矿井通风(第1章)

2024/1/7矿井通风学1矿井通风学

机械工业出版社2024/1/7矿井通风学2高等教育平安科学与工程类系列规划教材

矿山平安工程系列规划教材矿井通风学[主编]：王文才[参编]：刘树新，漆旺生，杨夺，刘业娇机械工业出版社，2023.12024/1/7矿井通风学3前

言

矿井通风——依靠机械或自然风压将定量的新鲜空气沿着既定的通风路线连续不断地输送到井下。

2024/1/7矿井通风学4前

言

矿井通风——依靠机械或自然风压将定量的新鲜空气沿着既定的通风路线连续不断地输送到井下。

一是满足用风地点的需要；

生存二是稀释并排出有毒、有害气体和粉尘等；

健康三是调节矿内小气候。效率2024/1/7矿井通风学5目录第1章矿井空气第2章矿井空气流动的根本理论第3章矿井通风阻力第4章矿井通风动力第5章矿井通风网络中风量的自然分配2024/1/7矿井通风学6目录第6章

矿井风量按需调节第7章

矿井通风系统第8章

掘进通风第9章

矿井通风设计第10章

矿井空气调节2024/1/7矿井通风学7第1章矿井空气1.1矿井空气成分1.2矿井空气状态及其物理性质1.3矿井空气物理性质2024/1/7矿井通风学81.1矿井空气成分地面空气及其进入井下后的变化地面空气——干空气(不含水蒸气的空气)，其氧气20.96%

氮气79%

二氧化碳0.04%湿空气(含有水蒸气的空气)2024/1/7矿井通风学91.1矿井空气成分地面空气及其进入井下后的变化矿井空气(地面空气从井筒进入井下)——(1)混入了有害气体和矿尘(2)氧气浓度降低(3)空气温度、湿度等状态参数发生了变化2024/1/7矿井通风学101.1矿井空气成分地面空气及其进入井下后的变化矿井空气(地面空气从井筒进入井下)——新风(新鲜空气)用风地点以前的风流

即进风流污风或乏风(污浊空气)用风地点以后的风流

即回风流2024/1/7矿井通风学111.1矿井空气成分矿井空气的主要成分及其根本性质(1)O2(2)N2(3)CO2对人体呼吸有刺激作用2024/1/7矿井通风学121.1矿井空气成分矿井空气中的有害成分及其根本性质(1)CO(2)CH4(3)NO2(4)SO2(5)H2S(6)NH3(8)氡气(9)矿尘2024/1/7矿井通风学131.1矿井空气成分矿井空气主要成分及有害成分平安标准(1)矿井空气主要成分平安标准采掘面进风流O2≥20%；风量≥4m3/(人·min)采掘面进风流CO2≤0.5%；采区、采掘面回风巷风流中CO2≤1.5%矿井总回风巷或一翼回风巷中CO2≤0.75%。2024/1/7矿井通风学141.1矿井空气成分矿井空气主要成分及有害成分平安标准(2)矿井空气中有害气体平安标准有害气体名称符号最高允许浓度（%）甲烷CH4采掘面进风流中为0.5采区、采掘面回风巷风流中为1.0矿井或一翼总回风巷风流中为0.75一氧化碳CO0.0024氧化氮(换算成NO2)NO20.00025二氧化硫SO20.0005硫化氢H2S0.00066氨NH30.004氢气H20.52024/1/7矿井通风学151.1矿井空气成分矿井空气主要成分及有害成分平安标准(3)矿井空气中矿尘平安标准粉尘中游离SiO2含量/%最高允许浓度/mg·m-3总粉尘呼吸性粉尘＜10103.510～＜502150～＜8020.5≥8020.32024/1/7矿井通风学161.1矿井空气成分矿井空气主要成分及有害成分平安标准(4)矿井空气中氡的平安标准平衡当量氡浓度的限值为1500Bq/m3〔Bq—贝可，是放射性活度计量单位，1Bq等于每秒发生一次衰变)2024/1/7矿井通风学171.2矿井空气状态及其物理性质1.2.1矿井空气状态参数及根本定律1．矿井空气状态参数干空气状态参数——温度、压力和密度水蒸气状态参数——温度、压力和密度矿井空气(即湿空气)状态参数——温度、压力和密度2024/1/7矿井通风学181.2矿井空气状态及其物理性质1.2.1矿井空气状态参数及根本定律2．矿井空气根本定律(1)气体状态方程→

M0—气体摩尔质量,kg/mol。2024/1/7矿井通风学191.2矿井空气状态及其物理性质1.2.1矿井空气状态参数及根本定律2．矿井空气根本定律(2)道尔顿分压定律理想气体混合物的总压力为各组元气体分压力之和。2024/1/7矿井通风学201.2矿井空气状态及其物理性质空气的温度及其测定热力学温标、摄氏温标和华氏温标。湿空气的温度称为干球温度。水银温度计测定的是摄氏温度值。2024/1/7矿井通风学211.2矿井空气状态及其物理性质空气的湿度及其测定1．绝对湿度饱和绝对湿度饱和水蒸气分压2024/1/7矿井通风学221.2矿井空气状态及其物理性质空气的湿度及其测定2．相对湿度

=1时的温度称为露点2024/1/7矿井通风学231.2矿井空气状态及其物理性质空气的湿度及其测定2．相对湿度

→因为

2024/1/7矿井通风学241.2矿井空气状态及其物理性质空气的湿度及其测定3．含湿量

2024/1/7矿井通风学251.2矿井空气状态及其物理性质空气的湿度及其测定3．含湿量

→因水蒸气Pa=φPs

,干空气P-φPs

,据气体方程

2024/1/7矿井通风学261.2矿井空气状态及其物理性质空气的湿度及其测定4．井下空气湿度的变化规律

2024/1/7矿井通风学271.2矿井空气状态及其物理性质空气的湿度及其测定5．空气湿度的测定1-干球温度计；2-湿球温度计；3-湿棉纱布；4、5-双层金属保护管；6-通风器；7-风管

风扇湿度计→2024/1/7矿井通风学281.2矿井空气状态及其物理性质空气的压力及其测定1.静压(1)绝对静压2024/1/7矿井通风学291.2矿井空气状态及其物理性质空气的压力及其测定1.静压(1)绝对静压地表大气中的绝对静压叫大气压力,它服从玻耳兹曼分布规律。假设Pc为海平面处大气压,那么2024/1/7矿井通风学301.2矿井空气状态及其物理性质空气的压力及其测定1.静压(2)相对静压2024/1/7矿井通风学311.2矿井空气状态及其物理性质空气的压力及其测定2.位压(1)重力位能

m1gZ12024/1/7矿井通风学321.2矿井空气状态及其物理性质空气的压力及其测定2.位压(2)位压单位体积流体相对于水平基准面所具有的重力位能，称为位压。它是一种潜在能量，不能单独对外呈现压力效应，只按照能量守恒定律与空气静压相互转化。2024/1/7矿井通风学331.2矿井空气状态及其物理性质空气的压力及其测定2.位压(2)位压2024/1/7矿井通风学341.2矿井空气状态及其物理性质空气的压力及其测定3.动压动压总是大于零。2024/1/7矿井通风学351.2矿井空气状态及其物理性质空气的压力及其测定4.全压、势压(能)和总能量(总压力)静压与动压之和称为全压。

①绝对全压

②相对全压静压与位压之和称为势压(能)。静压、动压与位压之和称为总能量(总压力)。2024/1/7矿井通风学361.2矿井空气状态及其物理性质空气的压力及其测定5.空气压力的测定(1)绝对静压的测定

水银气压计→2024/1/7矿井通风学371.2矿井空气状态及其物理性质空气的压力及其测定5.空气压力的测定(1)绝对静压的测定

空盒气压计→2024/1/7矿井通风学381.2矿井空气状态及其物理性质空气的压力及其测定5.空气压力的测定(2)相对压力的测定(a)垂直U型压差计(b)倾斜U型压差计

U型压差计2024/1/7矿井通风学391.2矿井空气状态及其物理性质空气的压力及其测定5.空气压力的测定(2)相对压力的测定(a)垂直U型压差计(b)倾斜U型压差计

相对压力的测定→

U型压差计2024/1/7矿井通风学401.2矿井空气状态及其物理性质空气的压力及其测定5.空气压力的测定(2)相对压力的测定

相对压力的测定→单管倾斜压差2024/1/7矿井通风学411.2矿井空气状态及其物理性质空气的压力及其测定5.空气压力的测定(2)相对压力的测定

相对压力的测定→

Y-61型倾斜微压计2024/1/7矿井通风学421.2矿井空气状态及其物理性质空气的压力及其测定5.空气压力的测定(2)相对压力的测定

相对压力的测定→补偿式微压计2024/1/7矿井通风学431.2矿井空气状态及其物理性质空气的压力及其测定5.空气压力的测定(2)相对压力的测定

相对压力的测定→皮托管2024/1/7矿井通风学441.2矿井空气状态及其物理性质空气的压力及其测定6.风流点压力的相互关系(1)压入式通风绝对全压：

Pt=P+hv，Pt>P，Pt>P0相对全压：

ht=Pt-P0=hs+hv，hs=P-P0，ht>02024/1/7矿井通风学451.2矿井空气状态及其物理性质空气的压力及其测定6.风流点压力的相互关系(1)压入式通风绝对全压：

Pt=P+hv，Pt>P，Pt>P0相对全压：

ht=Pt-P0=hs+hv,hs=P-P0,ht>02024/1/7矿井通风学461.2矿井空气状态及其物理性质空气的压力及其测定6.风流点压力的相互关系(2)抽出式通风绝对全压：

Pt=P+hv，Pt>P，Pt<P0相对全压：ht=Pt-P0,hs=P-P0,,ht<02024/1/7矿井通风学471.3矿井空气物理性质1.3.1密度及其测算2024/1/7矿井通风学481.3矿井空气物理性质1.3.1密度及其测算因为,

，Ra=461J/(kg·K)2024/1/7矿井通风学491.3矿井空气物理性质1.3.2重率2024/1/7矿井通风学501.3矿井空气物理性质1.3.3比体积2024/1/7矿井通风学511.3矿井空气物理性质1.3.3黏度μ—动力黏度〔或称绝对黏度〕，它随着气温和气压而变化，Pa·s。2024/1/7矿井通风学521.3矿井空气物理性质1.3.3黏度运动黏度(m2/s)2024/1/7矿井通风学531.3矿井空气物理性质1.3.3黏度

空气与水的黏性随温度的变化2024/1/7矿井通风学541.3矿井空气物理性质1.3.3黏度几种流体的黏度〔0.1MPa，t=20℃〕流体名称动力黏度μ/(Pa·s)运动黏度

/(m2·s-1)空气1.808×10-51.501×10-5氮气（N2）1.76×10-51.41×10-5氧气（O2）2.04×10-51.43×10-5甲烷（CH4）1.08×10-51.52×10-5