礦井通風(fēng)(第1章)

2024/1/7礦井通風(fēng)學(xué)1礦井通風(fēng)學(xué)

機(jī)械工業(yè)出版社2024/1/7礦井通風(fēng)學(xué)2高等教育平安科學(xué)與工程類系列規(guī)劃教材

礦山平安工程系列規(guī)劃教材礦井通風(fēng)學(xué)[主編]：王文才[參編]：劉樹新，漆旺生，楊奪，劉業(yè)嬌機(jī)械工業(yè)出版社，2023.12024/1/7礦井通風(fēng)學(xué)3前

言

礦井通風(fēng)——依靠機(jī)械或自然風(fēng)壓將定量的新鮮空氣沿著既定的通風(fēng)路線連續(xù)不斷地輸送到井下。

2024/1/7礦井通風(fēng)學(xué)4前

言

礦井通風(fēng)——依靠機(jī)械或自然風(fēng)壓將定量的新鮮空氣沿著既定的通風(fēng)路線連續(xù)不斷地輸送到井下。

一是滿足用風(fēng)地點的需要；

生存二是稀釋并排出有毒、有害氣體和粉塵等；

健康三是調(diào)節(jié)礦內(nèi)小氣候。效率2024/1/7礦井通風(fēng)學(xué)5目錄第1章礦井空氣第2章礦井空氣流動的根本理論第3章礦井通風(fēng)阻力第4章礦井通風(fēng)動力第5章礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中風(fēng)量的自然分配2024/1/7礦井通風(fēng)學(xué)6目錄第6章

礦井風(fēng)量按需調(diào)節(jié)第7章

礦井通風(fēng)系統(tǒng)第8章

掘進(jìn)通風(fēng)第9章

礦井通風(fēng)設(shè)計第10章

礦井空氣調(diào)節(jié)2024/1/7礦井通風(fēng)學(xué)7第1章礦井空氣1.1礦井空氣成分1.2礦井空氣狀態(tài)及其物理性質(zhì)1.3礦井空氣物理性質(zhì)2024/1/7礦井通風(fēng)學(xué)81.1礦井空氣成分地面空氣及其進(jìn)入井下后的變化地面空氣——干空氣(不含水蒸氣的空氣)，其氧氣20.96%

氮氣79%

二氧化碳0.04%濕空氣(含有水蒸氣的空氣)2024/1/7礦井通風(fēng)學(xué)91.1礦井空氣成分地面空氣及其進(jìn)入井下后的變化礦井空氣(地面空氣從井筒進(jìn)入井下)——(1)混入了有害氣體和礦塵(2)氧氣濃度降低(3)空氣溫度、濕度等狀態(tài)參數(shù)發(fā)生了變化2024/1/7礦井通風(fēng)學(xué)101.1礦井空氣成分地面空氣及其進(jìn)入井下后的變化礦井空氣(地面空氣從井筒進(jìn)入井下)——新風(fēng)(新鮮空氣)用風(fēng)地點以前的風(fēng)流

即進(jìn)風(fēng)流污風(fēng)或乏風(fēng)(污濁空氣)用風(fēng)地點以后的風(fēng)流

即回風(fēng)流2024/1/7礦井通風(fēng)學(xué)111.1礦井空氣成分礦井空氣的主要成分及其根本性質(zhì)(1)O2(2)N2(3)CO2對人體呼吸有刺激作用2024/1/7礦井通風(fēng)學(xué)121.1礦井空氣成分礦井空氣中的有害成分及其根本性質(zhì)(1)CO(2)CH4(3)NO2(4)SO2(5)H2S(6)NH3(8)氡氣(9)礦塵2024/1/7礦井通風(fēng)學(xué)131.1礦井空氣成分礦井空氣主要成分及有害成分平安標(biāo)準(zhǔn)(1)礦井空氣主要成分平安標(biāo)準(zhǔn)采掘面進(jìn)風(fēng)流O2≥20%；風(fēng)量≥4m3/(人·min)采掘面進(jìn)風(fēng)流CO2≤0.5%；采區(qū)、采掘面回風(fēng)巷風(fēng)流中CO2≤1.5%礦井總回風(fēng)巷或一翼回風(fēng)巷中CO2≤0.75%。2024/1/7礦井通風(fēng)學(xué)141.1礦井空氣成分礦井空氣主要成分及有害成分平安標(biāo)準(zhǔn)(2)礦井空氣中有害氣體平安標(biāo)準(zhǔn)有害氣體名稱符號最高允許濃度（%）甲烷CH4采掘面進(jìn)風(fēng)流中為0.5采區(qū)、采掘面回風(fēng)巷風(fēng)流中為1.0礦井或一翼總回風(fēng)巷風(fēng)流中為0.75一氧化碳CO0.0024氧化氮(換算成NO2)NO20.00025二氧化硫SO20.0005硫化氫H2S0.00066氨NH30.004氫氣H20.52024/1/7礦井通風(fēng)學(xué)151.1礦井空氣成分礦井空氣主要成分及有害成分平安標(biāo)準(zhǔn)(3)礦井空氣中礦塵平安標(biāo)準(zhǔn)粉塵中游離SiO2含量/%最高允許濃度/mg·m-3總粉塵呼吸性粉塵＜10103.510～＜502150～＜8020.5≥8020.32024/1/7礦井通風(fēng)學(xué)161.1礦井空氣成分礦井空氣主要成分及有害成分平安標(biāo)準(zhǔn)(4)礦井空氣中氡的平安標(biāo)準(zhǔn)平衡當(dāng)量氡濃度的限值為1500Bq/m3〔Bq—貝可，是放射性活度計量單位，1Bq等于每秒發(fā)生一次衰變)2024/1/7礦井通風(fēng)學(xué)171.2礦井空氣狀態(tài)及其物理性質(zhì)1.2.1礦井空氣狀態(tài)參數(shù)及根本定律1．礦井空氣狀態(tài)參數(shù)干空氣狀態(tài)參數(shù)——溫度、壓力和密度水蒸氣狀態(tài)參數(shù)——溫度、壓力和密度礦井空氣(即濕空氣)狀態(tài)參數(shù)——溫度、壓力和密度2024/1/7礦井通風(fēng)學(xué)181.2礦井空氣狀態(tài)及其物理性質(zhì)1.2.1礦井空氣狀態(tài)參數(shù)及根本定律2．礦井空氣根本定律(1)氣體狀態(tài)方程→

M0—氣體摩爾質(zhì)量,kg/mol。2024/1/7礦井通風(fēng)學(xué)191.2礦井空氣狀態(tài)及其物理性質(zhì)1.2.1礦井空氣狀態(tài)參數(shù)及根本定律2．礦井空氣根本定律(2)道爾頓分壓定律理想氣體混合物的總壓力為各組元氣體分壓力之和。2024/1/7礦井通風(fēng)學(xué)201.2礦井空氣狀態(tài)及其物理性質(zhì)空氣的溫度及其測定熱力學(xué)溫標(biāo)、攝氏溫標(biāo)和華氏溫標(biāo)。濕空氣的溫度稱為干球溫度。水銀溫度計測定的是攝氏溫度值。2024/1/7礦井通風(fēng)學(xué)211.2礦井空氣狀態(tài)及其物理性質(zhì)空氣的濕度及其測定1．絕對濕度飽和絕對濕度飽和水蒸氣分壓2024/1/7礦井通風(fēng)學(xué)221.2礦井空氣狀態(tài)及其物理性質(zhì)空氣的濕度及其測定2．相對濕度

=1時的溫度稱為露點2024/1/7礦井通風(fēng)學(xué)231.2礦井空氣狀態(tài)及其物理性質(zhì)空氣的濕度及其測定2．相對濕度

→因為

2024/1/7礦井通風(fēng)學(xué)241.2礦井空氣狀態(tài)及其物理性質(zhì)空氣的濕度及其測定3．含濕量

2024/1/7礦井通風(fēng)學(xué)251.2礦井空氣狀態(tài)及其物理性質(zhì)空氣的濕度及其測定3．含濕量

→因水蒸氣Pa=φPs

,干空氣P-φPs

,據(jù)氣體方程

2024/1/7礦井通風(fēng)學(xué)261.2礦井空氣狀態(tài)及其物理性質(zhì)空氣的濕度及其測定4．井下空氣濕度的變化規(guī)律

2024/1/7礦井通風(fēng)學(xué)271.2礦井空氣狀態(tài)及其物理性質(zhì)空氣的濕度及其測定5．空氣濕度的測定1-干球溫度計；2-濕球溫度計；3-濕棉紗布；4、5-雙層金屬保護(hù)管；6-通風(fēng)器；7-風(fēng)管

風(fēng)扇濕度計→2024/1/7礦井通風(fēng)學(xué)281.2礦井空氣狀態(tài)及其物理性質(zhì)空氣的壓力及其測定1.靜壓(1)絕對靜壓2024/1/7礦井通風(fēng)學(xué)291.2礦井空氣狀態(tài)及其物理性質(zhì)空氣的壓力及其測定1.靜壓(1)絕對靜壓地表大氣中的絕對靜壓叫大氣壓力,它服從玻耳茲曼分布規(guī)律。假設(shè)Pc為海平面處大氣壓,那么2024/1/7礦井通風(fēng)學(xué)301.2礦井空氣狀態(tài)及其物理性質(zhì)空氣的壓力及其測定1.靜壓(2)相對靜壓2024/1/7礦井通風(fēng)學(xué)311.2礦井空氣狀態(tài)及其物理性質(zhì)空氣的壓力及其測定2.位壓(1)重力位能

m1gZ12024/1/7礦井通風(fēng)學(xué)321.2礦井空氣狀態(tài)及其物理性質(zhì)空氣的壓力及其測定2.位壓(2)位壓單位體積流體相對于水平基準(zhǔn)面所具有的重力位能，稱為位壓。它是一種潛在能量，不能單獨對外呈現(xiàn)壓力效應(yīng)，只按照能量守恒定律與空氣靜壓相互轉(zhuǎn)化。2024/1/7礦井通風(fēng)學(xué)331.2礦井空氣狀態(tài)及其物理性質(zhì)空氣的壓力及其測定2.位壓(2)位壓2024/1/7礦井通風(fēng)學(xué)341.2礦井空氣狀態(tài)及其物理性質(zhì)空氣的壓力及其測定3.動壓動壓總是大于零。2024/1/7礦井通風(fēng)學(xué)351.2礦井空氣狀態(tài)及其物理性質(zhì)空氣的壓力及其測定4.全壓、勢壓(能)和總能量(總壓力)靜壓與動壓之和稱為全壓。

①絕對全壓

②相對全壓靜壓與位壓之和稱為勢壓(能)。靜壓、動壓與位壓之和稱為總能量(總壓力)。2024/1/7礦井通風(fēng)學(xué)361.2礦井空氣狀態(tài)及其物理性質(zhì)空氣的壓力及其測定5.空氣壓力的測定(1)絕對靜壓的測定

水銀氣壓計→2024/1/7礦井通風(fēng)學(xué)371.2礦井空氣狀態(tài)及其物理性質(zhì)空氣的壓力及其測定5.空氣壓力的測定(1)絕對靜壓的測定

空盒氣壓計→2024/1/7礦井通風(fēng)學(xué)381.2礦井空氣狀態(tài)及其物理性質(zhì)空氣的壓力及其測定5.空氣壓力的測定(2)相對壓力的測定(a)垂直U型壓差計(b)傾斜U型壓差計

U型壓差計2024/1/7礦井通風(fēng)學(xué)391.2礦井空氣狀態(tài)及其物理性質(zhì)空氣的壓力及其測定5.空氣壓力的測定(2)相對壓力的測定(a)垂直U型壓差計(b)傾斜U型壓差計

相對壓力的測定→

U型壓差計2024/1/7礦井通風(fēng)學(xué)401.2礦井空氣狀態(tài)及其物理性質(zhì)空氣的壓力及其測定5.空氣壓力的測定(2)相對壓力的測定

相對壓力的測定→單管傾斜壓差2024/1/7礦井通風(fēng)學(xué)411.2礦井空氣狀態(tài)及其物理性質(zhì)空氣的壓力及其測定5.空氣壓力的測定(2)相對壓力的測定

相對壓力的測定→

Y-61型傾斜微壓計2024/1/7礦井通風(fēng)學(xué)421.2礦井空氣狀態(tài)及其物理性質(zhì)空氣的壓力及其測定5.空氣壓力的測定(2)相對壓力的測定

相對壓力的測定→補償式微壓計2024/1/7礦井通風(fēng)學(xué)431.2礦井空氣狀態(tài)及其物理性質(zhì)空氣的壓力及其測定5.空氣壓力的測定(2)相對壓力的測定

相對壓力的測定→皮托管2024/1/7礦井通風(fēng)學(xué)441.2礦井空氣狀態(tài)及其物理性質(zhì)空氣的壓力及其測定6.風(fēng)流點壓力的相互關(guān)系(1)壓入式通風(fēng)絕對全壓：

Pt=P+hv，Pt>P，Pt>P0相對全壓：

ht=Pt-P0=hs+hv，hs=P-P0，ht>02024/1/7礦井通風(fēng)學(xué)451.2礦井空氣狀態(tài)及其物理性質(zhì)空氣的壓力及其測定6.風(fēng)流點壓力的相互關(guān)系(1)壓入式通風(fēng)絕對全壓：

Pt=P+hv，Pt>P，Pt>P0相對全壓：

ht=Pt-P0=hs+hv,hs=P-P0,ht>02024/1/7礦井通風(fēng)學(xué)461.2礦井空氣狀態(tài)及其物理性質(zhì)空氣的壓力及其測定6.風(fēng)流點壓力的相互關(guān)系(2)抽出式通風(fēng)絕對全壓：

Pt=P+hv，Pt>P，Pt<P0相對全壓：ht=Pt-P0,hs=P-P0,,ht<02024/1/7礦井通風(fēng)學(xué)471.3礦井空氣物理性質(zhì)1.3.1密度及其測算2024/1/7礦井通風(fēng)學(xué)481.3礦井空氣物理性質(zhì)1.3.1密度及其測算因為,

，Ra=461J/(kg·K)2024/1/7礦井通風(fēng)學(xué)491.3礦井空氣物理性質(zhì)1.3.2重率2024/1/7礦井通風(fēng)學(xué)501.3礦井空氣物理性質(zhì)1.3.3比體積2024/1/7礦井通風(fēng)學(xué)511.3礦井空氣物理性質(zhì)1.3.3黏度μ—動力黏度〔或稱絕對黏度〕，它隨著氣溫和氣壓而變化，Pa·s。2024/1/7礦井通風(fēng)學(xué)521.3礦井空氣物理性質(zhì)1.3.3黏度運動黏度(m2/s)2024/1/7礦井通風(fēng)學(xué)531.3礦井空氣物理性質(zhì)1.3.3黏度

空氣與水的黏性隨溫度的變化2024/1/7礦井通風(fēng)學(xué)541.3礦井空氣物理性質(zhì)1.3.3黏度幾種流體的黏度〔0.1MPa，t=20℃〕流體名稱動力黏度μ/(Pa·s)運動黏度

/(m2·s-1)空氣1.808×10-51.501×10-5氮氣（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