文档介绍：第四章矿井通风动力
自然风压(产生、计算、测定、利用与控制)
通风机类型、构造与主要性能
主要通风机附属装置
风机基本理论与特性参数
通风机工况点与经济运行
主要通风机的联合运转
机械风压
由通风机造成的能量差。
自然风压
由于风流流过井巷时与岩石发生了热量交换,使得进、回风井内的气温出现差异,回风井里面的空气密度比进风井里的空气密度较小,因而两个井筒底部的空气压力不相等,其压差就是自然风压。
机械风压和自然风压均是矿井通风的动力,用以克服矿井的通风阻力,促使空气流动。
第一节自然风压
一、自然风压及其形成和计算
1、自然通风
在自然风压作用下,风流不断流过矿井的现象。
冬季:空气柱0-1-2比5-4-3的
平均温度较低,平均空气密
度较大,导致两空气柱作用
在2-3水平面上的重力不等。
它使空气源源不断地从井
口1流入,从井口5流出。
夏季:相反。
自然风压:作用在最低水平两侧空气柱重力差。
第一节自然风压
0
1
2
3
4
5
dz
ρ1
dz
ρ2
z
2、自然风压的计算
根据自然风压定义,上图所示系统的自然风压HN可用下式计算:
为了简化计算,一般采用测算出0-1-2和5-4-3井巷中空气密度的平均值ρm1和ρm2,用其分别代替上式的ρ1和ρ2,则上式可写为:
注:1)自然风压的计算必须取一闭合系统。
2)进风系统和回风系统必须取相同的标高。
3)一般选取最低点作为基准面。
第一节自然风压
二、自然风压的测定
第一节自然风压
对于任一矿井,还可用另一种方法测算矿井的自然风压。如在矿井中任一地点制做临时密闭,堵截风流,主要通风机停止运转后,用压差计测出密闭两侧的压差,即为该矿的HN。要求是密闭不漏风,否则测值不准。
三、自然风压的影响因素及变化规律
1、自然风压的影响因素
HN=f (ρ,Z)=f [ρ(T,P,R,φ),Z ]
温度差:矿井某一回路中两侧空气柱的温差是主要影响因素。影响气温差的主要因素是地面入风气温和风流与围岩的热交换。其影响程度随矿井的开拓方式、采深、地形和地理位置的不同而有所不同。
矿井深度:当两侧空气柱温差一定时,自然风压与矿井或回路最高与最低点间的高差Z成正比。深1000m的矿井,“自然通风能”占总通风能量的30%。
主要通风机:主要通风机的工作情况对自然风压的大小和方向也有一定影响。由于风流与围岩的热交换,冬季回风井气温高于进风井,风机停转或通风系统改变,这两个井筒之间在一定时期内仍存在温差,从而仍有一定的自然风压起作用。有时甚至会干扰通风系统改变后的正常通风工作。
地面大气压、空气成分和湿度:通过影响空气的密度因而对自然风压也有一定影响,但这种影响相对较小。
第一节自然风压
2、自然风压变化规律
自然风压的大小和方向,主要受地面空气温度变化的影响。如图所示分别为浅井和我国北部地区深井的自然风压随季节变化的情形。由图可以看出,对于浅井,夏季的自然风压出现负值;而对于我国北部地区的一些深井,全年的自然风压都为正值。
浅井自然风压示意图深井自然风压示意图
第一节自然风压
3、自然风压的控制和利用
自然风压作用的两面性-积极和消极措施:
(1)新设计矿井在选择开拓方案、拟定通风系统时,应使在全年大部分时间内自然风压方向与机械通风风压的方向一致,以便利用自然风压。例如,在山区要尽量增大进、回风井井口的高差;进风井井口布置在背阳处等。
(2)适时调整主要通风机的工况点,使其既能满足矿井通风需要,又可节约电能。例如在冬季自然风压帮助机械通风时,可采用减小叶片角度或转速等方法以降低机械风压。
(3)在多井口通风的山区,尤其在高***矿井,要防止因自然风压作用造成某些巷道无风或反向而发生事故。
(4)在建井初期,在表土层施工阶段,有条件时可以利用钻孔构成回路形成自然风压,解决某些局部通风问题(但钻孔风阻较大)。
(5)一旦主要风机发生故障或破坏,可以利用自然风压进行通风,对这种非常时期应制定相应的计划。
第一节自然风压
例:四川某矿因自然风压使风流反向示意图。
ABB’CEFA系统的自然风压为:
DBB’CED系统的自然风压为:
在夏季,自然风压与主要通风机作用方向相反,这相当于在平硐口A和进风立井口D各安装一台抽风机(向外)。
a
b
c
d
a
b
c
d
e
f
b’
RD
RC
Z
第一节自然风压
第一节自然风压
设AB风流停滞,对回路ABDEFA和ABB’CEFA可分别列出压力平衡方程:
式中: HS—风机静压,Pa;
Q — DBB’C风路风量,m3/S;
RD、RC—分别为DB和BB’C分支风阻,N·S2/m8。
两式相除