矿井通风技术课件.ppt

1、矿 井 通 风 技 术兰州资源环境职业技术学院学习情境一：矿井通风基本技能训练任务一：矿井气候中有害气体浓度的测定任务二：矿井气候条件测定（包括温度、湿度、风速的测定）任务三：矿井空气压力的测定任务一：矿井气候中有害气体浓度的测定学习内容1、矿井空气中的主要成分；2、矿内空气中常见的有害气体及矿尘3、测定矿井下某地点一氧化碳浓度知识目标1、了解矿井空气各主要成分的基本性质；2、熟悉矿井空气各主要成分的质量浓度标准、检测仪表及方法；3、掌握矿井空气主要有害气体及其基本性质、质量浓度标准、检测仪器与方法、防止有害气体危害的措施。技能目标1、掌握矿井有害气体的种类及防治有害气体危害的措施；2、能用检

2、定管快速测定法测定一氧化碳等矿井有害气体的浓度。重点和难点1、矿井空气主要有害气体的质量浓度标准； 2、气体检测仪器与检测方法；3、防止有害气体危害的措施；4、矿井空气主要成分及其基本性质、质量浓度标准、检测仪器与方法。【任务内容及要求】1、了解矿井空气中的主要成分；2、熟悉矿内空气中常见的有害气体及矿尘；3、掌握测定矿井下某地点一氧化碳浓度的方法。【相关知识】1.矿井空气的主要成分（1）地面空气的成分 地面空气一般主要由氧（O2）、氮（N2）和二氧化碳（CO2）所组成。 此外，地面空气中尚含有一定量的水蒸气、微生物和灰尘等。（2）矿井空气的主要成分及基本性质 地面空气进入矿井后，当其成分与地

3、面空气成分相似时（进风巷道中的风流）称为新鲜风流。 由于井下生产过程产生了各种有毒有害的物质，使矿内空气成分发生了一系列的变化。充满在矿内巷道中的各种气体矿尘和杂质的混合物（如回风道中的风流），统称为污浊风流。矿内空气的主要成分是氧（O2）、氮（N2）和二氧化碳（CO2）。而氮（N2）为惰性气体，在井下变化很小。1）氧气（O2）氧气是一种无色、无味、无臭的气体，与空气的相对密度为1.105。氧气是很活跃的化学元素，易使多种元素氧化，能助燃。 一般情况下，劳动强度越大所需氧气量就越大，人在休息时的需氧量为0.20.4L/min；在工作时为13 L/min。 当氧气浓度降低时，人体就会产生不良反应

4、，严重者会缺氧窒息甚至死亡。2）氮气（N2）氮气是无色、无味、无臭的惰性气体，与空气的相对密度为0.97，微溶于水，不助燃，无毒，不能供人呼吸。 当空气中的氮气浓度增加时，会相应降低氧气浓度，人会因缺氧而窒息。可将氮气用于井下防止瓦斯爆炸和防灭火。矿井中的氮气主要来源于：井下爆破；有机物的腐烂；天然生成的氮气从煤岩中涌出等。3）二氧化碳（CO2） 二氧化碳是无色、略带酸臭味的气体，与空气的相对密度为1.52，常积聚于巷道的底部。不助燃也不能供人呼吸，略有毒性，易溶于水。 二氧化碳对人体的呼吸有刺激作用，所以在为中毒或窒息的人员输氧时，常常要在氧气中加入5%的二氧化碳，以促使患者加强呼吸。 当空

5、气中的二氧化碳浓度过高时，将使空气中的氧气含量相对降低，严重时也能造成人员中毒或窒息。（3）煤矿安全规程对矿井空气主要成分的规定矿井空气的主要成分中，由于氧气和二氧化碳对人员身体健康和安全生产影响很大，所以煤矿安全规程对其浓度标准做了明确规定。主要如下：在总进风和采掘工作面进风流中，按体积计算，氧气含量不得低于20%；二氧化碳浓度不得超过0.5%。 矿井总回风巷或一翼回风巷风流中，二氧化碳超过0.75%时，必须立即查明原因，进行处理。采掘工作面风流中二氧化碳浓度达到1.5%时，必须停止工作，撤出人员，查明原因，制定措施，进行处理。采区回风巷、采掘工作面回风巷风流中二氧化碳超过1.5%时，必须停

6、止工作，撤出人员，采取措施，进行处理。（4）矿井空气主要成分的检测方法矿内空气主要成分的检测方法可分为两大类：一是取样分析法，二是快速测定法。1）取样分析法利用取样瓶或吸气球等容器提取井下空气试样，送往地面化验室进行分析。 仪器多用气相色谱分析仪，它分析精度高，定性准确，分析速度快，一次进样可以同时完成多种气体的分析；但所需时间长，操作复杂，技术要求高。一般用于井下火区成分检测或需精确测定空气成分的场合。2）快速测定法利用便携式仪器在井下就地检测，快速测定出主要气体成分。尽管它的测定精度不如取样分析法高，但基本能满足矿井的一般要求，是目前普遍采用的测定方法。2.矿内空气中常见的有害气体及矿尘煤

7、矿生产过程中，经常遇到的有害气体有一氧化碳（CO）、硫化氢（H2S）、二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、氨气（NH3）、氢气（H2）、甲烷（CH4）等。金属矿山井下常见的对安全生产威胁最大的有毒气体有一氧化碳（CO）、二氧化氮（NO2）、二氧化硫（SO2）、硫化氢（H2S）等。（1）矿内空气中的有害气体及其基本性质1）一氧化碳（CO）一氧化碳是无色、无味、无臭的气体，与空气的相对密度为0.97，微溶于水，能燃烧，当体积浓度达到13%75%时，遇火源有爆炸性。 一氧化碳有剧毒。当人体吸入含有一氧化碳的空气时，一氧化碳首先与血红素相结合，阻碍了氧气的正常结合，从而造成人体血液缺氧引起窒息和中

8、毒。2）硫化氢（H2S）硫化氢是无色、微甜、略带臭鸡蛋气味的气体，与空气的相对密度为1.19，易溶于水，当体积浓度达4.3%46%时具有爆炸性。 硫化氢有剧毒。它不但能使人体血液缺氧中毒，同时对眼睛及呼吸道的粘膜具有强烈的刺激作用，能引起鼻炎、气管炎和肺水肿。3）二氧化硫（SO2）二氧化硫是无色、有强烈硫磺气味及酸味的气体，当空气中二氧化硫浓度达到0.0005%时即可嗅到刺激气味。它易溶于水，与空气的相对密度为2.32，是井下有害气体中密度最大的，常常积聚在井下巷道的底部。 二氧化硫有剧毒。空气中的二氧化硫遇水后生成硫酸，对眼睛有刺激作用。此外，也能对呼吸道的粘膜产生强烈的刺激作用，引起喉炎和

9、肺水肿。4）二氧化氮（NO2）二氧化氮是一种红褐色气体，有强烈的刺激性气味，与空气的相对密度为1.59，易溶于水。二氧化氮是井下毒性最强的有害气体。它遇水后生成硝酸，对眼睛、呼吸道粘膜和肺部组织有强烈的刺激及腐蚀作用，严重时可引起肺水肿。5）氨气（NH3）氨气是一种无色、有浓烈臭味的气体，与空气的相对密度为0.6，易溶于水。当空气中的氨气浓度达到30%左右时，遇火有爆炸性。氨气有剧毒。它对皮肤和呼吸道粘膜有刺激作用，可引起喉头水肿，严重时失去知觉，以致死亡。氨气主要是在矿井发生火灾或爆炸事故时产生。6）氢气（H2）氢气无色、无味、无毒，与空气的相对密度为0.07，是井下最轻的有害气体。空气中氢

10、气浓度达到4%74%时具有爆炸危险性。井下氢气的主要来源是蓄电池充电。此外，矿井发生火灾和爆炸事故中也会产生氢气。7）瓦斯（CH4）瓦斯是无色、无味、无臭、无毒的气体，与空气的相对密度为0.554。瓦斯在大气压力为101.325KPa，温度为0 的标准状态下，容重为0.716 kg/m3。瓦斯比空气轻，因此在煤矿井下常积聚在巷道顶部或上山迎头。瓦斯不助燃，但在空气中体积浓度（5%16%），并遇到高温时（650750）时能引起爆炸。矿井瓦斯是指从煤层或岩层中放出或生产过程中产生并涌入到矿井内的各种气体。其基本成分是甲烷（CH4）、二氧化碳（CO2）和氮气（N2），还有少量的硫化氢（H2S）、一氧

11、化碳（CO）、氢气（H2）、二氧化硫（SO2）及其它碳氢化合物气体。甲烷（CH4），又称沼气。它是一种具有窒息性和爆炸性的气体，对煤矿安全生产的威胁最大。为了便于管理，将矿井瓦斯按其涌出量的大小分成若干等级，并按不同等级，采取相应的安全措施和管理标准。矿井瓦斯涌出量矿井瓦斯涌出量是指在矿井生产过程中涌入巷道内的瓦斯量，可用绝对瓦斯涌出量和相对瓦斯涌出量两个参数来表示。矿井绝对瓦斯涌出量（Q绝）是指矿井在单位时间内涌出瓦斯的体积，单位为m3min 或m3/d 。可用下式计算：Q绝=QC6024 （1-1）式中 Q矿井总回风道风量，m3/d； C回风流中的平均瓦斯浓度，%。 相对瓦斯涌出量（q相）

12、是指在正常生产条件下开采1吨煤所涌出的瓦斯体积，其单位为m3/t。q相=（ Q绝n）/T （1-2）式中 Q绝矿井绝对瓦斯涌出量，m3/d； n矿井瓦斯鉴定月的工作天数，d/月； T矿井瓦斯鉴定月的产量，t/月。矿井瓦斯等级 根据煤矿安全规程第133条的规定，一个矿井中，只要有一个煤（岩）层中发现过瓦斯，该矿井即定为瓦斯矿井，并依照矿井瓦斯等级的工作制度进行管理。矿井瓦斯等级按照矿井相对瓦斯涌出量、矿井绝对瓦斯涌出量和瓦斯涌出形式来划分，如表1-8所示。表1-8 矿井瓦斯等级划分 矿井瓦斯等级 划分标准 低瓦斯矿井 q相10m3/t 且 Q绝40m3/min 高瓦斯矿井 q相10m3/t 或

13、Q绝40m3/min煤与瓦斯突出矿井只要发生过1次煤与瓦斯突出煤矿安全规程规定，矿井在采掘过程中，只要发生过一次煤与瓦斯突出，该矿井即为突出矿井，发生突出的煤层定为突出煤层。（2）矿井空气中有害气体的安全浓度标准、预防和急救措施 为了防止有害气体对人体和安全生产造成危害，煤矿安全规程中对其安全浓度（允许浓度）标准做了明确规定。此外，煤矿安全规程还规定：井下充电室风流中以及局部积聚处的氢气浓度不得超过0.5%。（3）有害气体的检测方法近年来，随着煤矿安全装备水平的不断提高，瓦斯监控系统的普遍应用，有害气体的检测手段也日趋完善，各大、中型矿井已经形成了人工定点、定时检测与自动监测相结合的检测体系。

14、在人工检测方法中，除了取样分析法之外，目前使用最广泛的还是快速测定法。1）瓦斯（CH4）的快速检测方法煤矿中用于检测瓦斯的仪器有光学瓦斯检定器、瓦斯检测报警仪、瓦斯断电仪等。2）CO、NO2、H2S、SO2、NH3、H2的快速检测方法有毒有害气体测定方法很多，因对人危害很大，应以快速准确的测定法为宜，现场广为采用的测定方法为检定管快速测定法。检定管快速测定法所使用的仪器有：检定管，抽气唧筒，秒表。（4）防止有害气体危害的措施1）加强通风。用通风的方法将各种有害气体浓度冲淡到规程规定的安全标准以下，这是目前防止有害气体危害的主要措施之一。2）加强对有害气体的检查。按照规定的检查制度，采用合理的检

15、查方法和手段，及时发现存在的隐患和问题，采取有效措施进行处理。 3）瓦斯抽放。对煤层或围岩中存在的大量高浓度瓦斯，可以采用抽放的方法加以解决，既可以减少井下瓦斯涌出，减轻通风压力，抽到地面的瓦斯还能加以利用。 4）放炮喷雾或使用水炮泥。喷雾器和水炮泥爆破后产生的水雾能溶解炮烟中的二氧化氮、二氧化碳等有害气体，降低其浓度，方法简单有效。 5）加强对通风不良处和井下盲巷的管理。工作面采空区应及时封闭；临时通风的巷道要设置栅栏，提示警标，需要进入时必须首先进行有害气体检查，确认无害时方可进入。 6）井下人员必须随身佩带自救器。一旦矿井发生火灾、瓦斯煤尘爆炸事故，人员可迅速使用自救器撤离危险区。7）对

16、缺氧窒息或中毒人员及时进行急救。一般是先将伤员移到新鲜风流中，根据具体情况采取人工呼吸（NO2、H2S中毒除外）或其它急救措施。任务二：矿井气候条件测定（包括温度、湿度、风速的测定）学习内容1、矿井气候对人体平衡的影响；2、矿井空气的温度、湿度和风速；3、衡量矿井气候条件的指标和安全标准；4、矿井气候条件的改善；5、井巷中风速与风量的测定。知识目标1、学习矿井气候条件标准、改善方法；2、了解矿井气候条件的质量标准及改善办法；3、掌握矿井气候条件各参数的测定仪表及方法；4、了解矿井空气的温度、湿度和风速等参数的综合作用状态。技能目标1、会使用仪器测定矿井空气温湿度；2、会使用专用仪器测量风速，计

17、算风量。重点和难点1、矿井气候条件各参数的测定仪表及测定方法；2、矿井气候条件的质量标准测定及计算；3、矿井气候条件各参数的测定仪表及方法；4、矿井气候对人体热平衡的影响及矿井空气的温度、湿度和风速。【任务内容及要求】1、了解矿井气候对人体平衡的影响；2、熟悉矿井空气的温度、湿度和风速；3、了解衡量矿井气候条件的指标和安全标准；4、熟悉矿井气候条件的改善的方法；5、掌握井巷中某地点的温度、湿度、风速与风量的测定的方法；6、掌握风量的计算。【相关知识】矿井气候是指矿井空气的温度、湿度和风速等参数的综合作用状态。这三个参数的不同组合，便构成了不同的矿井气候条件。矿井气候条件同人体的热平衡状态有密切

18、联系，直接影响着井下作业人员的身体健康和劳动生产率的提高。1.矿井气候对人体热平衡的影响氧气是一种无色、无味、无臭的气体，与空气的相对密度为1.105。氧气是很活跃的化学元素，易使多种元素氧化，能助燃。 一般情况下，劳动强度越大所需氧气量就越大，人在休息时的需氧量为0.20.4L/min；在工作时为13 L/min。 当氧气浓度降低时，人体就会产生不良反应，严重者会缺氧窒息甚至死亡。 人体散热的方式主要通过皮肤表面与外界的对流、辐射和汗液蒸发三种基本形式进行。对流散热主要取决于周围空气的温度和风速；辐射散热主要取决于周围物体的表面温度；蒸发散热则取决于周围空气的相对湿度和风速。空气温度对人体散

19、热起着主要作用。当空气温度低于体温时，对流和辐射是人体的主要散热方式，温差越大，对流散热量越多；当气温等于体温时，对流散热停止，汗液蒸发成了人体的主要散热形式；当气温高于体温时，人体散热只能通过蒸发的方式进行。空气湿度影响人体蒸发散热的效果。当气温较高时，人体主要靠蒸发散热来维持人体热平衡。此时，湿度越大，汗液蒸发越困难，人体会感到闷热。风速影响着人体的对流散热和蒸发散热的效果。当空气的温度、湿度一定时，增大风速会提高散热效果。总之，矿井气候条件对人体热平衡的影响是一种综合作用，各参数之间相互联系、相互影响。2.矿井空气的温度、湿度和风速（1）矿井空气的温度空气的温度是影响矿井气候的重要因素。

20、最适宜的矿井空气温度为1520。矿井空气的温度受地面气温、井下围岩温度、机电设备散热、煤炭等有机物的氧化、人体散热、水分蒸发、空气的压缩或膨胀、通风强度等多种因素的影响，有的起升温作用，有的起降温作用，总的来看，升温作用大于降温作用，因此，随着井下通风路线的延长，空气温度逐渐升高。（2）矿井空气的湿度空气的湿度是指空气中所含的水蒸气量或潮湿程度。有两种表示方法：1）绝对湿度：指单位体积湿空气中所含水蒸气的质量（g/m3），用f表示。空气在某一温度下所能容纳的最大水蒸气量称为饱和水蒸气量，用F饱表示。温度越高，空气的饱和水蒸气量越大。2）相对湿度：指空气中水蒸气的实际含量（f）与同温度下饱和水蒸

21、气量（）比值的百分数。 通常所说的湿度指的都是相对湿度，它反映的是空气中所含水蒸气量接近饱和的程度。一般认为相对湿度在5060%对人体最为适宜。（3）井巷中的风速 风速是指风流的流动速度。风速过低，汗水不易蒸发，人体感到闷热，有害气体和矿尘也不能及时排散；风速过高，散热过快，易使人感冒，并造成井下落尘飞扬，对安全生产和人体健康也不利，因此，井下工作地点和通风井巷中都要有一个合理的风速范围3.衡量矿井气候条件的指标和安全标准（1）衡量矿井气候条件的指标 等效温度是1923年由美国采暖通风工程师协会提出的。这个指标是通过实验，凭受试者对环境的感觉而得出的。井下某一地点等效温度的测算方法是：用干湿球

22、温度计（如风扇湿度计）测出空气的干球温度和湿球温度，再用风表测出该地点风流的风速，然后从图1-4所示的等效温度计算图上查得相应的等效温度值。（2）矿井气候条件的安全标准 我国现行的评价矿井气候条件的指标是干球温度。规程规定： 进风井口以下的空气温度必须在2以上。 生产矿井采掘工作面空气温度不得超过26，机电设备硐室的空气温度不得超过30；当空气温度超过时，必须缩短超温地点工作人员的工作时间，并给予高温保健待遇。 采掘工作面的空气温度超过30、机电设备硐室的空气温度超过34时，必须停止作业。4.矿井气候条件的改善 在矿井生产中，由于控制空气湿度比较困难，所以改善矿井气候主要是从调节空气温度和调整

23、风速入手。其中，常用的调节温度措施简述如下：（1）空气预热（2）降温措施1）通风降温2）改革采煤方法和顶板管理3）减少各种热源散热4）制冷降温5.井巷中风速与风量的测定 风速和风量测定是矿井通风测定技术中的重要组成部分，也是矿井通风管理中的基础性工作。 规程规定：矿井必须建立测风制度，每10天进行一次全面测风。对采掘工作面和其它用风地点，应根据实际需要随时测风，每次测风结果应记录并写在测风地点的记录牌上。 矿井应根据测风结果采取措施，进行风量调节。（1）井巷断面上的风速分布 空气在井巷中流动时，由于空气的粘性和井巷壁面粗糙程度的影响，风速在巷道断面上的分布是不均匀的。一般来说，位于巷道轴心部分

24、的风速最大，靠近巷道周壁部分的风速最小，如图1-5所示，图1-5 巷道中的风速分布（2）测风仪表测量井巷风速的仪表叫风表，又称风速计。目前，煤矿中常用的风表按结构和原理不同可分为机械式、热效式、电子叶轮式和超声波式等几种。1）机械式风表机械式风表是目前煤矿使用最广泛的风表。它全部采用机械结构，多用于测量平均风速，也可以用于点风速的测定。按其感受风力部件的形状不同，又分为叶轮式和杯式两种，其中，杯式主要用于气象部门，也可用于煤矿井下；叶轮式在煤矿中应用广泛，是本节介绍的重点。机械叶轮式风表由叶轮、传动蜗轮、蜗杆、计数器、回零压杆、离合闸板、护壳等构成，如图1-6所示。图1-6 机械叶轮式风表1叶

25、轮；2蜗杆轴；3计数器；4离合闸板；5回零压杆；6护壳 风表按风速的测量范围不同分为高速风表（0.825m/s）、中速风表（0.510m/s）和低（微）速风表（0.35m/s）三种。三种风表的结构大致相同，只是叶片的厚度不同，起动风速有差异。 由于风表结构和使用中机件磨损、腐蚀等影响，通常风表的计数器所指示的风速并不是实际风速，表速（指示风速）v表与实际风速（真风速）v真的关系可用风表校正曲线来表示。图1-7为风表校正曲线示意图。 风表的校正曲线还可用下面的表达式来表示： v真abv表 （1-4）式中 v真真风速，m/s；a表明风表启动初速的常数，决定于风表转动部件的惯性和摩擦力； b校正常数

26、，决定于风表的构造尺寸；v表风表的指示风速，m/s。（3）测风1）测风地点井下测风要在测风站内进行，为了准确、全面的测定风速、风量，每个矿井都必须建立完善的测风制度和分布合理的固定测风站。对测风站的要求如下：应在矿井的总进风、总回风，各水平、各翼的总进风、总回风，各采区和各用风地点的进、回风巷中设置测风站，但要避免重复设置。测风站应设在平直的巷道中，其前后各10m范围内不得有风流分叉、断面变化、障碍物和拐弯等局部阻力。 若测风站位于巷道断面不规整处，其四壁应用其它材料衬壁呈固定形状断面，长度不得小于4m。采煤工作面不设固定的测风站，但必须随工作面的推进选择支护完好、前后无局部阻力物的断面上测风

27、。测风站内应悬挂测风记录板（牌），记录板上写明测风站的断面积、平均风速、风量、空气温度、大气压力、瓦斯和二氧化碳浓度、测定日期以及测定人等项目。 2）测风方法由井巷断面上的风速分布可知，巷道断面上的各点风速是不同的，为了测得平均风速，可采用线路法或定点法。线路法是风表按一定的线路均匀移动；定点法是将巷道断面分为若干格，风表在每一个格内停留相等的时间进行测定，测风时，根据测风员的站立姿势不同又分为迎面法和侧身法两种。 迎面法是测风员面向风流，将手臂伸向前方测风。由于测风断面位于人体前方，且人体阻挡了风流，使风表的读数值偏小，为了消除人体的影响，需将测得的真风速乘以1.14的校正系数，才能得到实际

28、风速。 侧身法是测风员背向巷道壁站立，手持风表将手臂向风流垂直方向伸直，然后在巷道断面内作均匀移动。由于测风员立于测风断面内减少了通风面积，从而增大了风速，测量结果较实际风速偏大，故需对测得的真风速进行校正。任务三：矿井空气压力的测定学习内容1、空气的压力（压强）2、矿井风流的能量与压力3、矿井空气压力测量及相互关系4、矿井通风中的能量方程及其应用5、测定井下巷道中某点的静压、动压、全压。知识目标1、了解空气压力的概念；2、熟悉风流能量与压力之间的关系；3、理解矿井通风中的能量方程及其应用4、掌握风流的三种点压力的性质、测量方法以及不同压力测算基准下压力之间的关系。技能目标1、会使用仪器测定矿

29、井空气中的静压；2、会使用仪器测定矿井空气中的相对动压、全压。重点和难点1、风流的能量与压力之间的关系；2、压力测算基准、测量方法以及压力之间的关系；3、点压力的性质、测量方法以及不同压力测算基准下压力之间的关系；4、矿井空气压力的变换。【任务内容及要求】1、了解空气的压力（压强）2、掌握矿井风流的能量与压力3、掌握矿井空气压力测量及相互关系4、了解矿井通风中的能量方程及其应用5、熟悉测定井下巷道中某点的静压、动压、全压的过程。【相关知识】1.空气的压力（压强） 矿井通风中，习惯将压强称为空气的压力。由于空气分子的热运动，分子之间不断碰撞，同时气体分子也不断地和容器壁碰撞，形成了气体对容器壁的

30、压力。气体作用在单位面积上的力称为空气的压力，用P表示。 空气的压力是单位体积空气分子不规则热运动产生的总动能的三分之二转化为对外做功的机械能。单位体积内的空气分子数越多，分子热运动的平均动能越大，空气压力越大。空气压力的单位为帕斯卡（Pa），简称帕，1 Pa=1N/m2。压力较大时还有千帕（KPa）、兆帕（MPa），1MPa=103KPa=106 Pa。有的压力仪器也用百帕（hPa）表示，1hPa=100Pa。2.矿井风流的能量与压力 矿井通风系统中，风流在井巷某断面上所具有的总机械能（包括静压能、动能和位能）及内能之和叫做风流的能量。风流之所以能够流动，其根本原因是系统中存在着能量差，所以

31、风流的能量是风流流动的动力。单位体积空气所具有的能够对外做功的机械能就是压力。 井巷任一通风断面上存在的静压能、动能和位能可用静压、动压、位压来呈现。（1）静压能与静压1）静压能与静压的概念由分子热运动理论可知，不论空气处于静止状态还是流动状态，空气分子都在做无规则的热运动。这种由空气分子热运动而使单位体积空气具有的对外做功的机械能量叫静压能，用E静表示（J/m3）。空气分子热运动不断地撞击器壁所呈现的压力（压强）称为静压力，简称静压，用P静表示（N/m2，即Pa）。由于静压是静压能的体现，二者分别代表着空气分子热运动所具有的外在表现和内涵，所以在数值上大小相等，静压是静压能的等效表示值。2）

32、静压的特点只要有空气存在，不论是否流动都会呈现静压；由于空气分子向器壁撞击的机率是相同的，所以风流中任一点的静压各向同值，且垂直作用于器壁；静压是可以用仪器测量的，大气压力就是地面空气的静压值；静压的大小反映了单位体积空气具有的静压能。（2）动能与动压1）动能与动压的概念空气做定向流动时具有动能，用E动表示（J/m3），其动能所呈现的压力称为动压（或速压），用h动（或h速）表示，单位Pa。2）动压的特点只有做定向流动的空气才呈现出动压；动压具有方向性，仅对与风流方向垂直或斜交的平面施加压力。 在同一流动断面上，因各点风速不等，其动压各不相同；动压无绝对压力与相对压力之分，总是大于零。（3）位能

33、与位压1）位能与位压的概念单位体积空气在地球引力作用下，由于位置高度不同而具有的一种能量叫位能，用E位（J/m3）表示。位能所呈现的压力叫位压，用P位（Pa）表示。需要说明的是，位能和位压的大小，是相对于某一个参照基准面而言的，是相对于这个基准面所具有的能量或呈现的压力。2）位压的特点位压只相对于基准面存在，是该断面相对于基准面的位压差。基准面的选取是任意的，因此位压可为正值，也可为负值。为了便于计算，一般将基准面设在通风系统风流的最低水平。位压是一种潜在的压力，不能在该断面上呈现出来。在静止的空气中，上断面相对于下断面的位压，就是下断面比上断面静压的增加值，可通过测定静压差来得知。在流动的空

34、气中，只能通过测定高差和空气柱的平均密度用公式（2-12）计算。位压和静压可以相互转化。当空气从高处流向低处时，位压转换为静压；反之，当空气由低处流向高处时，部分静压将转化成位压。不论空气是否流动，上断面相对于下断面的位压总是存在的。（4）全压、势压和总压力矿井通风中，为了研究方便，常把风流中某点的静压与动压之和称为全压；将某点的静压与位压之和称为势压；把井巷风流中任一断面（点）的静压、动压、位压之和称为该断面（点）的总压力。井巷风流中两断面上存在的能量差即总压力差是风流之所以能够流动的根本原因，风流的流动方向总是从总压力大的地方流向总压力小的地方，而不是取决于单一的静压、动压或位压的大小。3

35、.矿井空气压力测量及相互关系（1）测压仪器在矿井通风测量仪器中，测定空气压力的便携式仪器有三类：一是测量绝对压力的气压计；二是测量相对压力的压差计和皮托管；三是可同时测定绝对压力、相对压力的精密气压计或矿井通风综合参数检测仪等。（2）风流点压力的测量及压力关系1）风流点压力井巷风流断面上任一点的压力称为风流的点压力。相对于某基准面来说，点压力也有静压、动压和位压；就其形成的特征来说，点压力可分为静压、动压和全压；根据压力的两种测算基准，静压又分为绝对静压（P静）和相对静压（h静）；全压也分为绝对全压（P全）和相对全压（h全）；动压永远为正值，无绝对、相对压力之分，用h动表示。 同一巷道或通风管

36、道断面上，各点的点压力是不等的。在水平面上，各点的静压、位压都相同，动压则是中心处最大；在垂直面上，从上到下，静压逐渐增大，位压逐渐减小，动压也是中心处最大。因此，从断面上的总压力来看，一般中心处的点压力最大，周壁的点压力最小。2）绝对压力的测量及其相互关系绝对静压P静的测定井巷风流中某点的绝对静压一般用空盒气压计、精密气压计或矿井通风综合参数测定仪测定。动压h动的测定有两种方法：A 在通风巷道中，一般用风表测出该点的风速，利用式（1-16）计算动压。B 在通风管道中，可利用皮托管和压差计直接测出该点的动压。绝对全压的测定4.矿井通风中的能量方程及其应用（1）空气流动连续性方程 根据质量守恒定

37、律，对于流体的稳流，流入某空间的流体质量必然等于流出其空间的流体质量。矿井通风中，空气在井巷中的流动可以看作是稳流，同样满足质量守恒定律。 在流量一定的条件下，井巷断面上风流的平均流速与过流断面的面积成反比，断面越大流速越小，断面越小流速越大。考虑到矿井风流可近似地认为是不可压缩流体，应用空气流动的连续性方程，可以解决风速、风量测算和风量平衡等问题。（2）矿井通风中应用的能量方程能量方程是用能量守恒定律描述风流沿程流动的能量转换和守恒规律的数学表达式。矿井通风中应用的能量方程则表达了空气的静压能、动能和位能在井巷流动过程中的变化规律，是能量守恒和转化定律在矿井通风中的应用。单位质量的实际流体从

38、1断面流到2断面时，1断面所具有的总机械能（静压能、动能、位能之和）等于2断面所具有的总机械能与流体克服1、2断面之间阻力所损失的那部分能量之和。（3）通风系统中风流能量（压力）坡线图通风系统中风流能量（压力）坡度线是对矿井通风能量方程的图形描述，可以清晰地表明矿井通风系统中各断面的静压、动压、位压和通风阻力之间的相互转化关系，从而加深对能量方程的理解，是矿井通风管理和均压防灭火工作的有力工具。矿井通风系统中风流能量（压力）坡度图的绘制方法是：以矿井最低水平作为位压计算的基准面，在矿井通风系统中沿风流流程布置若干测点，测出各测点的绝对静压、风速、温度、相对湿度、标高等参数，计算出各点的动压、位

39、压和总能量（总压力）；然后以能量（绝对压力）为纵坐标，风流流程为横坐标，分别描出各测点，将同名参数点用折线连接起来，即是所要绘制的通风系统中风流能量（压力）坡线图。 具体包括三条坡度线：风流全能量（总压力）坡度线；风流全压坡度线；风流静压坡度线。 压力坡度线的特点如下：1）全能量（总压力）坡度线沿程逐渐下降，矿井的通风总阻力就等于风硐断面上全能量（总压力）的下降值。任意两断面间的通风阻力等于这两个断面全能量（总压力）下降值的差；全能量（总压力）线的坡度反映了流动路线上通风阻力的分布状况，坡度越大，说明单位长度上的通风阻力越大。2）绝对全压和绝对静压坡度线的变化与全能量（总压力）坡度线的变化不同。全能量坡度线全程逐渐下降，而绝对全压坡度线和绝对静压坡度线有上升也有下降。如进风井段，风流由上向下流动，位压逐渐减小，静压逐渐增大，所以其绝对静压和绝对全压坡度线逐渐上升；在回风井段，风流由下向上流动，位压逐渐增大，静压逐渐减小，所以其绝对静压和绝对全压坡度线逐渐下降。 这也充分说明，风流在有高差变化的井巷中流动时，其静压和位压之间可以相互转化。3）矿井通风的总阻力包括进风井口的局部阻力与井巷通风阻力之和