矿井通风习题课(习题解).ppt

2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),1,矿井通风习题解,主讲:王文才教授内蒙古科技大学,2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),2,教育部高等学校地矿学科教学指导委员会采矿工程专业规划教材,矿井通风与空气调节主编：吴超副主编：王文才，王海宁，王从陆本教材从内容到形式是现有一百多种矿井通风类图书中最好的封面设计有深刻的科学内涵和艺术美感页面设计新颖，图表排版饱满,2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),3,矿井通风习题解,针对矿井通风与空气调节（主编：吴超，中南大学出版社）教材中的习题进行讲解。,2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),4,矿井通风习题解,示例：布置作业,2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),5,第一章矿井空气,（1）矿内空气的主要成分是什么？答：O2、N2和CO2。（2）新鲜空气进入矿井后，受到矿内作业影响，气体成分有哪些变化？答：地面新鲜空气进入矿井后，由于物质氧化、分解和其他气体与矿尘的混入，成分发生变化，O2减少，CO2增加，混入的有毒有害气体通常有CH4、CO2、CO、H2S、NO2、SO2、H2等，井下有内燃设备的还有内燃机的废气，开采含U（铀）、Th（钍）等伴生元素的金属矿床时，还将混入放射性气体Rn（氡）及其子体（RaARaD），开采汞、砷的矿井还有可能混入Hg和As的蒸气。,2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),6,第一章矿井空气,（5）供人员呼吸及其他需要所消耗的氧气量可折算成每人30L/min，求每人所需新鲜空气量为多少?解：矿井新鲜空气含O2量不低于20%，则所需新鲜空气量为：（L/min）,2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),7,第一章矿井空气,（6）由于矿井中人员呼吸及其它作业产生的CO2量为5.52m3/min。求稀释CO2到允许浓度所需的风量。解：我国“地下矿通风规范”规定，有人工作或可能到达的井巷，CO2浓度不得大于0.5%。设所需风量为xm3/min，因新鲜空气含CO2量为0.04%，则x=1200（m3/min）,2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),8,第一章矿井空气,（9）说明井下氡的来源。答：矿岩壁析出的氡；爆下矿石析出的氡；地下水析出的氡；地面空气中的氡随入风风流进入井下，这决定于所处地区的自然本底浓度。一般来说，它在数量上是极微小的，可忽略不计。以上是矿井空气中氡的来源，在一些老矿山，由于开采面积较大，崩落区多，采空区中积累的氡有时也会成为氡的主要来源。,2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),9,第一章矿井空气,（10）什么叫矿尘？空气含尘量如何表示？卫生标准是什么？答：矿尘是指在矿山生产和建设过程中所产生的各种矿、岩微粒的总称。生产性粉尘的允许浓度，目前各国多以质量法表示，即规定每m3空气中不超过若干mg。我国规定，含游离SiO210%以上的粉尘，每m3空气不得超过2mg。一般粉尘不得超过10mg/m3。,2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),10,第一章矿井空气,（14）为什么要创造良好的矿井气候条件？常用矿井气候条件舒适度的指标是什么？,答：温度低时，对流与辐射散热太强，人易感冒。温度适中，人就感到舒适。如超过25时，对流与辐射大为减弱，汗蒸发散热加强。气温达37时，对流与辐射散热停止，唯一散热方式是汗液蒸发。温度超过37时，人将从空气中吸热，而感到烦闷，有时会引起中暑。因此矿井内气温不宜过高或过低。矿井通风作业面的温度不超过28为宜。散热条件的好坏与空气的温度、湿度和风速有关。气候条件是温度、湿度和风速三者的综合作用结果。,答：常用矿井气候条件舒适度的指标有：干球温度；湿球温度；等效温度；同感温度；卡他度；热应力指数（HSI）。,2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),11,第一章矿井空气,（15）卡他度高，人感到热还是冷？为什么？答：卡他度高，人感到冷。这时候因为卡他度高，说明环境散热好。（17）用湿卡他计测定某矿井气候条件，当湿卡他计由38冷却到35时，所需的时间t=23(s)，湿卡他计的常数F=508。问此种大气条件可适合何种程度的劳动?解：，适合于轻微劳动。,2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),12,第二章矿井风流的基本特性及其测定,（2）何谓大气压力？何谓静压、动压和全压？它各有什么特性？,答：大气压力是地面静止空气的静压力，它等于单位面积上空气柱的重力。空气的静压是气体分子间的压力或气体分子对容器壁所施加的压力。空气的静压在各个方向上均相等。根据量度空气静压大小所选择的基准不同，有绝对压力和相对压力之分。绝对静压是以真空状态绝对零压为比较基准的静压，即以零压力为起点表示的静压。绝对静压恒为正值，记为P0。,答：相对静压是以当地大气压力(绝对静压)P0为比较基准的静压，即绝对静压与大气压力P0之差。如果容器或井巷中某点的绝对静压大于大气压力P0，则称正压，反之叫做负压。相对静压(用Hs表示)随选择的基准P0变化而变化。动压因空气运动而产生，它恒为正值并具有方向性。当风流速度为v(m/s)，单位体积空气的质量为(kg/m3)，则某点风流的动压为Hvv2/2（Pa）。,2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),13,第二章矿井风流的基本特性及其测定,（2）何谓大气压力？何谓静压、动压和全压？它各有什么特性？,答：风流的全压即该点静压和动压之和。当静压用绝对压力Ps表示时，叠加后风流的压力为绝对全压Pt。绝对全压等于绝对静压与动压Hv之和，即；如果静压用相对压力Hs表示时，叠加后风流的压力就是相对全压Ht。相对全压等于相对静压与动压Hv的代数和，即Ht=Hs+Hv。抽出式通风风流中的Ht和Hs均为负值，压入式通风风流中的Ht为正值，Hs有时为正有时为负。,2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),14,第二章矿井风流的基本特性及其测定,（3）空气压力单位mmH2O，Pa，mmHg如何换算？答：1mmH2O=9.8Pa，1个标准大气压=760mmHg=10336mmH2O=101.3kPa。,2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),15,第二章矿井风流的基本特性及其测定,（4）已知大气压力p=101325(Pa)，相对湿度=80，温度t=30，求湿空气的d、psh、js和i。解：温度t=30时,查得饱和水蒸气分压ps=4244（Pa）湿空气中水蒸气分压psh=ps=80%4244=3395.2(Pa)含湿量(kg/kg)密度=1.15(kg/m3)湿空气焓=(1.01+1.850.0216)30+25010.216=85.82(kJ/kg),2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),16,第二章矿井风流的基本特性及其测定,（5）冬季进风温度+5，相对湿度80%，大气压力101.3kPa，进入矿井后，空气温度增至+15，大气压力基本不变。若空气的含湿量不变，求矿内空气的相对湿度?解：含湿量，因d1=d2，所以解得=40.94%,温度t=+5时,查得饱和水蒸气分压ps1=872（Pa）温度t=+15时,查得饱和水蒸气分压ps2=1704(Pa)湿空气中水蒸气的分压psh=ps,2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),17,第二章矿井风流的基本特性及其测定,（7）已知某矿内空气压力p=103958Pa，空气温度t=17，空气的相对湿度60%，求空气的密度。解：温度t=17时,查得饱和水蒸气分压ps=1937(Pa)密度=1.24（kg/m3）,2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),18,第二章矿井风流的基本特性及其测定,（8）某矿井总进风量Q=2500(m3/min)，地表大气压力为101.3(kPa)，进风温度t1=+5，空气相对湿度1=70%，空气密度=1.267(kg/m3)。矿井排风井口气温t2=20，相对湿度2=90%，求每昼夜风流由矿井中带走的水蒸气量。解：温度t1=+5时,查得饱和绝对湿度gjb1=6.8(g/m3)，绝对湿度gjs1=1gjb1=70%6.8=4.76（g/m3）温度t2=+20时,查得饱和绝对湿度gjb2=17.2(g/m3)，绝对湿度gjs2=1gjb2=90%17.2=15.48（g/m3）每昼夜风流由矿井中带走的水蒸气量为：25002460(15.48-4.76)/1000000=38.592（t）,2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),19,第二章矿井风流的基本特性及其测定,（12）用皮托管和U型管压差计测得几种通风管道中压力的结果分别如图2-26所示。问静压、动压和全压各为多少？并判断其通风方式。,解：（a）Hs=-10，Ht=15，Hv=15-(-10)=25；Ht=150，压入式通风。（b）Hv=15，Ht=20，；Ht=200，压入式通风，Hs=20-15=5,2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),20,第二章矿井风流的基本特性及其测定,解：（c）Hs=20，Ht=10，Ht=0，压入式通风，Hv=40-30=10,2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),21,第三章矿井风流流动的能量方程及其应用,解：2=1.25kg/m3=1.15kg/m3,所以水柱计右边水面高。其读数为：(Pa),（1）如图所示矿井,把左侧进口封闭后引出一胶管与水柱计连接。若左侧井内空气平均密度1=1.15kg/m3,右侧井内空气平均密度2=1.25kg/m3。试问水柱计哪边水面高？读数是多少？,2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),22,第三章矿井风流流动的能量方程及其应用,解：=101324.72-101724.69+1.2222-1.21.6722+1.29.8150=189.36(Pa),（2）如图,某倾斜巷道面积S1=5m2,S2=6m2,两断面垂直高差50m,通过风量600m3/min,巷道内空气平均密度为1.2kg/m3,1、2两断面处的绝对静压分别为760mmHg与763mmHg(1mmHg=133.322Pa)。求该段巷道的通风阻力。,2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),23,第三章矿井风流流动的能量方程及其应用,解：=101324.72-101724.69+1.2222-1.21.6722+1.29.8150=189.36(Pa),p1=760133.322=101324.72(Pa)p2=763133.322=101724.69(Pa)v1=Q/60/S1=600/60/5=2（m/s）v2=Q/60/S2=600/60/6=5/3=1.67(m/s)风流方向12。,2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),24,第三章矿井风流流动的能量方程及其应用,解：=1500+1.25822-1.2422+1.259.81150-1.209.81150=1603.98（Pa）,（3）某矿井深150m,采用压入式通风。已知风硐与地表的静压差为1500Pa,入风井空气的平均密度为1.25kg/m3,出风井为1.2kg/m3，风硐中平均风速为8m/s,出风口的风速为4m/s。求矿井通风阻力。,2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),25,第三章矿井风流流动的能量方程及其应用,解：=2200+0-1.2822+1.259.81200-1.209.81200=2259.70（Pa）,（4）某矿井深200m,抽出式通风。风硐与地表静压差为2200Pa，入风井空气的平均密度为1.25kg/m3,出风井为1.2kg/m3,风硐中平均风速为8m/s,扇风机扩散器的平均风速为6m/s,空气密度为1.25kg/m3,求矿井通风阻力。,2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),26,第三章矿井风流流动的能量方程及其应用,解：v2=Q/60/S=90/9=10（m/s）=2309.81+0-1.151022+1.259.81300-1.159.81250-1.239.81(300-250)=2453.86(Pa),（7）某矿井通风系统如图,U型管测出风硐内的压差读数为230mmH2O，风硐断面S=9m2，通过风量为90m3/s。入风井深H1=300m，其平均空气密度1=1.25kg/m3，回风井浓度H2=250m，其平均空气密度为2=1.15kg/m3。两井口标高相等，两井筒间巷道中的空气平均密度3=1.23kg/m3。问矿井的通风总阻力为多少？,2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),27,第四章矿井通风阻力及其计算,（1）矿井风流以层流为主还是以紊流为主？为什么？答：计算说明，在4m2的巷道里，当风速大于0.018m/s时就成为紊流，绝大多数井巷风流的平均流速都大于上述数值，因此井巷中风流几乎都为紊流。,2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),28,第四章矿井通风阻力及其计算,（3）由测定得知，某梯形巷道断面5m2，长500m，当通过的风量为25m3/s时，压差为3.75mmH2O，分别按工程单位制和国际单位制，求算该巷道的摩擦阻力系数。解：=9.30（m）15.8210-4(Ns2/m4),2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),29,第四章矿井通风阻力及其计算,（5）假若井筒直径D=4m，摩擦阻力系数=0.04Ns2/m4，深度L=325m，通过的风量为3000m3/min，问井筒的风阻有多大？阻力有多大？解：P=D=3.144=12.56（m），S=D2/4=3.1442/4=12.56（m2）（Ns2/m8）hf=RfQ2=0.0824(3000/60)2=206（Pa）,2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),30,第四章矿井通风阻力及其计算,（6）风流以4m/s的速度从断面为10m2的巷道突然进入断面为4m2巷道，问引起的能量损失为多少？解：v2=v1S1/S2=410/4=10（m/s）（Pa）,2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),31,第四章矿井通风阻力及其计算,（7）某通风巷道的断面由2m2,突然扩大到10m2，若巷道中流过的风量为20m3/s，巷道的摩擦阻力系数为0.016Ns2/m4，求巷道突然扩大处的通风阻力。解：v1=Q/S1=20/2=10（m/s）（Pa）,2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),32,第四章矿井通风阻力及其计算,（9）何谓矿井等积孔？答：假定在无限空间有一薄壁，在薄壁上开一面积为A的孔口。当孔口通过的风量等于矿井风量，而且孔口两侧的风压差等于矿井通风阻力时，则孔口面积A称为该矿井的等积孔。,2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),33,第四章矿井通风阻力及其计算,（12）降低局部阻力有哪些途径？答:尽量避免井巷的突然扩大与突然缩小,将断面大小不同的巷道连接处做成逐渐扩大或逐渐缩小的形状。当风速不变时，由于局部阻力与局部阻力系数成正比，所以在风速较大的井巷局部区段上，要采取有效措施减小其局部阻力系数，例如在专用回风井与主扇风硐相连接处设置引导风流的导风板。要尽量避免井巷直角拐弯，拐弯处内外两侧要尽量做成圆弧形，且圆弧的曲率半径应尽量放大。将永久性的正面阻力物做成流线型,要注意清除井巷内的堆积物,在风速较大的主要通风井巷内这点尤其重要。,2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),34,第五章矿井自然通风,（2）影响自然风压大小和方向的因素是什么？答：温度；空气成分和湿度；井深；风机运转。,2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),35,第五章矿井自然通风,（3）如何测定矿井自然风压？答：直接测定法。间接测定法。平均密度测算法。,若井下有扇风机，先停止扇风机的运转，在总风流流过的巷道中任何适当的地点建立临时风墙，隔断风流后，立即用压差计测出风墙两侧的风压差，此值就是自然风压。,在有主扇通风的矿井：首先,当主扇运转时，测出其总风量Q及主扇的有效静压Hs，则可列出能量方程：Hs+Hn=RQ2然后，停止主扇运转，当仍有自然风流流过全矿时，立即在风硐或其他总风流中测出自然通风量Qn,则可列出方程：Hn=RQn2联立解上述两式,可得自然风压Hn和全矿风阻R。,自然风压可根据下式进行测算。Hn=gz(m1m2),2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),36,第五章矿井自然通风,（3）能否用人为的方法形成或加强自然风压?可否利用与控制自然风压?答：可以用人为的方法形成或加强自然风压，可以利用与控制自然风压。如人工调整进、回风井内空气的温差，就可控制与利用自然风压。有些矿井在进风井巷设置水幕或者淋水，以冷却空气，同时起到净化风流的作用。,2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),37,第六章矿井主扇与机械通风,（2）扇风机的工作性能由哪些参数表示?表示这些参数的特性曲线有哪些?答：表示扇风机性能的主要工作参数是扇风机的风压H、风量Q、功率N、效率和转速n等。将这些参数对应描绘在以为横坐标，以、和为纵坐标的直角坐标系上，并用光滑曲线分别把同名参数点连结起来，即得、和曲线，这组曲线称为扇风机在该转速条件下的个体特性曲线。,2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),38,第六章矿井主扇与机械通风,（3）什么是扇风机的工况?选择扇风机时对工况有什么要求?答：当扇风机以某一转速、在风阻R的风网上作业时,可测算出一组工作参数风压、风量、功率和效率，这就是该扇风机在风网风阻为R时的工况点。,为使扇风机安全、经济地运转，它在整个服务期内的工况点必须在合理的工作范围之内。即从经济的角度出发，扇风机的运转效率不应低于60%；从安全方面考虑，其工况点必须位于驼峰点的右下侧单调下降的直线段上。由于轴流式扇风机的性能曲线存在马鞍形区段，为了防止矿井风阻偶尔增加等原因，使工况点进入不稳定区，一般限定实际工作风压不得超过最高风压的90%，即S0.9Smax。,2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),39,第六章矿井主扇与机械通风,（4）主扇、辅扇、局扇有什么区别？答：用于全矿井或其一翼通风的扇风机，并且昼夜运转，称主扇；帮助主扇对矿井一翼或一个较大区域克服通风阻力，增加风量和风压的扇风机，称辅扇；用于矿井下某一局部地点通风用的扇风机，称局扇。,2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),40,第六章矿井主扇与机械通风,（6）扇风机并联工作，特性曲线有何变化？在哪种情况下使用？答：扇风机并联作业时，其总风压等于每台扇风机的风压，其总风量等于每台扇风机的风量之和。根据上述特性，扇风机并联作业时的等效合成特性曲线可按“风压相等，风量相加”的原则绘制。扇风机并联作业只适用于风网阻力较小而风量不足的情况。,2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),41,第六章矿井主扇与机械通风,（7）扇风机串联工作，特性曲线有何变化？在哪种情况下使用？答：扇风机串联作业时，其总风量等于每台扇风机的风量（没有漏风），其总风压等于每台扇风机的风压之和。根据上述特性，扇风机串联作业时的等效合成特性曲线可按“风量相等，风压相加”的原则绘制。风机串联作业只适用于风网阻力较大而风量不足的情况，而且只有在选择不到高风压的扇风机或矿井扩建时已经有一台风压不能满足要求的扇风机时，才能采用多台扇风机的串联作业。,2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),42,第六章矿井主扇与机械通风,（9）自然通风对扇风机工作有什么影响？答：在机械通风矿井中自然风压对机械风压的影响，类似于两台扇风机串联作业。当自然风压为正时，机械风压与自然风压共同作用克服矿井通风阻力，使矿井风量增加；当自然风压为负时，成为矿井通风阻力，使矿井风量减少。,2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),43,第六章矿井主扇与机械通风,（12）一台几何尺寸固定的扇风机，其特性曲线是否固定不变?用什么方法可以改变其特性曲线？答：一台几何尺寸固定的扇风机，其特性曲线不是固定不变的。如离心式扇风机可通过调整转速来改变其特性曲线，装有前导器的离心式扇风机换可以改变前导器叶片转角来改变其特性曲线；轴流式扇风机可通过调整转速或叶片安装角度数来改变其特性曲线。,2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),44,第六章矿井主扇与机械通风,（17）某矿井主扇为62A141124，n600r/min,叶片数为16片、叶片角30,其个体性能曲线见图,风机风量Q80m3/s,风压H770Pa。出于矿井改造的需要增加风量，采取转数不变，而叶片角调到40的措施。求风机的新工况和轴功率各为多少?,2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),45,第六章矿井主扇与机械通风,解：R=h/Q2=770/802=0.1203Ns2/m8h=0.1203Q2采取转数不变，而叶片角调到40时,Q=100m3/sH=1200Pa。轴功率N=147KW。,2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),46,第七章矿井通风网络中风量分配与调节及其解算,（1）为什么要对矿井通风网路进行风量调节?有哪几种风量调节法?答：在矿井生产中，随着巷道的延伸和工作面的推进，矿井的风阻、网络结构及所需要的风量等均在不断地发生变化，因此要求及时地进行风量调节。从调节设施来看，有扇风机、引射器、风窗、风幕、增加并联井巷和扩大通风断面等。按其调节的范围，可分为局部风量调节与矿井总风量调节。从通风能量的角度看，可分为增能调节、耗能调节和节能调节。,2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),47,第七章矿井通风网络中风量分配与调节及其解算,（2）风窗调节在什么情况下使用？答：增阻分支风量有富余。,2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),48,第七章矿井通风网络中风量分配与调节及其解算,（4）说明空气幕的用途。答：空气幕在需要增加风量的巷道中，顺巷道风流方向工作，可起增压调节作用；在需要减少风量的巷道中，逆风流方向工作，可起增阻调节作用。空气幕在运输巷道中可代替风门起隔断风流的作用。空气幕还可以用来防止漏风、控制风向、防止平硐口结冻和保护工作地点防止有毒气体侵入。空气幕在运输频繁的巷道中工作不妨碍运输，工作可靠。,2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),49,第七章矿井通风网络中风量分配与调节及其解算,（9）如何调节矿井总风量?答：采取的措施是：改变主扇风机的工作特性，或改变矿井通风系统的总风阻。改变主扇风机的工作特性通过改变主扇风机的叶轮转速、轴流式扇风机叶片安装角度和离心式风机前导器叶片角度等，可以改变扇风机的风压特性，从而达到调节扇风机所在系统总风量的目的。改变矿井总风阻,风硐闸门调节法。如果在扇风机风硐内安设调节闸门,通过改变闸门的开口大小可以改变扇风机的总工作风阻,从而可调节扇风机的工作风量。降低矿井总风阻。当矿井总风量不足时，如果能降低矿井总风阻,则不仅可增大矿井总风量,而且可以降低矿井总阻力。,2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),50,第七章矿井通风网络中风量分配与调节及其解算,（11）某巷道长度不变，欲使其风阻值R降低到R，问1）若不改变巷道的支护形式，应把巷道断面扩大到多少?2）若不扩大巷造断面，而用改变巷道支护形式的措施，应把摩擦阻力系数降低到多少?答：1）若不改变巷道的支护形式，扩大断面前的摩擦阻力系数2与扩大断面后摩擦阻力系数相等，按右式计算分支2扩大断面后断面积S2。式中，S2分支2扩大断面前的断面积，m2；R2分支2扩大断面前的风阻，Ns2/m8；R2分支2采取降阻措施后的风阻，Ns2/m8。2）若不扩大巷造断面,而用改变巷道支护形式措施,应把摩擦阻力系数降低到,2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),51,第七章矿井通风网络中风量分配与调节及其解算,（12）某巷道全长为L，当将其中l段巷道长度上的摩擦阻力系数降到原来的1/4，全巷道的通风阻力降到原来的1/2，求等于多少?解：因为，由此求得：,2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),52,第七章矿井通风网络中风量分配与调节及其解算,解：1)(m3/s)Q2=Q-Q1=40-18=22（m3/s）2)可采用风窗调节。h1=R1Q12=1.21102=121（Pa）h2=R2Q22=0.81302=729（Pa）因此风窗应设置在1巷道上，其风窗的阻力为：hw=h2-h1=729-121=608（Pa）,（13）有一并联通风系统如图所示。已知Q0=40m3/s、R1=1.21N.s2/m8、R2=0.81N.s2/m8。问：1)巷道1、2中的风量如何分配?2)若巷道1，2所需风量分别为10m3/s和30m3/s时，如何调节?,2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),53,第七章矿井通风网络中风量分配与调节及其解算,解：h2=R2Q22=2.8142=548.80（Pa）h3=R3Q32=1.8122=259.20（Pa）因此辅扇应安设在2巷道上，其风压及风量分别为：Hb=h2-h3=548.8-259.20=289.6（Pa）Qb=Q2=14（m3/s）主扇的风压及风量分别为：=(0.23+0.41)(14+12)2+259.2=691.84（Pa）（m3/s）,（14）图中,设R1=0.23N.s2/m8、R2=2.80N.s2/m8、R3=1.80.s2/m8、R4=0.41N.s2/m8。各巷道要求的风量是Q2=14m3/s,Q3=12m3/s,拟以辅扇调节。求辅扇和主扇的风压及风量。,2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),54,第七章矿井通风网络中风量分配与调节及其解算,解：=(0.4+2+0.6)102=300(Pa)在BC间另开一辅助巷道，使总风量增到15m3/s时，总风阻（Ns2/m8）=0.33（Ns2/m8）,（15）某巷道ABCD各段风阻RAB=0.4、RBC=2.0、RCD=0.6Ns2/m8,巷道风量为10m3/s,欲在BC间另开一辅助巷道,使总风量增到15m3/s。若AD间风压保持不变,求BC间辅助巷道的风阻及该巷道的风量。,2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),55,第七章矿井通风网络中风量分配与调节及其解算,解：（Ns2/m8）（m3/s）,（15）某巷道ABCD各段风阻RAB=0.4、RBC=2.0、RCD=0.6Ns2/m8,巷道风量为10m3/s,欲在BC间另开一辅助巷道,使总风量增到15m3/s。若AD间风压保持不变,求BC间辅助巷道的风阻及该巷道的风量。,2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),56,第七章矿井通风网络中风量分配与调节及其解算,m2,（17）某通风系统如图。各巷道风阻值R1=0.08N.s2/m8、R2=1.60N.s2/m8、R3=0.81N.s2/m8、R4=1.50N.s2/m8、R5=0.13Ns2/m8,系统的总风量Q=45m3/s,各分支需要的风量为Q2=15、Q3=10、Q4=20m3/s。用风窗调节时(设风窗处巷道断面S=4m2)，求风窗的面积和位置。调节后全系统的总风阻为多少?若用辅扇调节风量，调节后全系统的总风阻为多少?,2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),57,第七章矿井通风网络中风量分配与调节及其解算,m2,解：h2=R2Q22=1.6152=360(Pa)h3=R3Q32=0.81102=81（Pa）h4=R4Q42=1.50202=600（Pa）（1）风窗调节时风窗应设置在2和3巷道上，其风窗的阻力分别为：hw2=h4-h2=600-360=240（Pa）hw3=h4-h3=600-81=519（Pa）假设Sw/S0.5，则,(m2),假设正确(m2),假设正确,2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),58,第七章矿井通风网络中风量分配与调节及其解算,m2,解:总阻力h=h1+h4+h5=R1Q12+600+R5Q52=0.08452+600+0.13452=1025.25PaR=h/Q2=1025.25/452=0.5063N.s2/m8（2）辅扇调节时。辅扇应设置在2和4巷道上,其辅扇的风压分别为：Hb2=h2-h3=360-81=279（Pa）Hb4=h4-h3=600-81=519（Pa）总风阻R=R1+1/(1/R20.5+1/R30.5+1/R40.5)2+R5=0.08+1/(1/1.60.5+1/0.810.5+1/1.50.5)2+0.13=0.345N.s2/m8,2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),59,第七章矿井通风网络中风量分配与调节及其解算,解：（Pa）（Pa）（1）（2）（1）除以（2）式得：求得（Pa）,R=0.1923（N.s2/m8）,（22）有一自然通风的矿井,用无风墙辅扇加强通风。辅扇未开动前测得矿井风量为10m3/s,开动辅扇后;风量增加到16m3/s。无风墙辅扇的出口风速为50m/s,出风口断面S0=0.05m2,系数K=1.6,巷道断面S=4m2,空气密度=1.2kg/m3。求矿井总风阻和自然风压各为多少?,2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),60,第八章掘进工作面通风,（1）局部通风的方法有哪几种？答：按通风动力形式的不同，掘进通风方法可分为局部扇风机通风、矿井总风压通风和引射器通风三种。其中，局部扇风机通风是最为常用的一种掘进通风方法。,2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),61,第八章掘进工作面通风,（8）长距离独头巷道掘进时，采用局扇通风应注意哪些问题?答：需要注意以下几方面的问题：,通风方式要选择得当。长距离巷道掘进时,采用压入式通风，污风在巷道内流动时间长,受污染的范围大。在安全允许的条件下,应尽量采用混合式通风。采用局部扇风机联合作业。为克服风筒过大的风阻，可采用局扇串联作业。当风筒风阻不大而需风量较大时，也可采用局部扇风机并联通风。并联作业应根据风筒和扇风机的具体条件合理使用。,条件许可时，尽量选用大直径的风筒，以降低风筒风阻，提高有效风量；也可采用单机双风筒并联通风。增加风筒的节长，改进接头方式，保证风筒的接头质量。减少节头数可减少接头风阻，改进接头方式和保证风筒的接头质量可减少风筒接头处的漏风。,风筒悬吊力求“平、直、紧”，以减小局部阻力。扇风机与风筒应尽量安装在一条直线上，转弯时应避免急弯；风筒与扇风机直径应相同，不一致时应采用缓变直径的大小接头。减少风筒漏风。金属风筒接头处要加胶垫，螺栓齐全、拧紧。柔性风筒要粘补所有针眼（吊环鼻、缝线）和破口。,风筒应设放水孔，及时放出风筒中凝集的积水。加强局扇和风筒的维修和管理，并实行定期巡回检查风筒状况的制度。,2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),62,第八章掘进工作面通风,（9）某独头掘进巷道长200m，断面为6.5m2，用火雷管起爆，一次爆破火药量为20kg。若采用抽出式通风，通风时间限于20min，其有效吸程和所需风量各为多少?解：（m）Lt=15+A=15+20=35（m）(m3/s),2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),63,第八章掘进工作面通风,（10）某掘进巷道，采用压入式通风，其胶皮风筒的接头数目n12，一个接头的漏风率p10.02，工作面的需风量Q01.51m3/s。问扇风机供风量为多少?解：（m3/s）,2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),64,第八章掘进工作面通风,解：(N.s2/m4)（N.s2/m4）,（14）某独头巷道利用总风压通风,风筒长100m(不考虑漏风)，摩擦阻力系数0.004N.s2/m4，直径为0.4m，贯通风流巷道的风量为Q1Q310m3/s，欲使独头工作面的风量为Q21m3/s，用风窗调节。问调节风窗造成的风阻应为多少?,2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),65,第九章矿井通风系统,（1）矿井通风系统由哪几部分构成？答：从系统组成来看，矿井通风系统由通风网路、通风动力和通风控制设施三大部分有机构成。从系统结构来看，矿井通风系统可以划分成三大部分，即进风部分、出风部分和用风部分，各部分担任着不同的职能。,2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),66,第九章矿井通风系统,（3）矿井通风系统的主要类型有哪些？答：矿井通风系统从不同的角度可分为若干种类型。根据系统格局，可分为统一通风、分区通风和单元通风三种类型。根据进风井与回风井的布置方式，可分为中央式、对角式及混合式三种类型。根据主扇的工作方式及井下压力状态，可分为压入式、抽出式、压抽混合式三种类型。根据风流的输送与调控方式，可分为主扇风窗、主扇辅扇、多级机站、单元调控、以及上述四种类型的不同组合。,2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),67,第九章矿井通风系统,（5）矿井通风构筑物有哪些？各起什么作用？答：通风构筑物可分为两大类：一类是通过风流的构筑物，包括主扇风硐，反风装置，风桥，导风板，调节风窗和风障，另一类是遮断风流的构筑物，包括挡风墙和风门等。,2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),68,第九章矿井通风系统,（12）矿井漏风主要出现在何处？如何计算矿井漏风率？答：金属矿山的主要漏风地点和产生漏风原因如下：,抽出式通风的矿井，通过地表塌陷区及采空区直接漏入回风道的短路风流有时可达很高的数值。造成这种漏风的原因，首先是由于开采上缺乏统筹安排，过早地形成地表塌陷区，在回风道的上部没有保留必要的隔离矿柱，同时也由于对地表塌陷区和采空区未及时充填或隔离。压入式通风的矿井，通过井底车场的短路漏风量也很高。这种漏风常常是由于井底车场风门不严密或风门完全失效所致。,作业面分散，废旧巷道及不作业的采场不能及时封闭，造成内部漏风。井口密闭、反风装置、风门、风桥、风墙等通风构筑物不严密，也能造成较大的漏风。,2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),69,第九章矿井通风系统,（12）矿井漏风主要出现在何处？如何计算矿井漏风率？答：,矿井的总风量由有效风量、内部漏风量及外部漏风量三部分组成。从原则上说，进入用风部分的风量由有效风量及内部漏风量组成，存在如下的关系：QYQGi,QWLQZ-QU,QRLQU-QY式中,QY矿井有效风量；QGi各工作面实得风量；QZ矿井总风量(压入式通风矿井为总进风量，抽出式通风矿井为总排风量)；QU实际进入需用风部分的风量；QWL外部漏风量；QRL内部漏风量。,Y有效风量率;WL外部漏风率;RL内部漏风率。,2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),70,第九章矿井通风系统,（14）选择调控方式的原则有哪些？答：各种调控方式的选用法则如下：,网路结构比较简单的通风系统，宜选用主风窗调控。只要在最大阻力线路上不再设置风窗，就符合该种调控方法的最小功耗原则。网路结构稍微复杂的通风系统，宜选用主扇辅扇调控。只要在最小阻力线路以外的其余风路设置辅扇，即可达到调控风量的目的，并符合该种调控方法的最小功耗原则。,网路结构较为复杂、有氡危害的通风系统，建议选用多级机站或单元调控方式。网路结构比较复杂、开采范围较大的通风系统，建议选用单元调控方式或不同类型的组合调控方式。,2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),71,第十章矿井通风系统设计,（2）矿井通风设计的原则有哪些？答：在设计矿井通风系统构建方案时，应严格遵循技术效果良好、运行安全可靠、基建费用和经营费用低以及便于管理的原则，即：,系统宏观构建规划合理，既有利于通风，又与矿井开采规划、开拓方案相辅相成。通风方式及压力分布合理，有利于有毒有害气体和粉尘排出与控制。矿井供风量合理,既有一定余量,又不过大浪费。通风网路结构合理，能将生产要求的风量送到每一个工作面，并将工作面用过的污风快捷地排除地表；井巷工程量少,通风阻力小,污风不串联。,2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),72,第十章矿井通风系统设计,（2）矿井通风设计的原则有哪些？答：在设计矿井通风系统构建方案时，应严格遵循技术效果良好、运行安全可靠、基建费用和经营费用低以及便于管理的原则，即：,分风调控简便易行，分风均衡性、稳定性、可靠性好,有害漏风少,有效风量率和风速合格率高。设备选型合理，安装使用简便，购置费低，运行效率高。通风构筑物和风流调节设施尽量少。充分利用一切可用于通风的井巷和通道，使专用通风井巷工程量最小。通风动力消耗少，通风费用低。适应生产变化的能力强，现场应用和管理的难度不大，能够管好、用好。,2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),73,第十章矿井通风系统设计,（3）什么是统一通风、分区通风、单元通风？,答：一个矿井构建成一个整体通风系统的格局称为统一通风。一个矿井分别建立若干个通风网路、通风动力及调控设施均绝对独立的、风流互不连通的通风系统的格局称为分区通风。,答：依据用风部分通风网络结构和采掘规划布局，以工作面为服务核心，将用风部分复杂的通风网路，划分建设成若干个相互独立、相对简单、现有手段可以调控、分风稳定性能够适应生产工作面变化的通风单元，在其中用风机等调控措施控制风流按需分配。各通风单元由各自独立的工作面通风网路、自成体系的通风动力和调控设施有机组合构成，相对通风系统自成一体，故对应称之为通风单元。,2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),74,第十章矿井通风系统设计,（4）矿井进风井与回风井的布置原则是什么？,答：每个通风系统至少要有一个可靠的进风井和一个可靠的回风井。因为在进风井中输送的是新风，所以进风井既可专门构建，又可利用直通地表的人行运输井巷替代。为了保证进风质量，对于需采用压入式供风控制氡污染的矿井，以及开凿工程量不大矿井来说，最好设置专用进风井。在一般情况下，为节省开拓工程量，大都均以人行运输道或罐笼提升井兼做进风井。由于箕斗在卸矿过程中产生大量粉尘，会造成进风风源污染，故无净化措施时，箕斗井和混合并不宜做进风井。,答：矿井回风风流中含有大量有毒有害物质，所以回风井一股都是专用的，不能作行人及运输之用。因此，每个矿井都必须设置一个以上的专用回风井。,2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),75,第十章矿井通风系统设计,（5）什么是中央式通风系统、对角式通风系统、混合式通风系统？,答：进风井与排风井均布置在井田走向的中央，风流在井下的流动路线呈折返式，这就是中央式通风系统。根据矿体埋藏条件和开拓方式的不同，对角式布置有多种不同的型式。如果矿体走向较短，矿量集中，整个开采范围不大，可将进风井布置在矿体一端，排风井在另一端，构成侧翼对角式布置型式。假若矿体走向较长且规整，采用中央开拓，可将进风井布置在中央，两翼各设一个回风井，构成两翼对角式。,答：当矿体走向长，开采范围广，采用中央式开拓，可在井田中部布置进风井和回风井，用于解决中部矿体开采时通风；同时在矿井两翼另开掘回风井，解决边远矿体开采时的通风。整个矿井进风井与回风井由三个以上井筒按中央式与对角式混合组成，既有中央式又有对角式，形成混合式进风和回风。,2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),76,第十章矿井通风系统设计,（7）矿井通风主扇安装地点如何选择？,答：矿井大型主要扇风机一般安在地表，这样地表安装、检修和管理都比较方便；当矿井较深，工作面距主扇较远，沿途漏风量较大时，在下列情况下，主扇可安装于井下：在采用压入式（或抽出式）通风的矿井，但专用进风井（或专用回风井）附近地表漏风较大，为了减少密闭工程和提高有效风量率，主扇可安装在井下进风段（或回风段）内,这样可以充分利用漏风通风降低通风阻力,增大矿井进风量（或出风量）,将原来有害漏风,转变为有益漏风。,答：有山崩、滚石、雪崩危险的地区布置风井,地表无适当位置或地基不宜建筑扇风机房时。有自燃发火危险和进行大爆破的矿井，在井下安装扇风机时，应有可靠的安全措施并经主管部门批准。主要扇风机无论安设在地面或井下，都应考虑在安全和不受地压及其他灾害威胁的条件下，扇风机的安装位置尽可能地靠近矿体，以提高有效风量率。此外在井下安设时，还应考虑到扇风机的噪音不致影响井底车场工作人员的工作。,2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),77,第十章矿井通风系统设计,（13）矿井通风费用的预算包括哪些？答：矿井通风费用由设备折旧费、通风动力费、材料消耗费、通风人员工资、通风井巷折旧费和维护费、仪表的购置费等组成。,2019/12/17,内蒙古科技大学王文才(教授),78,第十一章矿井通风测定和通风系统管理,（3）衡量一个通风系统好坏的主要指标及辅助指标有哪些？这些指标是如何定义的？答：以下