矿井通风第1章

1、2020/10/4,矿井通风学,1,矿井通风学,机械工业出版社,2020/10/4,矿井通风学,2,高等教育安全科学与工程类系列规划教材 矿山安全工程系列规划教材,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，2015.1,2020/10/4,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。,2020/10/4,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

2、节矿内小气候。 效率,2020/10/4,矿井通风学,5,目 录,第1章 矿井空气 第2章 矿井空气流动的基本理论 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,2020/10/4,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,2020/10/4,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,2020/10/4,矿井通风学,8,1.1矿井空气成分,1.1.1地面空气及其进入井下后的变化 地面空气 干空气(不

3、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),2020/10/4,矿井通风学,9,1.1矿井空气成分,1.1.1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,2020/10/4,矿井通风学,10,1.1矿井空气成分,1.1.1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,2020/10/4,矿井通风学,11,1.1

4、矿井空气成分,1.1.2矿井空气的主要成分及其基本性质 (1) O2 (2) N2 (3) CO2 对人体呼吸有刺激作用,2020/10/4,矿井通风学,12,1.1矿井空气成分,1.1.3矿井空气中的有害成分及其基本性质 (1)CO (2)CH4 (3)NO2 (4)SO2 (5)H2S (6)NH3 (8)氡气 (9)矿尘,2020/10/4,矿井通风学,13,1.1矿井空气成分,1.1.4矿井空气主要成分及有害成分安全标准 (1)矿井空气主要成分安全标准 采掘面进风流O2 20%；风量 4m3/(人min) 采掘面进风流CO20.5%； 采区、采掘面回风巷风流中CO2 1.5% 矿井总回

5、风巷或一翼回风巷中CO2 0.75%。,2020/10/4,矿井通风学,14,1.1矿井空气成分,1.1.4矿井空气主要成分及有害成分安全标准 (2)矿井空气中有害气体安全标准,2020/10/4,矿井通风学,15,1.1矿井空气成分,1.1.4矿井空气主要成分及有害成分安全标准 (3)矿井空气中矿尘安全标准,2020/10/4,矿井通风学,16,1.1矿井空气成分,1.1.4矿井空气主要成分及有害成分安全标准 (4)矿井空气中氡的安全标准 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),2020/10/4,矿井通风学,17,1.2矿井

6、空气状态及其物理性质,1.2.1 矿井空气状态参数及基本定律 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,2020/10/4,矿井通风学,18,1.2矿井空气状态及其物理性质,1.2.1 矿井空气状态参数及基本定律 2矿井空气基本定律 (1)气体状态方程 M0气体摩尔质量,kg/mol。,2020/10/4,矿井通风学,19,1.2矿井空气状态及其物理性质,1.2.1 矿井空气状态参数及基本定律 2矿井空气基本定律 (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。,2020/10/4,矿

7、井通风学,20,1.2矿井空气状态及其物理性质,1.2.2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。,2020/10/4,矿井通风学,21,1.2矿井空气状态及其物理性质,1.2.3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,2020/10/4,矿井通风学,22,1.2矿井空气状态及其物理性质,1.2.3空气的湿度及其测定 2相对湿度 =1时的温度称为露点,2020/10/4,矿井通风学,23,1.2矿井空气状态及其物理性质,1.2.3空气的湿度及其测定 2相对湿度 因为,2020/10/4,矿井通风学,2

8、4,1.2矿井空气状态及其物理性质,1.2.3空气的湿度及其测定 3含湿量,2020/10/4,矿井通风学,25,1.2矿井空气状态及其物理性质,1.2.3空气的湿度及其测定 3含湿量 因水蒸气Pa=Ps ,干空气P-Ps ,据气体方程,2020/10/4,矿井通风学,26,1.2矿井空气状态及其物理性质,1.2.3空气的湿度及其测定 4井下空气湿度的变化规律,2020/10/4,矿井通风学,27,1.2矿井空气状态及其物理性质,1.2.3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,2020

9、/10/4,矿井通风学,28,1.2矿井空气状态及其物理性质,1.2.4空气的压力及其测定 1. 静压 (1)绝对静压,2020/10/4,矿井通风学,29,1.2矿井空气状态及其物理性质,1.2.4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。若Pc为海平面处大气压,则,2020/10/4,矿井通风学,30,1.2矿井空气状态及其物理性质,1.2.4空气的压力及其测定 1. 静压 (2)相对静压,2020/10/4,矿井通风学,31,1.2矿井空气状态及其物理性质,1.2.4空气的压力及其测定 2. 位压 (1) 重力位能 m1gZ1

10、,2020/10/4,矿井通风学,32,1.2矿井空气状态及其物理性质,1.2.4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。,2020/10/4,矿井通风学,33,1.2矿井空气状态及其物理性质,1.2.4空气的压力及其测定 2. 位压 (2)位压,2020/10/4,矿井通风学,34,1.2矿井空气状态及其物理性质,1.2.4空气的压力及其测定 3.动压 动压总是大于零。,2020/10/4,矿井通风学,35,1.2矿井空气状态及其物理性质,1.2.4空

11、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。 绝对全压 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)。,2020/10/4,矿井通风学,36,1.2矿井空气状态及其物理性质,1.2.4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,2020/10/4,矿井通风学,37,1.2矿井空气状态及其物理性质,1.2.4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,2020/10/4,矿井通风学,38,1.2矿井空气状态及其物理性质,1.2.4空气的压力及其测定 5.空气压力

12、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,2020/10/4,矿井通风学,39,1.2矿井空气状态及其物理性质,1.2.4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,2020/10/4,矿井通风学,40,1.2矿井空气状态及其物理性质,1.2.4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,2020/10/4,矿井通风学,41,1.2矿井空气状态及其物理性质,1.2.4空气的压力及其测定 5.空气压力的测定 (2)相对

13、压力的测定 相对压力的测定 Y-61型倾斜微压计,2020/10/4,矿井通风学,42,1.2矿井空气状态及其物理性质,1.2.4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,2020/10/4,矿井通风学,43,1.2矿井空气状态及其物理性质,1.2.4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,2020/10/4,矿井通风学,44,1.2矿井空气状态及其物理性质,1.2.4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，PtP，PtP0 相对全压： ht=Pt-P

14、0=hs+hv，hs=P-P0，ht0,2020/10/4,矿井通风学,45,1.2矿井空气状态及其物理性质,1.2.4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，PtP，PtP0 相对全压： ht=Pt-P0=hs+hv,hs=P-P0, ht0,2020/10/4,矿井通风学,46,1.2矿井空气状态及其物理性质,1.2.4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，PtP，PtP0 相对全压： ht=Pt-P0,hs=P-P0, , ht0,2020/10/4,矿井通风学,47,1.3矿井空气

15、物理性质,1.3.1 密度及其测算,2020/10/4,矿井通风学,48,1.3矿井空气物理性质,1.3.1 密度及其测算 因为 , ，Ra=461J/(kgK),2020/10/4,矿井通风学,49,1.3矿井空气物理性质,1.3.2 重率,2020/10/4,矿井通风学,50,1.3矿井空气物理性质,1.3.3 比体积,2020/10/4,矿井通风学,51,1.3矿井空气物理性质,1.3.3 黏度 动力黏度（或 称绝对黏度）， 它随着气温和气压 而变化，Pas。,2020/10/4,矿井通风学,52,1.3矿井空气物理性质,1.3.3 黏度 运动黏度 (m2/s),2020/10/4,矿井通风学,53,1.3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,2020/10/4,矿井通风学,54,1.3矿井空气物理性质,1.3.3 黏度 几种流体的黏度（0.1MPa，t=20）,2020/10/4,矿井通风学,55,1.3矿井空气物理性质,1.3.3比热容 它是单位质量空气温度升高1K所需要的热量， 有定容比热cv和定压比热