風。3.礦井自然風壓與井深成正比；礦井自然風壓與空氣柱的密度成正比。因而與礦井空氣大氣壓力成正比，與溫度成反比。地面氣溫對自然風壓的影響比較顯著。地面氣溫與礦區(qū)地形、開拓方式、井深以及是否機械通風有關(guān)。一般來說，由于礦井出風側(cè)氣溫常年變化不大，而淺井進風側(cè)氣溫受地面氣溫變化影響較大，深井進風流氣溫受地面氣溫變化的影響較小，所以礦井進、出風井井口的標高差越大，礦井越淺，礦井自然風壓受地面氣溫變化的影響也越大，一年之內(nèi)不但大小會變化，甚至方向也會發(fā)生變化；反之，深井自然風壓一年之內(nèi)大小雖有變化，但一般沒有方向上的變化。4.主要通風機工作對自然風壓的大小和方向也有一定的影響。因為礦井主通風機的工作決定了礦井風流的主要流向，風流長期與圍巖進行熱交換，在進風井周圍形成了冷卻帶，此時即使風機停轉(zhuǎn)或通風系統(tǒng)改變，進、回風井筒之間仍然會存在氣溫差，從而仍在一段時間之內(nèi)有自然風壓起作用，有時甚至會干擾主要通風機的正常工作，這在建井時期表現(xiàn)尤為明顯，需要引起注意。二、自然風壓的控制和利用1、設(shè)計和建立合理的礦井通風系統(tǒng)2.人工調(diào)節(jié)進、出風側(cè)的氣溫差3.降低井巷風阻4.消滅獨井通風5.注意自然風壓在非常時期對礦井通風的作用（一）自然風壓的利用（二）對自然風壓的控制在深井中自然風壓一般常年都幫助主要通風機通風，只是在季節(jié)改變時其大小會發(fā)生變化，可能影響礦井風量。但在某些深度不大的礦井中，夏季自然風壓可能阻礙主要通風機的通風，甚至會使小風壓風機通風的礦井局部地點風流反向。這在礦井通風管理工作中應(yīng)予重視，尤其在山區(qū)多井筒通風的高瓦斯礦井中應(yīng)特別注意，以免造成風量不足或局部井巷風流反向釀成事故。7-1礦井自然風壓是如何產(chǎn)生的？兩井筒深度相同時有無自然風壓？機械通風礦井中有無自然風壓？7-2影響自然風壓的大小和方向的因素有哪些？能否用人為的方法產(chǎn)生或增加自然風壓？7-3機械通風的礦井如何對自然風壓加以控制和利用？7-4自然風壓如何測定？7-5如圖7-1所示的通風系統(tǒng)，當井巷中空氣流動時，2、3兩點的絕對靜壓之差是否等于自然風壓？為什么？7-6通風機在運轉(zhuǎn)時，通風機房水柱計能否反映自然風壓的大??？為什么？自然風壓如何測量？復(fù)習思考題項目八

機械通風

任務(wù)1—測定礦井通風機性能

能力目標：

1、會正確選擇和使用礦井主要通風機和附屬裝置；2、能根據(jù)礦井的總風量、總阻力合理選擇主要通風機的類型和型號；3、能組織進行礦井主要通風機性能的測定工作。知識目標：1、能概述礦井主要通風機的種類、主要構(gòu)造、原理；2、能陳述礦井主要通風機輔助裝置的作用和要求；3、能陳述主要礦井主要通風機的使用規(guī)定和安全要求；4、能陳述和解釋離心式、軸流式通風機的個體特性曲線含義；5、能陳述和解釋通風機比例定義的含義；6、能陳述通風機類型特性曲線的含義；7、能陳述和解釋抽出式、壓入式通風礦井中通風機風壓與礦井通風阻力之間的關(guān)系8、能陳述和解釋通風機串聯(lián)、并聯(lián)聯(lián)合運轉(zhuǎn)時的特性；9、能根據(jù)不同的通風系統(tǒng)合理確定通風機的聯(lián)合運轉(zhuǎn)形式；項目目標項目八

機械通風

礦用通風機的分類按照其服務(wù)范圍和所起的作用分

按照構(gòu)造和工作原理分

主要通風機輔助通風機

局部通風機

離心式通風機

軸流式通風機

一、礦井主要通風機及其附屬裝置（一）離心式通風機離心式通風機主要由工作輪、蝸殼體、主軸和電動機等部件構(gòu)成。

1、離心式通風機的原理空氣沿葉輪的軸向進入葉片之間的流道后，隨葉片旋轉(zhuǎn)獲得離心力，從葉片根部流經(jīng)葉片端部，進入機殼，再經(jīng)擴散器沿徑向排出。（軸向進入，徑向流出）2、主要特點：風壓高，噪音小，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，造價低，維修方便。但體積較大。圖8-1離心式通風機的構(gòu)造葉片按其在流道出口處安裝角β2的不同，可分為1、前傾式（β2＜90。）2、徑向式（β2＝90。）3、后傾式（β2＞90。）因為后傾葉片的通風機當風量變化時風壓變化較小，且效率較高，所以礦用離心式通風機多為后傾式?？諝膺M入風機的形式，有單側(cè)吸入和雙側(cè)吸入兩種。其他條件相同時，雙吸風口風機的動輪寬度和風量是單吸風口風機的2倍。現(xiàn)我國生產(chǎn)的離心式通風機較多，適用煤礦作主要通風機的有：4-72-11型、G4-73-11型、K4-73-01型等。4-72系列離心式主要通風機裝置圖二、軸流式通風機軸流式通風機主要由進風口、工作輪、整流器、主體風筒、擴散器和傳動軸等部件組成。

1、主要原理風機運轉(zhuǎn)時，空氣沿著風機的軸向方向進入葉輪，被葉片擠壓向前推動，經(jīng)擴散器排出。（軸向進入，軸向流出）2、主要特點結(jié)構(gòu)緊湊，便于調(diào)節(jié)風量、風壓。但構(gòu)造復(fù)雜，較難維護圖8-2GAF系列軸流式主要通風機裝置圖2K60系列主要通風機裝置立體圖三、對旋式通風機

對旋式局部通風機也是一種軸流式通風機，和傳統(tǒng)軸流式通風機相比較，具有高效率、高風壓、大風量、性能好、高效區(qū)寬、噪聲低、運行方式多、安裝檢修方便等優(yōu)點。風機的工作原理是：工作時兩級工作輪分別由兩個等容量、等轉(zhuǎn)速、旋轉(zhuǎn)方向相反的電動機驅(qū)動，當氣流通過集流器進入第一個工作輪獲得能量后，再經(jīng)第二級工作輪升壓排出。兩級工作輪互為導(dǎo)葉，第一級后形成的旋轉(zhuǎn)速度，由第二級反向旋轉(zhuǎn)消除并形成單一的軸向流動。

圖4-2-7BDK65系列對旋式主要通風機裝置圖3.反風裝置當?shù)V井在進風井口附近、井筒或井底車場及其附近的進風巷中發(fā)生火災(zāi)、瓦斯和煤塵爆炸時，為了防止事故蔓延，縮小災(zāi)情，以便進行災(zāi)害處理和救護工作，有時需要改變礦井的風流方向?！兑?guī)程》規(guī)定：生產(chǎn)礦井主要通風機必須裝有反風設(shè)施，并能在l0min內(nèi)改變巷道中的風流方向；當風流方向改變后，主要通風機的供給風量不應(yīng)小于正常供風量的40％。每季度應(yīng)至少檢查1次反風設(shè)施，每年應(yīng)進行1次反風演習；當?shù)V井通風系統(tǒng)有較大變化時，應(yīng)進行1次反風演習。（三）礦用通風機的附屬裝置1、風硐2、防爆門反風方法：（1）利用專用反風門和反風道反風。如：離心式主通風機；部分老式軸流式主通風機。（2）調(diào)節(jié)通風機葉片角度反風。如：GAF軸流式主通風機（停機、調(diào)整葉片角度90度）（3）風機反轉(zhuǎn)反風。如：軸流式通風機普遍采用。對旋式主通風機。離心式主通風機利用反風門和旁側(cè)反風道反風圖8-3軸流式主通風機利用反風門與旁側(cè)反風道反風調(diào)節(jié)通風機葉片角度反風圖8-4軸流式通風機的反風裝置a、b—反風門；c—旁側(cè)反風道1、2—電動機圖8-5機械式葉輪調(diào)節(jié)系統(tǒng)1－葉片；2－蝸桿；3－葉柄；4－渦輪；5－小傘齒輪；6－大傘齒輪；7－小齒輪4.擴散器在通風機出口處外接的具有一定長度、斷面逐漸擴大的風道，稱為擴散器。作用：降低出口速壓以提高通風機的靜壓。五、主要通風機的使用及安全要求

為了保證通風機安全可靠的運轉(zhuǎn)，《規(guī)程》中規(guī)定：

1.主要通風機必須安裝在地面；裝有通風機的井口必須封閉嚴密，其外部漏風率在無提升設(shè)備時不得超過5%，有提升設(shè)備時不得超過15%。

2.必須保證主要通風機連續(xù)運轉(zhuǎn)。

3.必須安裝2套同等能力的主要通風機裝置，其中一套作備用，備用通風機必須能在10min內(nèi)開動。在建井期間可安裝1套通風機和1部備用電動機。生產(chǎn)礦井現(xiàn)有的2套不同能力的主要通風機，在滿足生產(chǎn)要求時，可繼續(xù)使用。4.嚴禁采用局部通風機或局部通風機群作為主要通風機使用。5.裝有主要通風機的出風井口應(yīng)安裝防爆門，防爆門每6個月檢查維修1次。

6.新安裝的主要通風機投入使用前，必須進行1次通風機性能測定和試運轉(zhuǎn)工作，以后每5年至少進行1次性能測定。主