【正文】 方向假設(shè)正確；如果為負(fù)，則風(fēng)流方與假設(shè)相反。 （一）、單位 質(zhì)量 (1kg)流量的能量方程 在井巷通風(fēng)中，風(fēng)流的能量由機(jī)械能（靜壓能、動(dòng)壓能、位能）和內(nèi)能組成，常用1kg 空氣或 1m3 空氣所具有的能量表示。 即： EPO= 重力位能是一種潛在的能量，它只有通過計(jì)算得其大小，而且是一個(gè)相對(duì)值。如說風(fēng)流的壓力為 Pa，則指風(fēng)流 1m3 具有的靜壓能。 因 不變，空氣密度ρ也不變，則通風(fēng)常用的積分式的變化 (即壓能變化 )為： 2)等壓過程 當(dāng) P=常數(shù)時(shí)，則 v/T=R/P=常數(shù)。 12 當(dāng)流體層間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，在流體內(nèi)部兩個(gè)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(duì)運(yùn)動(dòng)，流體具有的這一性質(zhì)，稱作流體的粘性。 露點(diǎn)：將不飽和空氣冷卻時(shí)，隨著溫度逐漸下降，相對(duì)濕度逐漸增大，當(dāng)達(dá)到 100％時(shí)，此時(shí)的溫度稱為露點(diǎn)。 １、絕對(duì)濕度 11 每立方米空氣中所含水蒸汽的質(zhì)量叫空氣的絕對(duì)溫度。 教 學(xué) 后 記 10 礦井通風(fēng)與安全 課 程 教案 授課日期 節(jié)次 授課地點(diǎn) 章 節(jié) 名 稱 第 2 章 2 節(jié) 課 型 理論課（ √ ）、實(shí)踐課（ ）、習(xí)題題（ ）、其它（ ） 教學(xué) 時(shí)數(shù) 2 教 學(xué) 目 的 掌握巷道斷面形狀和尺寸的確定方法 教 學(xué) 方 法 講授，討論 教 學(xué) 重 點(diǎn) 巷道斷面形狀的選擇原則 教 學(xué) 難 點(diǎn) 巷道斷面尺寸的確定 教 學(xué) 內(nèi) 容 一、溫度 溫度是描述物體冷熱狀態(tài)的物理量。 五 檢查掘進(jìn)工作面通風(fēng) 掘進(jìn)通風(fēng)管理 局扇安裝是否符合要求，是否發(fā)生循環(huán)風(fēng)；局扇的風(fēng)量是否滿足工作面的要求，工作面及回風(fēng)的瓦斯是否超限。 定期檢查通風(fēng)機(jī)及反風(fēng)設(shè)施。失修巷道：巷道斷面達(dá)不到設(shè)計(jì)斷面的巷道就是失修巷道；嚴(yán)重失修巷道：巷道斷面不足設(shè)計(jì)斷面 2/3 的巷道，就是嚴(yán)重失修巷道。 4 檢查通風(fēng)巷道 巷道是風(fēng)量通 行的通道。重點(diǎn)是風(fēng)門和密閉，其位置是否合理，質(zhì)量是否符合要求，要確保風(fēng)門和密閉能起到控制風(fēng)流的作用。礦井有效風(fēng)量率是礦井有效風(fēng)量與礦井扇風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)量之比。 巷道的風(fēng)量： Q=KVS （ m3/s） 、礦井漏風(fēng)及有效風(fēng)量 送到各用風(fēng)地點(diǎn)，起到通風(fēng)作用的風(fēng)量稱為有效風(fēng)量。皮托管和壓差計(jì)配合使用也能夠測定風(fēng)速，但不是經(jīng)常使用。看看各地點(diǎn)風(fēng)量是否滿足用風(fēng)要求，是否按計(jì)劃送風(fēng)。 礦井通風(fēng)系統(tǒng)的選擇 礦井通風(fēng)系統(tǒng)是設(shè)計(jì)部門根據(jù)礦井的 生產(chǎn)能力、煤層賦存條件、表土層厚度、井田面積、地溫、瓦斯涌出量，煤層自燃發(fā)火傾向性等條件，在確保安全生產(chǎn)，也兼顧長遠(yuǎn)生產(chǎn)需要，通過多個(gè)礦井通風(fēng)系統(tǒng)方案進(jìn)行比較后，選擇的最好的一種。 ：主要通風(fēng)機(jī)安裝在入風(fēng)井口，在壓入式主要通風(fēng)機(jī)的作用下，整個(gè)礦井通風(fēng)系統(tǒng)處于高于當(dāng)?shù)卮髿鈮旱恼龎籂顟B(tài)。建井時(shí)貫通距離遠(yuǎn)，通風(fēng)不好管理 井田走向不大，自燃發(fā)火嚴(yán)重和瓦斯涌出量較大的礦井 對(duì) 兩冀對(duì)角式 進(jìn)風(fēng)井在井田中央，兩冀再布置二個(gè)風(fēng) 適用于煤層賦存淺、瓦斯 5 角式 井，不布置總回風(fēng)道。 通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)就是井下通風(fēng)巷道的連結(jié)方式。這是最簡單的通風(fēng)系統(tǒng)。 危害：空氣中濃度達(dá)到 時(shí)，就能嗅到 ；空氣中濃度達(dá)到 時(shí)，可立即危及生命。 NO 遇空氣中的氧氣即氧化為二氧化氮?！睹旱V安全》規(guī)程中規(guī)定的空氣中最高允許濃度為%。 空氣性質(zhì)的 變化 地面空氣的主要成份是氮?dú)夂脱鯕狻? 礦井通風(fēng)的目的就是為了搞好礦井通風(fēng)，為井下創(chuàng)造一個(gè)良好的氣候條件：風(fēng)速適宜、有害氣體不超限、氧氣充足且溫度濕度適宜。 一氧化碳（ CO） 性質(zhì)：是無色、無味、無臭的氣體，相對(duì)密度為 ，微溶于水，能燃燒，有劇毒?！睹旱V安全》規(guī)程中規(guī)定空氣中允許的最大濃度是 %(5 mg/m3)。 來源：坑木等有機(jī)物腐爛和含硫礦物的水化所產(chǎn)生；老空區(qū)積水積存硫化氫，在受到攪動(dòng)時(shí)會(huì)釋放出來；有些煤體中也會(huì)涌出硫化氫。所以，管生產(chǎn)的人，必須管安全，也就是事故防范；但是管安全的，也必須管生產(chǎn)，這是過程控制。獨(dú)立就是不與其它礦井聯(lián)通，完善是有自己的進(jìn)回風(fēng)系統(tǒng)，可靠是通風(fēng)能力不受其它因素而變化。通風(fēng)阻力大，井底漏風(fēng)大，便于管理。 井田范疇大，地質(zhì)復(fù)雜的礦井 礦井通風(fēng)方法 主要通風(fēng)機(jī)的工作方法有三種：抽出式、壓入式和抽壓混合式。井下進(jìn)風(fēng)井巷處于正壓，回風(fēng)井巷是負(fù)壓，中間大致處于當(dāng)?shù)卮髿鈮骸? 檢查礦井風(fēng)量是否達(dá)到需要風(fēng)量，井下各用風(fēng)地點(diǎn)的風(fēng)量分配，是否符合各地的需要風(fēng)量；每條巷道的風(fēng)量、風(fēng)速是否符合要求。測定風(fēng)速的儀表有風(fēng)表、皮托管和壓差計(jì)。面積的單位是平方米。外部漏風(fēng)是指地表與井巷之間的漏風(fēng)，如箕斗井井口、扇風(fēng)機(jī)裝置、反風(fēng)門、風(fēng)硐等處的漏風(fēng)。 已采區(qū)漏風(fēng)：加固密閉，四周注漿。密閉前無瓦斯積聚，要設(shè)柵欄、警標(biāo)、說明牌板和檢查箱（入、排風(fēng)之間的擋風(fēng)墻除外） 5）、風(fēng)門不少于 2 道，能夠自動(dòng)關(guān)閉并要保持不能同時(shí)打開。 角聯(lián)巷道：風(fēng)量不穩(wěn)定。 礦井必須實(shí)行機(jī)械通風(fēng)，二臺(tái)同能力風(fēng)機(jī)， 5 年一次性能測定。 四 采面通風(fēng)系統(tǒng) U 型、 Z 型、 W 型、 H 型和 Y 型。風(fēng)筒吊掛。 P=2/3n(1/2mv2) 壓頭：如果將密度為 的某液體注入到一個(gè)斷面為 A 的垂直的管中，當(dāng)液體的高度為 h 時(shí)，液體的體積為： V = hA m3 礦井常用壓強(qiáng)單位： Pa Mpa mmHg mmH20 mmbar bar atm 等。Φ愈小 ， 空氣愈干爆， φ＝０ 為干空氣；φ愈大空氣愈潮濕， φ＝１為飽和空氣。四、焓 焓是一個(gè)復(fù)合的狀態(tài)參數(shù)，它是內(nèi)能 u 和壓力功 PV 之和，焓也稱熱焓。 1)等容過程 在比容保持不變的情況下所進(jìn)行的熱力變化過程。這種由分子熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的分子動(dòng)能的一部分轉(zhuǎn)化的能夠?qū)ν庾鞴Φ臋C(jī)械能叫靜壓能， 在礦井通風(fēng)中，壓力的概念與物理學(xué)中的壓強(qiáng)相同，即單位面積上受到的垂直作用力。 III、 Pi 可能大于、等于或小于與該點(diǎn)同標(biāo)高的大氣壓 (P0i)。 一、空氣流動(dòng)連續(xù)性方程 在礦井巷道中流動(dòng)的風(fēng)流是連續(xù)不斷的介質(zhì)，充滿它所流經(jīng)的空間。 2. 風(fēng)流流動(dòng)必須是穩(wěn)定流，即斷面上的參數(shù)不隨時(shí)間的變化而變化；所研究的始、末斷面要選在緩變流場上。井巷通風(fēng)阻力可分為兩類：摩擦阻力 (也稱為沿程阻力 )和局部阻力。砂粒的直徑ε就是管壁凸起的高度，稱為絕對(duì)糙度；絕對(duì)糙度ε與管道半徑 r 的比值ε /r 稱為相對(duì)糙度。所有的實(shí)驗(yàn)點(diǎn)幾乎都集中在線段Ⅱ上。在該區(qū)段， Re 值較大，管內(nèi)液流的層流邊層已變得極薄，有ε δ，砂粒凸起高度幾乎全暴露在紊流核心中，故 Re 對(duì)λ值的影響極小，略去不計(jì)，相對(duì)糙度成為λ的唯一影響因素。 一、局部阻力及其計(jì)算 和摩擦阻力類似，局部阻力 hl 一般也用動(dòng)壓的倍數(shù)來表示： 式中：ξ —— 局部阻力系數(shù)，無因次。用縱坐標(biāo)表示通風(fēng)阻力 (或壓力 )，橫坐標(biāo)表示通過風(fēng)量，當(dāng)風(fēng)阻為 R 時(shí)，則每一風(fēng)量 Qi 值，便有一阻力 hi 值與之對(duì)應(yīng)，根據(jù)坐標(biāo)點(diǎn)（ Qi,hi）即可畫出一條拋物線。 對(duì)于多風(fēng)機(jī)工作的礦井，應(yīng)根據(jù)各主要通風(fēng)機(jī)工作系統(tǒng)的通風(fēng)阻力和風(fēng)量，分別計(jì)算各主要通風(fēng)機(jī)所擔(dān)負(fù)系統(tǒng)的等積孔，進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。如果不在最大阻力路線上降阻是無效的，有時(shí)甚至是有害的。在其它參數(shù)不變時(shí)，井巷斷面擴(kuò)大 33%， Rf 23 值可減少 50%。因此，要盡可能使礦井的總進(jìn)風(fēng)早分開，使礦井的總回風(fēng)晚匯合。礦井通風(fēng)動(dòng)力有由自然條件形成的自然風(fēng)壓和由通風(fēng)機(jī)提供的機(jī)械風(fēng)壓兩種。 25 這個(gè)重量差，又受進(jìn)、出風(fēng)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。因?yàn)榈V井主通風(fēng)機(jī)的工作決定了礦井風(fēng)流的主要流向，風(fēng)流長期與圍巖進(jìn)行熱交換，在進(jìn)風(fēng)井周圍形成了冷卻帶，此時(shí)即使風(fēng)機(jī)停轉(zhuǎn)或通風(fēng)系統(tǒng)改變，進(jìn)、回風(fēng)井筒之間仍然會(huì)存在氣溫差，從而仍在一段時(shí)間之內(nèi)有自然風(fēng)壓起作用，有時(shí)甚至?xí)蓴_主要通風(fēng)機(jī)的正常工作，這在建井時(shí)期表現(xiàn)尤為明顯，需要引起注意。在掌握礦井自然風(fēng)壓特性的基礎(chǔ)上，可根據(jù)情況采取安裝高風(fēng)壓風(fēng)機(jī)的方法來對(duì)自然風(fēng)壓加以控制，也可適時(shí)調(diào)整主要通風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)，使其既能滿足礦井通風(fēng)需要，又可節(jié)約電能。 在建井時(shí)期可能會(huì)出現(xiàn)獨(dú)井通風(fēng)現(xiàn)象，此時(shí)可根據(jù)條件用風(fēng)幛將井筒隔成一側(cè)進(jìn)風(fēng)另一側(cè)出風(fēng)；或用風(fēng)筒導(dǎo)風(fēng)，使較冷的空氣由井筒進(jìn)入，較熱的空氣從導(dǎo)風(fēng)筒排出。 如圖 43 所示的抽出式通風(fēng)礦井，因風(fēng)硐中通風(fēng)機(jī)入口風(fēng)流的相對(duì)全壓 h 全與自然風(fēng)壓 27 H 自的代數(shù)和等于礦井的通風(fēng)阻力，即 h 全 +H 自 =RQ2 R—— 礦井總風(fēng)阻， Ns2/m8； Q—— 礦井總風(fēng)量， m3/s。 通風(fēng)機(jī)按其構(gòu)造和工作原理來分，可分為離心式扇通風(fēng)機(jī)和軸流式通風(fēng)機(jī)。現(xiàn)我國生產(chǎn)的離心式通風(fēng)機(jī)較多，適用煤礦作主要通風(fēng)機(jī)的有： 47211 型、 G47311型、 K47301 型等。θ稱為軸流式通風(fēng)機(jī)的葉片安裝角，即從葉片的風(fēng)流入口處與風(fēng)流出口處的聯(lián)線 (弦線 )和工作輪旋轉(zhuǎn)方向的切線間的夾角。風(fēng)機(jī)采用對(duì)旋式結(jié)構(gòu)，一、二級(jí)葉輪相對(duì)安裝，旋轉(zhuǎn)方向相反；在主風(fēng)筒中設(shè)置有穩(wěn)流環(huán)，使得通風(fēng)機(jī)性能曲線中無駝峰區(qū)，無喘振，在任何阻力情況下均可穩(wěn)定運(yùn)行。在各種情況下，反風(fēng)率均為 70%以上；不需要反風(fēng)道及通風(fēng)機(jī)的基礎(chǔ)，也可不要主通風(fēng)機(jī)房，只需要建造電控值班室。 BD 系列對(duì)旋式風(fēng)機(jī)特性曲線如附錄六所示。 (2)風(fēng)硐的風(fēng)阻不應(yīng)大于 ／ m8，阻力不應(yīng)大于 100～ 200Pa。 圖 410 所示為出風(fēng)井口的防爆門，門 1 用鐵板焊成，四周用 4 條鋼絲繩繞過滑輪 3，用掛有配重的平衡錘 4 牽住防爆門，其下端放入井口圈 2 的凹槽中。槽中應(yīng)經(jīng)常保持足夠的液量，槽的深度必須使其內(nèi)盛裝的液體的壓力大于防爆門內(nèi)外的空氣壓力差。 （ 2）調(diào)節(jié)通風(fēng)機(jī)葉片角度反風(fēng)。其作用是降低出口速壓以提高通風(fēng)機(jī)的靜壓。 ，必須進(jìn)行 1 次通風(fēng)機(jī)性能測定和試運(yùn)轉(zhuǎn)工作，以后每 5 年至少進(jìn)行 1 次性能測定。當(dāng)通風(fēng)機(jī)抽出式工作時(shí)，通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量等于回風(fēng)道總排風(fēng)量與井口漏入風(fēng)量之和；當(dāng)通風(fēng)機(jī)壓入式工作時(shí)，通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量等于進(jìn)風(fēng)道的總進(jìn)風(fēng)量與井口漏出風(fēng)量之和。 通風(fēng)機(jī)的效率是指通風(fēng)機(jī)輸出功率與輸入功率之比。 離心式與軸流式通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓特性曲線各有其特點(diǎn)：離心式通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓特性曲線比 36 較平緩，當(dāng)風(fēng)量變化時(shí)，風(fēng)壓變化不太大；軸流式通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓特性曲線較陡，并有一個(gè)“馬鞍形”的“駝峰”區(qū)，當(dāng)風(fēng)量變化時(shí)，風(fēng)壓變化較大。為了使圖清晰，軸流式通風(fēng)機(jī)的效率一般用等效率曲線來表示。 試驗(yàn)證明，如果軸流式通風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)位于風(fēng)壓曲線“駝峰”的左側(cè)時(shí) (Ｄ點(diǎn)左側(cè) )，通風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)就可能產(chǎn)生不穩(wěn)定狀況，即工作點(diǎn)發(fā)生跳動(dòng)，風(fēng)量忽大忽小，聲音極不正常，所以通風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)壓不應(yīng)大于最大風(fēng)壓的 倍，即工作點(diǎn)應(yīng)在 B 點(diǎn)以下。等效率曲線的繪制方法，軸流式通風(fēng)機(jī)兩個(gè)不同的葉片安裝角θ 1 與θ 2 的風(fēng)壓特性曲線分別為 1 與 2，效率曲線分別為 3 與 4。從兩個(gè)圖中可看出：離心式通風(fēng)機(jī) 當(dāng)風(fēng)量增加時(shí)，功率也隨之增大，所以啟動(dòng)時(shí)，為了避免因啟動(dòng)負(fù)荷過大而燒毀電動(dòng)機(jī)，應(yīng)先關(guān)閉閘門然后待通風(fēng)機(jī)達(dá)到正常工作轉(zhuǎn)速后再逐漸打開。每一臺(tái)通風(fēng)機(jī)，在額定轉(zhuǎn)速的條件下，對(duì)應(yīng)于一定的風(fēng)量，就有一定的風(fēng)壓、功率和效率，風(fēng)量如果變動(dòng)，其它三者也隨之改變。 H 通 通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓有通風(fēng)機(jī)全壓 (H 通全 )、靜壓 (H 通靜 )和動(dòng)壓 (h 通動(dòng) )之分。改變通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)或葉片角度時(shí)，必須經(jīng)礦技術(shù)負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)。 2. 必須保證主要通風(fēng)機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。二是采用機(jī)械式調(diào)節(jié)，如圖 413所示。 當(dāng)?shù)V 井在進(jìn)風(fēng)井口附近、井筒或井底車場及其附近的進(jìn)風(fēng)巷中發(fā)生火災(zāi)、瓦斯和煤塵爆炸時(shí)，為了防止事故蔓延，縮小災(zāi)情，以便進(jìn)行災(zāi)害處理和救護(hù)工作，有時(shí)需要改變礦井的風(fēng)流方向。當(dāng)井下發(fā)生爆炸事故時(shí)，防爆門即能被爆炸波沖開，起到卸壓作用以保護(hù)通風(fēng)機(jī)。 (3)風(fēng)硐及閘門等裝置，結(jié)構(gòu)要嚴(yán)密，以防止漏風(fēng)。五、通風(fēng)機(jī)的附屬裝置 礦井使用的主要通風(fēng)機(jī)，除了主機(jī)之外尚有一些附屬裝置。電動(dòng)機(jī)軸承還配備了不停機(jī)注油和排油管裝置。通風(fēng)機(jī)葉輪葉片安裝角可以調(diào)整，一般分為 4 3 25 五個(gè)角度。目前我國生產(chǎn)的軸流式通風(fēng)機(jī)中，適用于煤礦作主要通風(fēng)機(jī)的有： 2K60 型、 GAF 型、 2K56 型、 KZS 型等。 二、軸流式通風(fēng)機(jī) 如圖 4— 7,軸流式風(fēng)機(jī)主要由進(jìn)風(fēng)口、葉輪、整流器、主體風(fēng)筒、擴(kuò)散器和傳動(dòng)軸等部件組成。離心式通風(fēng)機(jī)主要由動(dòng)輪 (又叫工作輪、葉輪 )、螺形外殼、進(jìn)風(fēng)道和擴(kuò)散器等部件組成。v 自， S 是測 v 自處的風(fēng)硐的斷面積，可得下式： H 自 = RQ 自 2 解式（ 43）和（ 44）的聯(lián)立方程組，得礦井自然風(fēng)壓：