第1章 礦內(nèi)空氣

1

安全工程學(xué)院礦井通風(fēng)與安全

MineVentilationandSafety中國礦業(yè)大學(xué)多媒體教學(xué)課件2第1章礦內(nèi)空氣中國礦業(yè)大學(xué)多媒體教學(xué)課件3第1章礦內(nèi)空氣1.1礦內(nèi)空氣成分及其基本性質(zhì)1.2礦內(nèi)空氣的主要物理參數(shù)

1.3礦井氣候4學(xué)習(xí)目標(biāo)、重點(diǎn)與難點(diǎn)學(xué)習(xí)目標(biāo)1、礦內(nèi)空氣的主要成分2、井下常見的有害氣體3、礦內(nèi)空氣的主要物理參數(shù)4、礦井的氣候條件，礦內(nèi)空氣的溫度、濕度，風(fēng)速，礦內(nèi)氣候參數(shù)的測定。重點(diǎn)與難點(diǎn)1、礦內(nèi)空氣主要成分及其性質(zhì)2、井下常見的有害氣體、來源及最高允許濃度

3、礦井的氣候條件（溫度、濕度，風(fēng)速）5第1章礦內(nèi)空氣礦井通風(fēng)的任務(wù)和目的:

連續(xù)供給井下新鮮空氣,供人呼吸,并排除井下有毒有害氣體與礦塵,創(chuàng)造良好的生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境,確保井下人員健康與安全.礦井通風(fēng)系統(tǒng)：通常被稱為礦井的心臟與動脈。礦井通風(fēng)是保障礦井安全的最主要技術(shù)手段之一。6進(jìn)風(fēng)井筒主要通風(fēng)機(jī)回風(fēng)井風(fēng)門調(diào)節(jié)風(fēng)窗回風(fēng)巷進(jìn)風(fēng)巷密閉墻風(fēng)橋工作面輔助通風(fēng)機(jī)簡化的通風(fēng)系統(tǒng)立體圖進(jìn)風(fēng)巷風(fēng)流71.1礦內(nèi)空氣成分及其基本性質(zhì)1.1.1礦內(nèi)空氣的主要成分1.1.2礦內(nèi)空氣中常見的有害氣體□81.1礦內(nèi)空氣成分及其基本性質(zhì)1.1.1礦內(nèi)空氣的主要成分

井下空氣的主要來源是地面空氣。地面空氣是由多種氣體組成的干空氣和水蒸汽組合而成的混合氣體。通常狀況下，干空氣各組分的數(shù)量基本不變。在混合氣體中，水蒸汽的濃度隨地區(qū)和季節(jié)而變化，其平均濃度約為1%；此外還含有塵埃和煙霧等雜質(zhì)。9干空氣主要成分氣體成分按體積計(jì)/%按質(zhì)量計(jì)/%氮?dú)猓∟2）78.1375.71氧氣（O2）20.9023.17二氧化碳（CO2）0.030.05氬氣（Ar）0.930.91其它（水蒸汽、惰性稀有氣體和微量的灰塵與微生物等）0.010.16101.1.1礦內(nèi)空氣的主要成分 地面空氣進(jìn)入礦井以后，由于受到污染，其成分和性質(zhì)要發(fā)生一系列的變化，如氧濃度降低，二氧化碳濃度增加。一般來說，將井巷中經(jīng)過用風(fēng)地點(diǎn)以前、受污染程度較輕的進(jìn)風(fēng)巷道內(nèi)的空氣稱為新鮮空氣（新風(fēng)）；經(jīng)過用風(fēng)地點(diǎn)以后、受污染程度較重的回風(fēng)巷道內(nèi)的空氣，稱為污濁空氣（乏風(fēng)）。礦內(nèi)空氣主要成分除氧氣（O2）、氮?dú)猓∟2）、二氧化碳（CO2）、水蒸汽（H2O）以外，有時還混入一些有害氣體，如瓦斯（CH4）、一氧化碳（CO）、硫化氫（H2S）、二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、氨氣（NH3）、氫氣（H2）和礦塵等。111.1.1礦內(nèi)空氣的主要成分 （1）氧氣（O2）氧氣是維持人體正常生理機(jī)能所需要的氣體。人類在生命活動過程中，必須不斷吸入氧氣，呼出二氧化碳。人體維持正常生命過程所需的氧氣量，取決于人的體質(zhì)、精神狀態(tài)和勞動強(qiáng)度等?？諝庵醒醯臐舛葘θ说慕】涤绊懞艽?。最有利于呼吸的氧濃度為21%左右；當(dāng)空氣中的氧濃度降低時，人體就可能產(chǎn)生不良的生理反應(yīng)，出現(xiàn)種種不舒適的癥狀，嚴(yán)重時可能導(dǎo)致缺氧死亡。12人體需氧量與勞動強(qiáng)度的關(guān)系勞動強(qiáng)度呼吸空氣量/L·min-1氧氣消耗量/L·min-1休息６～１５0.2～0.4輕勞動２０～２５0.6～１.0中度勞動３０～４０1.2～１.6重勞動４０～６０1.8～2.4極重勞動４０～８０2.5～3.013氧濃度（體積）/%主要癥狀17靜止時無影響，工作時能引起喘息和呼吸困難15呼吸及心跳急促，耳鳴目眩，感覺和判斷能力降低，失去勞動能力10～12失去理智，時間稍長有生命危險(xiǎn)6～9失去知覺，呼吸停止，如不及時搶救幾分鐘內(nèi)可能導(dǎo)致死亡當(dāng)空氣中氧濃度降低時，人體就可能產(chǎn)生不良生理反應(yīng)，出現(xiàn)種種不適癥狀，嚴(yán)重時可能導(dǎo)致缺氧死亡。人體缺氧癥狀與空氣中氧濃度的關(guān)系14（1）氧氣（O2）礦內(nèi)空氣中氧濃度降低的主要原因人員呼吸煤巖和其他有機(jī)物的緩慢氧化煤炭自燃瓦斯、煤塵爆炸煤巖和生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的各種有害氣體在井下通風(fēng)不良的地點(diǎn)，如果不經(jīng)檢查而貿(mào)然進(jìn)入，就可能引起人員的缺氧窒息。15《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，采掘工作面的進(jìn)風(fēng)流中氧氣濃度（按體積百分比計(jì)算）不得低于20%。為此，必須對礦井進(jìn)行不斷的通風(fēng)，將適量的新鮮空氣源源不斷地送到井下。這是礦井通風(fēng)最基本的任務(wù)之一。161.1.1礦內(nèi)空氣的主要成分（2）氮?dú)猓∟2）氮?dú)馐菬o色、無味、無臭的惰性氣體，是新鮮空氣中的主要成分，對空氣的相對密度為0.97，它本身無毒、不助燃，也不供呼吸。但空氣中若氮?dú)鉂舛壬?，則勢必造成氧濃度相對降低，從而也可能導(dǎo)致人員的窒息性傷害。正因?yàn)榈獨(dú)鉃槎栊詺怏w，因此又可將其用于井下防滅火和防止瓦斯爆炸。礦井空氣中氮?dú)庵饕獊碓词牵旱孛娲髿狻⒕卤坪蜕锏母癄€，有些煤巖層中也有氮?dú)庥砍觥?71.1.1礦內(nèi)空氣的主要成分 （3）二氧化碳（CO2）二氧化碳是無色，略帶酸臭味的氣體，比重為1.52，是一種較重的氣體，很難與空氣均勻混合，故常積存在巷道的底部，在靜止的空氣中有明顯的分界。二氧化碳不助然也不能供人呼吸，易溶于水，生成碳酸，使水溶液成弱酸性，對眼、鼻、喉粘膜有刺激作用。在新鮮空氣中含有微量的二氧化碳對人體是無害的，但如果空氣中完全不含有二氧化碳，則人體的正常呼吸功能就不能維持。18二氧化碳對人呼吸的影響在搶救遇難者進(jìn)行人工輸氧時，往往要在氧氣中加入5%的二氧化碳，以刺激遇難者的呼吸機(jī)能。當(dāng)空氣中二氧化碳的濃度過高時，也將使空氣中的氧濃度相對降低，輕則使人呼吸加快，呼吸量增加，嚴(yán)重時也可能造成人員中毒或窒息。（3）二氧化碳（CO2）191-3二氧化碳中毒癥狀與濃度的關(guān)系二氧化碳濃度（體積）/%主要癥狀1呼吸加深，但對工作效率無明顯影響3呼吸急促，心跳加快，頭痛，人體很快疲勞5呼吸困難，頭痛，惡心，嘔吐，耳鳴6嚴(yán)重喘息，極度虛弱無力7～9動作不直協(xié)調(diào)，大約十分鐘可發(fā)生昏迷9～11數(shù)分鐘內(nèi)可導(dǎo)致死亡20礦井空氣中二氧化碳的主要來源煤和有機(jī)物的氧化；人員呼吸；碳酸性巖石分解；炸藥爆破；煤炭自然；瓦斯、煤塵爆炸等。此外，有的煤層和巖層中也能長期過續(xù)地放出二氧化碳，有的甚至能與煤巖粉一起突然大量噴出，給礦井帶來極大的危害。（3）二氧化碳（CO2）21《規(guī)程》規(guī)定采掘工作面的進(jìn)風(fēng)流中，CO2不超過0.5%。采區(qū)回風(fēng)巷和采掘工作面回風(fēng)巷回風(fēng)流中二氧化碳濃度達(dá)到1.5%時，必須停止工作，撤出人員，查明原因，制定措施，進(jìn)行處理?？偦仫L(fēng)巷或一翼回風(fēng)巷中，二氧化碳超過0.75%時，必須查明原因，進(jìn)行處理。（3）二氧化碳（CO2）221.1礦內(nèi)空氣成分及其基本性質(zhì)1.1.2礦內(nèi)空氣中常見的有害氣體礦井常見的有害氣體有一氧化碳、硫化氫、二氧化氮、二氧化硫、氨氣、瓦斯等。下面分別介紹。231.1.2礦內(nèi)空氣中常見的有害氣體（1）一氧化碳（CO）CO是一種無色、無味、無臭的氣體，相對對密度為0.97,微溶于水,能與空氣均勻地混合。CO能燃燒，濃度在13～75%時有爆炸的危險(xiǎn)；CO與人體血液中血紅素的親合力比氧大150～300倍（血紅素是人體血液中攜帶氧氣和排出二氧化碳的細(xì)胞）。一旦CO進(jìn)入人體后，首先就與血液中的血紅素相結(jié)合，因而減少了血紅素與氧結(jié)合的機(jī)會，使血紅素失去輸氧的功能，從而造成人體血液“窒息”。24一氧化碳中毒癥狀與濃度的關(guān)系CO濃度（體積）/%主要癥狀0.022～3小時內(nèi)可能引起輕微頭痛0.0840分鐘內(nèi)出現(xiàn)頭痛,眩暈和惡心。2小時內(nèi)發(fā)生體溫和血壓下降，脈搏微弱，出冷汗，可能出現(xiàn)昏迷。0.325～10分鐘內(nèi)出現(xiàn)頭痛，眩暈。半小時內(nèi)可能出現(xiàn)昏迷并有死亡危險(xiǎn)。1.28幾分鐘內(nèi)出現(xiàn)昏迷和死亡。25（1）一氧化碳（CO）礦內(nèi)CO的來源與允許濃度空氣中一氧化碳的主要來源有：礦內(nèi)爆破作業(yè)、煤炭自燃及發(fā)生火災(zāi)或煤塵、瓦斯爆炸時都能產(chǎn)生一氧化碳《規(guī)程》規(guī)定:礦內(nèi)空氣中CO濃度不得超過0.0024%。261.1.2礦內(nèi)空氣中常見的有害氣體（2）硫化氫（H2S）硫化氫無色、微甜、有濃烈的臭雞蛋味，當(dāng)空氣中濃度達(dá)到0.0001%即可嗅到，但當(dāng)濃度較高時，因嗅覺神經(jīng)中毒麻痹，反而嗅不到。硫化氫對空氣的相對密度為1.19，易溶于水，在常溫、常壓下一個體積的水可溶解2.5個體積的硫化氫，所以它可能積存于舊巷的積水中。硫化氫能燃燒，空氣中硫化氫濃度為4.3%～45.5%時有爆炸危險(xiǎn)。硫化氫有劇毒，有強(qiáng)烈的刺激作用，不但能引起鼻炎、氣管炎和肺水腫；而且還能阻礙生物的氧化過程，使人體缺氧。當(dāng)空氣中硫化氫濃度較低時主要以腐蝕刺激作用為主；濃度較高時能引起人體迅速昏迷或死亡，腐蝕刺激作用往往不明顯。硫化氫中毒癥狀與濃度的關(guān)系如表1-1-5所示。27H2S中毒癥狀與濃度的關(guān)系硫化氫濃度/%主要癥狀0.0025～0.003有強(qiáng)烈臭味0.005～0.011～2h內(nèi)出現(xiàn)眼及呼吸道刺激癥狀,臭味“減弱”或“消失”0.015～0.02出現(xiàn)惡心，嘔吐，頭暈，四肢無力，反應(yīng)遲鈍。眼和呼吸道有強(qiáng)烈刺激癥狀0.035～0.0450.5～1h內(nèi)出現(xiàn)嚴(yán)重中毒,可發(fā)生肺炎、支氣管炎及肺水腫，有死亡危險(xiǎn)。0.06～0.07很快昏迷，短時間內(nèi)死亡。28井下H2S的來源與允許濃度井下空氣中H2S的主要來源：有機(jī)物腐爛；含硫礦物的水解；礦物氧化和燃燒；從老空區(qū)和廢舊巷道積水中放出；我國有些礦區(qū)煤層中也有硫化氫涌出?！兑?guī)程》規(guī)定：井下空氣中H2S含量不得超過0.00066%。29

2003年12月23日22時左右，重慶市開縣高橋鎮(zhèn)的川東北氣礦16H井發(fā)生特大井噴事故，造成243人死亡。3031（3）二氧化氮（NO2）二氧化氮是一種褐紅色的氣體,有強(qiáng)烈的刺激氣味,相對密度為1.59,易溶于水.二氧化氮溶于水后生成腐蝕性很強(qiáng)的硝酸,對眼睛、呼吸道粘膜和肺部組織有強(qiáng)烈的刺激及腐蝕作用，嚴(yán)重時可引起肺水腫。二氧化氮中毒有潛伏期，有的在嚴(yán)重中毒時尚無明顯感覺，還可堅(jiān)持工作。但經(jīng)過6～24小時后發(fā)作，中毒者指頭出現(xiàn)黃色斑點(diǎn)，并出現(xiàn)嚴(yán)重的咳嗽、頭痛、嘔吐甚至死亡。二氧化氮中毒癥狀與濃度的關(guān)系如表1-1-6所示。32二氧化氮中毒癥狀與濃度的關(guān)系二氧化氮（體積）/%主要癥狀0.0042～4小時內(nèi)可出現(xiàn)咳嗽癥狀。0.006短時間內(nèi)感到喉嚨刺激，咳嗽，胸疼。0.01短時間內(nèi)出現(xiàn)嚴(yán)重中毒癥狀，神經(jīng)麻痹，嚴(yán)懲咳嗽，惡心，嘔吐。0.025短時間內(nèi)可能出現(xiàn)死亡。33（3）二氧化氮（NO2）二氧化氮的來源與允許濃度礦內(nèi)空氣中二氧化氮的主要來源：井下爆破工作?！兑?guī)程》規(guī)定，氮氧化合物不得超過0.00025%。34（4）二氧化硫（SO2）二氧化硫?yàn)闊o色氣體，具有強(qiáng)烈的硫磺氣味及酸味，對空氣的相對密度為1.4337，易積聚在巷道底部，易溶于水。二氧化硫與水后生成硫酸,對呼吸器官有腐蝕作用,使用喉嚨和支氣管發(fā)炎,呼吸麻痹,嚴(yán)重時引起肺病水腫,當(dāng)空氣中含二氧化硫?yàn)?.0005%時,嗅覺器官能聞到刺激味。0.002%時,有強(qiáng)烈的刺激,可引起頭痛和喉痛。0.05%時，引起急性支氣管炎和肺水腫，短期間內(nèi)即死亡。35（4）二氧化硫（SO2）二氧化硫的來源與允許濃度礦內(nèi)含硫礦物氧化、燃燒及在含硫礦物中爆破都會產(chǎn)生二氧化硫，有時含硫礦層也涌出二氧化硫?！兑?guī)程》規(guī)定礦內(nèi)空氣中二氧化硫最高容許濃度為0.0005%。36（5）氨氣（NH3）氨氣為無色、有劇毒的氣體，對空氣的相對密度為0.59，易溶于水，對人體有毒害作用《規(guī)程》規(guī)定，礦內(nèi)最大容許濃度為0.004%(3mg/m3)。但當(dāng)其濃度達(dá)到0.0l%時就可嗅到其特殊臭味。氨氣主要在礦內(nèi)發(fā)生火災(zāi)或爆炸事故時產(chǎn)生。37（6）瓦斯（CH4）瓦斯的主要成分是甲烷（CH4），甲烷是一種無色、無味、無臭的氣體，對空氣的相對密度為0.55，難溶于水，擴(kuò)散性較空氣高1.6倍。雖然無毒，但當(dāng)濃度較高時，會引起窒息。不助燃，但在空氣中具有一定濃度（5~16%）并遇到高溫（650～750℃）時能引起爆炸?！兑?guī)程》規(guī)定，工作面進(jìn)風(fēng)流中CH4的濃度不能大于0.5%，采掘工作面和采區(qū)的回風(fēng)流中CH4的濃度不能大于1.0%，礦井和一翼的總回風(fēng)流中，CH4最高容許濃度為0.75%。WHY381.1.2礦內(nèi)空氣中常見的有害氣體（7）氫氣（H2）氫氣無色無味，具有爆炸性，在礦井火災(zāi)或爆炸事故中和井下充電硐室均會產(chǎn)生，其最高容許濃度為0.5%。391.1.2礦內(nèi)空氣中常見的有害氣體（8）其它有害物質(zhì)礦內(nèi)空氣除了上述有害氣體外，還含有其他一些有害物質(zhì)，如在采掘生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的煤和巖石的細(xì)微顆粒(統(tǒng)稱為礦塵)。礦塵對礦內(nèi)空氣的污染不容忽視，它對礦井生產(chǎn)和人體都有嚴(yán)重危害。煤塵能引起爆炸，粉塵特別是呼吸性粉塵能引起礦工塵肺病。因此《規(guī)程》對作業(yè)場所空氣中粉塵（總粉塵、呼吸性粉塵）濃度作了如表1-1-7的規(guī)定。40作業(yè)場所空氣中粉塵濃度標(biāo)準(zhǔn)粉塵中游離SiO2含量（%）最高允許濃度/mg/m3總粉塵呼吸性粉塵＜10103.510～＜502150～＜8020.5≥8020.3411.2礦內(nèi)空氣的主要物理參數(shù)1.2.1密度1.2.2比容1.2.3粘度1.2.4比熱□421.2礦內(nèi)空氣的主要物理參數(shù)1.2.1密度單位體積空氣所具有的質(zhì)量稱為空氣的密度，用符號ρ表示?？諝饪梢钥醋魇蔷|(zhì)氣體，故：式中M——空氣的質(zhì)量，kg；

V——空氣的體積，m3

；

ρ——空氣的密度，kg／m3；一般地說，當(dāng)空氣的溫度和壓力改變時，其體積會發(fā)生變化。所以空氣的密度是隨溫度、壓力而變化的，從而可以得出空氣的密度是空間點(diǎn)坐標(biāo)和時間的函數(shù)。如在大氣壓P0為101325Pa、氣溫為0℃(273．15K)時，干空氣的密度ρ0為1．293kg／m3。43濕空氣的密度是1m3空氣中所含干空氣質(zhì)量和水蒸氣質(zhì)量之和：式中—1m3濕空氣中干空氣的質(zhì)量，kg；

—1m3濕空氣中水蒸氣的質(zhì)量，kg1.2.1密度44由氣體狀態(tài)方程和道爾頓分壓定律可以得出濕空氣的密度計(jì)算公式：式中P—空氣的壓力，Pa；

t—空氣的溫度，℃；

Ps—溫度t時飽和水蒸氣的分壓，Pa；

—相對濕度，用％數(shù)表示。451.2礦內(nèi)空氣的主要物理參數(shù)1.2.2比體積空氣的比體積是指單位質(zhì)量空氣所占有的體積，用符號(m3/kg)表示，比容和密度互為倒數(shù)，它們是一個狀態(tài)參數(shù)的兩種表達(dá)方式。則：在礦井通風(fēng)中，空氣流經(jīng)復(fù)雜的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)時，其溫度和壓力將會發(fā)生一系列的變化，這些變化都將引起空氣密度的變化，在不同的礦井這種變化的規(guī)律是不同的。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)考慮什么情況下可以忽略密度的這種變化，而在什么條件下又是不可忽略的。461.2礦內(nèi)空氣的主要物理參數(shù)1.2.3粘度當(dāng)流體層間發(fā)生相對運(yùn)動時，在流體內(nèi)部兩個流體層的接觸面上，便產(chǎn)生粘性阻力（內(nèi)摩擦力）以便阻止相對運(yùn)動，流體具有的這一性質(zhì)，稱作流體的粘性。例如，空氣在管道內(nèi)以速度u作層流流動時，管壁附近的流速較小，向管道軸線方向流速逐漸增大，如同把管內(nèi)的空氣分成若干薄層。47當(dāng)流體層間發(fā)生相對運(yùn)動時，在流體內(nèi)部兩個流體層的接觸面上，便產(chǎn)生粘性阻力(內(nèi)摩擦力)以阻止相對運(yùn)動，流體具有的這一性質(zhì)，稱作流體的粘性。由牛頓內(nèi)摩擦定律得：式中F--內(nèi)摩擦力，N；

S--流層之間的接觸面積，m2；

--動力粘度(或稱絕對粘度)，Pa.s。48當(dāng)流體處于靜止?fàn)顟B(tài)或流層間無相對運(yùn)動時，du／dy=0，則F=0。礦井通風(fēng)中常用運(yùn)動粘度，用符號(m2／s)表示：式中ρ——?dú)怏w的密度，kg/m3流體粘度隨溫度和壓強(qiáng)而變化，由于分子結(jié)構(gòu)及分子運(yùn)動機(jī)理的不同，液體和氣體的變化規(guī)律是截然相反的?？諝夂退恼扯入S溫度的變化規(guī)律如圖所示?？諝馀c水的粘性隨溫度的變化49在實(shí)際應(yīng)用中，壓力對流體的粘性影響很小，可以忽略。在考慮流體的可壓縮性時常采用動力粘度μ而不用運(yùn)動粘度。流體名稱動力粘度運(yùn)動粘度空氣1.808×10-51.501×10-5氮?dú)?N2)1.76×10-51.41×10-5氧氣(O2)2.04×10-51.43×10-5甲烷(CH4)1.08×10-51.52×10-5水1.005×10-31.007×10-6501.2.4比熱為了計(jì)算熱力過程的熱交換量，必須知道單位數(shù)量氣體的熱容量或比熱。單位物量的氣體，升高或降低絕對溫度1K時所吸收或放出的熱量稱為比熱。定義式為，kJ/（kg?K）比熱的單位取決于熱量單位和物量單位。表示物量的單位不同，比熱容的單位也不同。通常采用的物量單位：質(zhì)量(kg)、標(biāo)準(zhǔn)容積(Nm3)和千摩爾(kmo1)。因此，相應(yīng)的就有質(zhì)量比熱、容積比熱和摩爾比熱之分。51空氣的比熱比熱溫度-10℃0℃15℃30℃80℃等容比熱

0.70760.71180.71180.71590.7201等壓比熱

0.99651.00061.00061.00061.0009521.3礦井氣候礦井氣候是指礦井空氣的溫度、濕度和風(fēng)速這三個參數(shù)的綜合作用狀態(tài)。這三個參數(shù)的不同組合，便構(gòu)成了不同的礦井氣候條件。礦井氣候條件對井下作業(yè)人員的身體健康和勞動安全有重要的影響?！?31.3礦井氣候1.3.1礦內(nèi)空氣的溫度1.3.2礦內(nèi)空氣的濕度1.3.3風(fēng)速1.3.4礦內(nèi)氣候參數(shù)的測定□541.3礦井氣候1.3.1礦內(nèi)空氣的溫度溫度是氣體狀態(tài)的基本參數(shù)之一。礦內(nèi)空氣溫度是影響礦內(nèi)氣候條件的重要因素。氣溫過高或過低，對人體都有不良的影響。最適宜的礦內(nèi)空氣溫度是15～20℃。絕對溫標(biāo)（開氏溫標(biāo)），單位為K；攝氏溫標(biāo)t，單位為℃。

t=T-273.15≈T-273（1-3-1）55（1）影響礦內(nèi)空氣溫度的主要因素1）巖石溫度

礦內(nèi)空氣的溫度與巖石溫度直接相關(guān)。巖層溫度分為三帶：變溫帶——隨地面氣溫的變化而變化的地帶。夏季巖層從空氣中吸熱而使地溫升高，冬季則相反；恒溫帶——地表下地溫常年不變的地帶。恒溫帶的深度一般為20～30米，恒溫帶的溫度則接近于當(dāng)?shù)氐哪昶骄鶜鉁兀?6（1）影響礦內(nèi)空氣溫度的主要因素增溫帶——恒溫帶以下地帶。隨深度的增加成正比增加，不同深度處的巖層溫度可按式計(jì)算：t＝t0+G(Z－Z0)

（1-3-2）式中t0－恒溫帶處巖層的溫度，℃；G－地溫梯度，即巖層溫度隨深度變化率，℃/m，常用百米地溫梯度，即℃/100m；Z－巖層的深度，m；Z0－恒溫帶的深度，m。57（1）影響礦內(nèi)空氣溫度的主要因素2）空氣的壓縮與膨脹

一般垂深每增加100m，其溫度升高1℃；相反，空氣向上流動時，則又因膨脹而降溫，平均每升高100m，溫度下降0.8～0.9℃。3）氧化生熱礦井內(nèi)的有機(jī)礦物、坑木、充填材料、油垢、布料等都能氧化發(fā)熱。例如，經(jīng)氧化生成2g二氧化碳時，可使1m3空氣升溫14.5℃。在煤層中的采掘巷道，暴露煤面氧化產(chǎn)生的熱量較大，故回采工作面一般是通風(fēng)系統(tǒng)中溫度最高的區(qū)段。58（1）影響礦內(nèi)空氣溫度的主要因素4）水分蒸發(fā)水分蒸發(fā)時從空氣中吸收熱量，使空氣溫度降低。每蒸發(fā)1g水可吸收2.45kJ(0.585kcal)的熱量，能使1m3空氣降溫1.9℃，可見水的蒸發(fā)對降溫起著重要的作用。5）通風(fēng)強(qiáng)度溫度較低的空氣流經(jīng)巷道或工作面時，能夠吸收熱量，供風(fēng)量越大，吸收熱量越多。因此，加大通風(fēng)強(qiáng)度是降低礦井溫度的主要措施之一。59（1）影響礦內(nèi)空氣溫度的主要因素6）地面空氣溫度的變化地面氣溫對井下氣溫有直接影響，尤其是較淺的礦井，礦內(nèi)空氣溫度受地面氣溫的影響更為顯著。7）地下水的作用礦井地層中如果有高溫?zé)崛?，或有熱水涌出時，能使地溫升高，相反，若地下水活動強(qiáng)烈，則地溫降低。8）其它因素如機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)以及人體散熱等都對井下氣溫有一定影響。特別是隨著機(jī)械化程度的不斷提高，機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的熱量不能忽視。60（2）井下空氣溫度變化規(guī)律《規(guī)程》規(guī)定，井下采掘工作面的氣溫不得超過26℃，機(jī)電硐室內(nèi)的氣溫不得超過30℃；冬季總進(jìn)風(fēng)的氣溫必須在2℃以上，除機(jī)電硐室外在井下風(fēng)流的氣溫允許在2~26℃的范圍變化。井下氣溫小于2℃或大于26℃時，就得采取加熱或降溫的措施。在一般情況下，井下氣溫在上述范圍內(nèi)變化，大致有以下規(guī)律性：61（2）井下空氣溫度變化規(guī)律在進(jìn)風(fēng)路線上礦內(nèi)空氣的溫度與地面氣溫相比，有冬暖夏涼的現(xiàn)象?；夭晒ぷ髅娴臍鉁卦谡麄€風(fēng)流路線上，一般是最高的區(qū)段。在回風(fēng)路線上，因通風(fēng)強(qiáng)度較大，水分蒸發(fā)吸熱，氣流向上流動而膨脹降溫，使氣溫略有下降，但基本上常年變化不大621.3.2礦內(nèi)空氣的濕度1、濕度的表示方式礦內(nèi)空氣濕度是指礦內(nèi)空氣中所含水蒸汽量。絕對濕度——指每1m3或1kg的濕空氣中所含水蒸汽量的克數(shù)。相對濕度——指濕空氣中實(shí)際含有水蒸汽量與同溫度下的飽和水蒸汽量之比的百分?jǐn)?shù)。式中ρw——空氣中所含水蒸汽量(即絕對濕度)，g/m3；

ρs——在同一溫度下空氣中的飽和水蒸汽量，g/m3?？諝庵酗柡退羝康拇笮∪Q于空氣的溫度。含濕量在含有1kg干空氣的濕空氣中，所挾帶的水蒸汽質(zhì)量，稱為濕空氣的含濕量（d）。631.3.2礦內(nèi)空氣的濕度2、影響濕度的因素(1)地面濕度隨季節(jié)變化較大，陰雨季節(jié)濕度較大，夏季相對濕度較低，但氣溫較高，冬季相對濕度較大，但氣溫較低，絕對濕度并不太高。地面濕度除受季節(jié)影響外，還與地理位置有關(guān)，我國濕度分布，沿海地區(qū)較高(平均為70～80%)，向內(nèi)陸逐漸降低，西北地區(qū)達(dá)最低值(平均為30～40%)。(2)當(dāng)?shù)V井涌水量較大或滴水較多，由于水珠易于蒸發(fā)，則井下比較潮濕，一般金屬礦山井下濕度在80~90%左右。在鹽礦，涌水較小，且鹽類吸濕性較強(qiáng)，相對濕度一般為15～25%。643、礦內(nèi)空氣濕度的變化規(guī)律進(jìn)風(fēng)線路有可能出現(xiàn)冬干夏濕的現(xiàn)象,進(jìn)風(fēng)井巷有淋水的情況除外。在采掘工作面和回風(fēng)線路上，氣溫長年不變，濕度也長年不變，一般都接近100％，隨著礦井排出的污風(fēng)，每晝夜可從礦井內(nèi)帶走數(shù)噸甚至上百噸的地下水?！?51.3礦井氣候1.3.3風(fēng)速1、井巷斷面上的風(fēng)速分布在礦井通風(fēng)中，空氣流速簡稱為風(fēng)速。井巷中某點(diǎn)在水平方向的瞬時速度隨時間的變化在某一平均值的上下波動。采用時均風(fēng)速后，井巷中空氣的流動一般可視為定常流(穩(wěn)定流)。66紊流中的速度分布67巷道斷面等風(fēng)速線分布68巷道斷面等風(fēng)速線分布69由于空氣的粘性和井巷壁面摩擦影響，井巷斷面上風(fēng)速分布是不均勻的。在貼近壁面處仍存在層流運(yùn)動薄層，即層流層。其厚度δ隨Re增加而變薄，它的存在對流動阻力、傳熱和傳質(zhì)過程有較大影響。在層流邊層以外，從巷壁向巷道軸心方向，風(fēng)速逐漸增大，呈拋物線分布,井巷斷面的平均風(fēng)速v為：（1-3-8）式中S為斷面積，即為通過斷面S上的風(fēng)量Q，則701.3.3風(fēng)速2、風(fēng)速對礦內(nèi)氣候的影響風(fēng)速顯著地影響者礦內(nèi)對流散熱。當(dāng)風(fēng)流溫度低于礦內(nèi)環(huán)境溫度時，流速越大，散熱量越多。當(dāng)風(fēng)流溫度高于礦內(nèi)環(huán)境溫度時，礦井反而從風(fēng)流中得到對流熱，此時風(fēng)速越大，礦內(nèi)環(huán)境得到的對流熱越多。711.3.4礦內(nèi)氣候參數(shù)的測定1、溫度和濕度的測定通常，是用干濕球溫度計(jì)測算空氣溫度和濕度的。干球溫度td可以直接通過干球溫度計(jì)讀出，反應(yīng)空氣的實(shí)際溫度。濕球溫度計(jì)的讀數(shù)，實(shí)際上反映了濕紗布中水的溫度。穩(wěn)定條件下的讀數(shù)才稱之為濕球溫度tw。72圖1-3-4干濕球溫度計(jì)圖1-3-5風(fēng)扇濕度計(jì)

73測算空氣濕度時，先用儀表測出相對濕度，再算出絕對濕度。構(gòu)造簡單的常用儀表是風(fēng)扇濕度計(jì)，它是由干球溫度計(jì)和濕球溫度計(jì)組成，用自帶的發(fā)條轉(zhuǎn)動小風(fēng)扇。測量時，從兩支溫度計(jì)上分別讀出空氣的干溫度td(℃)和濕溫度tw(℃)根據(jù)實(shí)測的td和td-tw兩個數(shù)值在表1-10中查出空氣的相對濕度φ值；又根據(jù)td在表1-11中查出飽和絕對濕度的近似值（g/m3），再根據(jù)式算（1-13）出絕對濕度值（g/m3）。74例如，測得某礦總進(jìn)風(fēng)量為4000m3/min，其干溫度的平均值td=22℃，濕溫度的平均值tw=21℃，求其相對濕度和絕對濕度。解：查表1-10得其相對濕度φ=91%，又根據(jù)td值查表1-11得出飽和絕對濕度19.3g/m3，故其絕對濕度約為91%×19.3=17.56g/m3。752、風(fēng)速的測定測量巷道中任一斷面上各點(diǎn)風(fēng)速的平均值，常用風(fēng)速儀（又名風(fēng)表）測得。只要測出巷道斷面上各點(diǎn)風(fēng)速的平均值，就可算得風(fēng)量。風(fēng)量是通風(fēng)管理中經(jīng)常性監(jiān)測項(xiàng)目之一。76礦內(nèi)常用的風(fēng)表按迎風(fēng)轉(zhuǎn)動部件的形式大致分為葉式和杯式兩種。葉式風(fēng)表轉(zhuǎn)輪由8塊鋁質(zhì)葉片組成，葉式風(fēng)表其中的一種用于測量0.5～10m/s的中等風(fēng)速，一種用于測量0.3～0.5m/s的低風(fēng)速。77杯式風(fēng)表的轉(zhuǎn)輪由4個杯狀鋁勺組成，能被風(fēng)流吹轉(zhuǎn)。杯式風(fēng)表適用于測量5～25m/s的較高風(fēng)速，它的慣性和機(jī)械強(qiáng)度較大，開始轉(zhuǎn)動的最低風(fēng)速為1.0～1.5m/s