1、2022-12-512022-12-515 5 井巷通风阻力井巷通风阻力 Mine Ventilation Resistance 5.1 概述概述 5.2 摩擦阻力摩擦阻力 5.3 局部阻力和正面阻力局部阻力和正面阻力 5.4 井巷通风阻力小结井巷通风阻力小结 5.5 降低井巷通风阻力的方法降低井巷通风阻力的方法 5.6 等积孔与井巷风阻特性曲线等积孔与井巷风阻特性曲线 2022-12-522022-12-525.1 5.1 概概 述述 General Introduction 在通风工程中，空气沿井巷流动时，井巷对风流所呈现在通风工程中，空气沿井巷流动时，井巷对风流所呈现的阻力，统称的阻力，
2、统称井巷的通风阻力井巷的通风阻力，而单位体积风流的能量损，而单位体积风流的能量损失简称为失简称为风压降风压降或者或者风压损失风压损失。井巷通风阻力是引起风压损失的原因，而风压损失则是井巷通风阻力是引起风压损失的原因，而风压损失则是通风阻力的量度。二者在数量上是相等的。通风阻力的量度。二者在数量上是相等的。按风流边界状态的不同，通常将按风流边界状态的不同，通常将通风阻力通风阻力分成三类：分成三类：第一类：第一类：摩擦阻力摩擦阻力：第二类：第二类：局部阻力局部阻力;第三类：第三类：正面阻力正面阻力。2022-12-532022-12-53通通 风风 阻阻 力力 Ventilation Resist
3、ance 第一类：第一类：摩擦阻力摩擦阻力:风流沿井巷流动时在全流程上的风流沿井巷流动时在全流程上的摩擦阻力（水力上称沿程阻力），克服摩擦阻力而造成摩擦阻力（水力上称沿程阻力），克服摩擦阻力而造成的风流能量的损失，称为摩擦损失。的风流能量的损失，称为摩擦损失。第二类：第二类：局部阻力局部阻力:由风流边界的急剧改变（突然扩由风流边界的急剧改变（突然扩大或者突然缩小等），所引起的阻力，克服局部阻力而大或者突然缩小等），所引起的阻力，克服局部阻力而造成的风流能量损失称为是局部损失。造成的风流能量损失称为是局部损失。第三类：第三类：正面阻力正面阻力:由于风流绕过固定边界的四周由于风流绕过固定边界的四周
4、（如风流绕过电机车等）所引起的阻力，克服正面阻力（如风流绕过电机车等）所引起的阻力，克服正面阻力而造成的风流能量损失是正面损失。而造成的风流能量损失是正面损失。2022-12-542022-12-545.2 5.2 摩擦阻力摩擦阻力 Friction Resistance 5.2.1 概述概述 5.2.2 层流的摩擦阻力层流的摩擦阻力 5.2.3 紊流的摩擦阻力紊流的摩擦阻力 5.2.4 摩擦阻力系数的分析摩擦阻力系数的分析 5.2.5 摩擦阻力系数的确定摩擦阻力系数的确定2022-12-552022-12-555.2.1 5.2.1 概述概述 General Introduction 在矿井
5、通风中，摩擦阻力无论在层流或在紊流都可以用在矿井通风中，摩擦阻力无论在层流或在紊流都可以用下式来计算。（达西公式，水力学）（式下式来计算。（达西公式，水力学）（式5.1）(Pa)式中式中hf摩擦阻力（摩擦阻力（Pa）;达西系数，是由管道的粗达西系数，是由管道的粗糙度与流体的运动状态所决定的常数，无因次；糙度与流体的运动状态所决定的常数，无因次；d管道管道直径或者巷道的等效直径（与断面相等的圆的直径直径或者巷道的等效直径（与断面相等的圆的直径,m）；）；L巷道长度（巷道长度（m）；）；V巷道断面的平均风速（巷道断面的平均风速（m/s）。）。22vdLhf2022-12-562022-12-565
6、.2.25.2.2 层流的摩擦阻力层流的摩擦阻力 Friction Resistance of Laminar Flow 对于层流运动，流体的粘滞力起主导作用。实验和理论对于层流运动，流体的粘滞力起主导作用。实验和理论都得出都得出 的结果。因此，层流状态的摩擦阻的结果。因此，层流状态的摩擦阻 力计算式为（式力计算式为（式5.2）：）：（Pa）式中式中为空气的粘性动力系数。上式表明，为空气的粘性动力系数。上式表明，层流状态下，层流状态下，摩擦阻力与平均风速的一次方成正比摩擦阻力与平均风速的一次方成正比。Re/64vdLvdLvdLhf222322Re6422022-12-572022-12-57
7、5.2.3 5.2.3 紊流的摩擦阻力（紊流的摩擦阻力（1 1）Friction Resistance of Turbulent Flow 在在 中，中，d 是非圆形巷道的等效直径，是非圆形巷道的等效直径，根据水力半径的概念，即根据水力半径的概念，即 或：或：式中：式中：s巷道断面；巷道断面；p巷道的周长。将上式代入阻力巷道的周长。将上式代入阻力公式可以得式（公式可以得式（5.3）：）：（Pa）22vdLhf4/4/2dddpsrpsrd/44 22824vsPLvsLPhf2022-12-582022-12-585.2.3 5.2.3 紊流的摩擦阻力（紊流的摩擦阻力（2 2）Friction
8、 Resistance of Turbulent Flow 在式（在式（5.3）中，对具体条件，）中，对具体条件，是个常数，令是个常数，令 称为称为摩擦阻力系数摩擦阻力系数，则有：，则有：式（式（5.4）：）：或或 （Pa）从上式可以看出，从上式可以看出，P,L,S,Q在在具体条件都是已知的，所具体条件都是已知的，所以只要确定了摩擦阻力系数以只要确定了摩擦阻力系数，井巷，井巷摩擦阻力摩擦阻力 hf 就可以求就可以求出。出。882vsPLhf23QsPLhf2022-12-592022-12-595.2.4 5.2.4 摩擦阻力系数的分析摩擦阻力系数的分析(1)(1)Analysis of Fr
9、iction Resistance Coefficient 由由 可知，可知，是影响是影响系数的因素。系数的因素。1 空气密度的影响空气密度的影响 与与成正比，所以若成正比，所以若随温度、湿度和气压变化，则随温度、湿度和气压变化，则也将发生与也将发生与成正比的变化。成正比的变化。2 达西系数的影响达西系数的影响 与与成正比，而成正比，而又是井巷的粗糙度和雷诺数所决定，又是井巷的粗糙度和雷诺数所决定，所以井巷的粗糙度和雷诺数也就是摩擦阻力系数的影响因所以井巷的粗糙度和雷诺数也就是摩擦阻力系数的影响因素。在水力学中，管道的粗糙度、雷诺数与素。在水力学中，管道的粗糙度、雷诺数与系数之间的系数之间的关
10、系，已由前人的实验（关系，已由前人的实验（尼古拉兹试验尼古拉兹试验）作了回答。）作了回答。82022-12-5102022-12-5105.2.4 5.2.4 摩擦阻力系数的分析摩擦阻力系数的分析(1)(1)Analysis of Friction Resistance Coefficient 在讨论这些关系之前，先介绍管道在讨论这些关系之前，先介绍管道粗糙度粗糙度的表示方法。水的表示方法。水力学中管道的粗糙度是用力学中管道的粗糙度是用相对粗糙度相对粗糙度或者或者相对光滑度相对光滑度来表来表示的。示的。相对粗糙度相对粗糙度n是管道内壁上凸起的平均高度（绝对粗糙度）是管道内壁上凸起的平均高度（绝
11、对粗糙度）K（m）与管道直径）与管道直径d（m）的比值，即）的比值，即 相对光滑度是指相对粗糙度的倒数，即相对光滑度是指相对粗糙度的倒数，即Knd1dnK2022-12-5112022-12-5115.2.4 5.2.4 摩擦阻力系数的分析摩擦阻力系数的分析(1)(1)Analysis of Friction Resistance Coefficient 在矿井通风中，用在矿井通风中，用混凝土砌碹支护混凝土砌碹支护的一类巷道，其相对粗的一类巷道，其相对粗糙度与相对光滑度的概念和上述相同，但用糙度与相对光滑度的概念和上述相同，但用支柱支护支柱支护的一的一类巷道，其粗糙度则采用所谓类巷道，其粗糙度
12、则采用所谓纵口径纵口径和和横口径横口径来表示。来表示。纵纵口径口径是相邻两支架中心线的距离是相邻两支架中心线的距离l（m）与支柱直径或厚）与支柱直径或厚度度d（m）之比，即）之比，即 横口径横口径的关系式为：的关系式为：对于圆形巷道对于圆形巷道 对于非圆形巷道对于非圆形巷道0ld 02dd02SPd2022-12-5122022-12-5125.2.4 5.2.4 摩擦阻力系数的分析摩擦阻力系数的分析(1)(1)Analysis of Friction Resistance Coefficient 尼古拉茨采用各种不同粗糙度的圆管，进行了大量的实验，尼古拉茨采用各种不同粗糙度的圆管，进行了大量
13、的实验，找出来相对光滑度、雷诺数与找出来相对光滑度、雷诺数与系数之间的关系。其结论系数之间的关系。其结论如下：如下：1）在）在 范围内，即范围内，即流体以层流状态运动流体以层流状态运动时时，系数随雷诺数增加而减小系数随雷诺数增加而减小，而且，而且与管道的相对光滑度无关与管道的相对光滑度无关，这时这时与与Re的关系为的关系为lgRe0.3364Re2022-12-5132022-12-5135.2.4 5.2.4 摩擦阻力系数的分析摩擦阻力系数的分析(1)(1)Analysis of Friction Resistance Coefficient 2）在）在 范围内，即当流体的运动由层流状态范围
14、内，即当流体的运动由层流状态过度过度到稳定的紊流状态时，到稳定的紊流状态时，系数既决定于雷诺数系数既决定于雷诺数Re，也，也决定于管道的相对光滑度决定于管道的相对光滑度。在这个范围内，当。在这个范围内，当 时，摩擦阻力与平均风速的时，摩擦阻力与平均风速的1.75次方成正比。这时光滑管次方成正比。这时光滑管（近壁层流层厚度大于管壁绝对粗糙度的管子）紊流区的（近壁层流层厚度大于管壁绝对粗糙度的管子）紊流区的特征。特征。0.33lgRe50.250.3164Re2022-12-5142022-12-5145.2.4 5.2.4 摩擦阻力系数的分析摩擦阻力系数的分析(1)(1)Analysis of
15、Friction Resistance Coefficient 3）在）在 的范围内，即当流体的运动进入完全紊流的范围内，即当流体的运动进入完全紊流状态时，状态时，系数仅仅系数仅仅决定于管道的相对光滑度，而与雷诺决定于管道的相对光滑度，而与雷诺数数Re无关无关，这时粗糙管（近壁层流层的厚度小于管壁绝，这时粗糙管（近壁层流层的厚度小于管壁绝对粗糙度的管子）紊流区的特性。对粗糙度的管子）紊流区的特性。lgRe52022-12-5152022-12-5155.2.4 5.2.4 摩擦阻力系数的分析摩擦阻力系数的分析(2)(2)Analysis of Friction Resistance Coeff
16、icient 由于风流在矿山井巷流动时，绝大多数属于上述的第三由于风流在矿山井巷流动时，绝大多数属于上述的第三种情况（完全紊流），即种情况（完全紊流），即与与 Re无关，仅与巷道的粗糙无关，仅与巷道的粗糙度有关，而巷道的粗糙度在一定时间是不变的，所以可度有关，而巷道的粗糙度在一定时间是不变的，所以可以视为常数。由于空气的密度变化不大，对于每一条巷以视为常数。由于空气的密度变化不大，对于每一条巷道来说，在一定时间内，其长度、断面、断面周长以及道来说，在一定时间内，其长度、断面、断面周长以及摩擦阻力系数摩擦阻力系数都是不变的已知数，所以都是不变的已知数，所以 也是不变的，可以用一个常数也是不变的，
17、可以用一个常数Rf，（称为（称为摩擦风阻摩擦风阻）来）来表示，即表示，即 式（式（5.5）：（Ns2/m8）83SPLRf2022-12-5162022-12-5165.2.4 5.2.4 摩擦阻力系数的分析摩擦阻力系数的分析(3)(3)Analysis of Friction Resistance Coefficient 井巷的井巷的摩擦风阻摩擦风阻是反映井巷特点的重要参数，其大小由其是反映井巷特点的重要参数，其大小由其本身的性质（几何尺寸和粗糙度）所决定，它与本身的性质（几何尺寸和粗糙度）所决定，它与摩擦阻力摩擦阻力的概念是不同的的概念是不同的。将式（。将式（5.5）代入式（）代入式（5.
18、4），则有式），则有式（5.6）（Pa）上式表明，上式表明，任一井巷的摩擦阻力等于该井巷的摩擦风阻任一井巷的摩擦阻力等于该井巷的摩擦风阻与流过该井巷的风量的平方的乘积与流过该井巷的风量的平方的乘积。这就是矿井通风的摩。这就是矿井通风的摩擦阻力定律。（摩擦阻力通常占全矿通风阻力的擦阻力定律。（摩擦阻力通常占全矿通风阻力的80%）。）。2QRhff2022-12-5172022-12-5175.2.5 5.2.5 摩擦阻力系数摩擦阻力系数的确定的确定Decision Friction Resistance Coefficient 矿井摩擦阻力系数的确定有两种途径，一是矿井摩擦阻力系数的确定有两种途
19、径，一是查找专门的查找专门的设计手册选取设计手册选取；二是通过；二是通过现场实测现场实测。由得。由得 得得 。只要。只要测出上式的各项测出上式的各项，即可以求出，即可以求出。与井与井巷长度无关，所以不必在巷道的全长进行测定。巷长度无关，所以不必在巷道的全长进行测定。的测定的测定是在当地、当时的温度、湿度测定的，而是在当地、当时的温度、湿度测定的，而是随温度、湿是随温度、湿度和气压而变化的。因此，在实测出度和气压而变化的。因此，在实测出的同时，必须算出的同时，必须算出实际的空气重率实际的空气重率，然后，换算成标准状态下，然后，换算成标准状态下（=1.2kg/m3）的）的，即即 （Ns2/m4）2
20、vSPLhf2PLvShf2.12022-12-5182022-12-5185.3 5.3 局部阻力和正面阻力局部阻力和正面阻力Local Resistance and Head Resistance 5.3.1 局部阻力局部阻力 5.3.2 正面阻力正面阻力 2022-12-5192022-12-5195.3.1 5.3.1 局部阻力局部阻力 Local Resistance 风流流经任意巷道某些局部段（如断面突然扩风流流经任意巷道某些局部段（如断面突然扩大、突然缩小，巷道拐弯、巷道分叉）时，由于大、突然缩小，巷道拐弯、巷道分叉）时，由于风速的大小和方向发生变化，使风流的能量造成风速的大小和
21、方向发生变化，使风流的能量造成损失。这种能量损失称为损失。这种能量损失称为局部损失局部损失，导致这种局，导致这种局部损失的阻力称部损失的阻力称局部阻力局部阻力。1 突然扩大的局部阻力突然扩大的局部阻力 2 其他类型的局部阻力其他类型的局部阻力 2022-12-5202022-12-5201 1 突然扩大的局部阻力（突然扩大的局部阻力（1 1）Local Resistance by Sudden Expand 当风流由断面当风流由断面1流至断面流至断面2时，时，风风 速急剧下降速急剧下降。根据水力学上的包达。根据水力学上的包达 卡诺定律，突然扩大的能量损失卡诺定律，突然扩大的能量损失 计算式为：
22、计算式为：因为因为Q=V1S1=V2S2，所以，所以 V1/V2=S2/S1。S1、S2 为风速为为风速为 V1、V2 处的巷道断面的面积。则有：处的巷道断面的面积。则有：1 2212221vvhse2)1()1(22122121221vssvvvhse2)1()1(22221222122vssvvvhse2022-12-5212022-12-5211 1 突然扩大的局部阻力（突然扩大的局部阻力（2 2）Local Resistance by Sudden Expand 由于具体条件下巷道断面由于具体条件下巷道断面S1、S2均为已知，则可令均为已知，则可令 则有则有 或或 （Pa）式中式中 和
23、和 为突然扩大的为突然扩大的局部阻力系数局部阻力系数。2211)1(ssse2122)1(ssse2211vhsese2222vhsese1se2se2022-12-5222022-12-5222 2 其他类型的局部阻力（其他类型的局部阻力（1 1）Other Kinds of Local Resistance 由于矿井中产生局部阻力的类型很多，很难推导出一个由于矿井中产生局部阻力的类型很多，很难推导出一个普遍使用的计算公式，通常认为各种类型的局部阻力的差普遍使用的计算公式，通常认为各种类型的局部阻力的差异主要反映在不同的局部阻力系数。所以参照上述突然扩异主要反映在不同的局部阻力系数。所以参照
24、上述突然扩大时的局部阻力公式，可得局部阻力的普遍公式：大时的局部阻力公式，可得局部阻力的普遍公式：和和 ，式中，式中 、分别为与分别为与 风流进入局部区段之前风流进入局部区段之前的平均风速的平均风速V1、V2 相对应的局部阻力系数，无因次。上两相对应的局部阻力系数，无因次。上两式也可写成：式也可写成：2211vhl2222vhl22112Qshl22222Qshl122022-12-5232022-12-5232 2 其他类型的局部阻力（其他类型的局部阻力（2 2）Other Kinds of Local Resistance 因为在具体条件下，因为在具体条件下，空气密度、断面积、局部阻力系数
25、空气密度、断面积、局部阻力系数都是确定不变的常数，所以局部风阻可写成：都是确定不变的常数，所以局部风阻可写成：（Ns2/m8）因此，计算局部阻力的通式因此，计算局部阻力的通式 为式（为式（5.7）：）：（Pa）上式表明，上式表明，局部阻力等于局部风阻与风量平方的乘积局部阻力等于局部风阻与风量平方的乘积。局部阻力系数可以通过局部阻力系数可以通过相关手册查得相关手册查得，也可通过，也可通过测定测定得出。得出。22221122ssRl2QRhll2022-12-5242022-12-524局部阻力系数测定方法局部阻力系数测定方法Measurement of Local Resistance Coef
26、ficient 测出两断面的通风阻力测出两断面的通风阻力h（全压差），含局部阻力与（全压差），含局部阻力与摩擦阻力；摩擦阻力；按已知的按已知的，计算出，计算出 ；计算计算 ;测出温度、气压以及测出温度、气压以及V1、V2，算出，算出；由由 ，或，或 ，求出，求出 ，。23QsPLhfflhhh2211vhl2222vhl122022-12-5252022-12-5255.3.2 5.3.2 正面阻力（正面阻力（1 1）Head Resistance 井巷内存在某些物体（如罐道梁，电机车、矿车等），当井巷内存在某些物体（如罐道梁，电机车、矿车等），当空气在井巷中流动时，只能在这些物体的周围流过，
27、使风空气在井巷中流动时，只能在这些物体的周围流过，使风流受到附加阻力的作用，这种附加阻力称为流受到附加阻力的作用，这种附加阻力称为正面阻力正面阻力。或或 （Pa）Sm正面阻力物体在垂直于风流总方向上的投影面积；正面阻力物体在垂直于风流总方向上的投影面积；Vm风流通过剩余断面时的平均风速；风流通过剩余断面时的平均风速；C正面阻力系数。正面阻力系数。22mmmcvsssch23)(2Qssschmmc2022-12-5262022-12-5265.3.2 5.3.2 正面阻力（正面阻力（2 2）Head Resistance 由于在具体条件下，由于在具体条件下，C C，S S，SmSm 均为常数，
28、故可令正面风均为常数，故可令正面风阻：阻：（Ns2/m8）则可得正面阻力公式为则可得正面阻力公式为 式（式（5.85.8）：）：(PaPa)上式表明上式表明正面阻力等于正面风阻与风量的平方的乘积正面阻力等于正面风阻与风量的平方的乘积。正面阻力系数正面阻力系数的测定方法与局部阻力系数一样。的测定方法与局部阻力系数一样。32()mCmcsRss2QRhCc2022-12-5272022-12-5275.4 5.4 井巷通风阻力小结井巷通风阻力小结Summary of Mine Ventilation Resistance 摩擦阻力、局部阻力及正面阻力具有相似的形式，故可用摩擦阻力、局部阻力及正面阻
29、力具有相似的形式，故可用下面的通式表示（式下面的通式表示（式5.9）：）：上式称为上式称为矿井通风阻力定律矿井通风阻力定律。它表明井巷的通风阻力。它表明井巷的通风阻力h等等于井巷的风阻于井巷的风阻R与流过该井巷的风量与流过该井巷的风量Q平方的乘积。由上平方的乘积。由上式可知，在风量式可知，在风量Q一定时，阻力一定时，阻力h与风阻与风阻R成正比。因此，成正比。因此，井巷风阻井巷风阻R是反映是反映井巷通风难易程度井巷通风难易程度的一个重要指标。的一个重要指标。如果井巷中，三种阻力都有，则井巷风流的总阻力应为如果井巷中，三种阻力都有，则井巷风流的总阻力应为它们三者之和，即它们三者之和，即 式（式（5
30、.10）：）：这就是通风阻力叠加原则的数字表达式。这就是通风阻力叠加原则的数字表达式。2RQh clfhhhh2022-12-5282022-12-5285.5 5.5 降低井巷通风阻力的方法降低井巷通风阻力的方法the Way for Reducing Mine Ventilation Resistance 5.5.1 降低摩擦阻力的方法降低摩擦阻力的方法 5.5.2 降低局部阻力的方法降低局部阻力的方法 5.5.3 降低正面阻力的方法降低正面阻力的方法 2022-12-5292022-12-5295.5.1 5.5.1 降低摩擦阻力的方法（降低摩擦阻力的方法（1 1）the Way for
31、 Reducing Friction Ventilation Resistance 由前面讨论的摩擦阻力计算式由前面讨论的摩擦阻力计算式 可知可知，hf 与与、P、L、V2 成正比，成正比，而与而与 S3 成反比。则降低摩擦阻力的方法为：成反比。则降低摩擦阻力的方法为：1 增大井巷断面增大井巷断面S。实验表明，当其他参数不变的情况。实验表明，当其他参数不变的情况下，断面增大下，断面增大33，摩擦阻力可减少，摩擦阻力可减少50。2 采用两条或多条巷道并联。采用两条或多条巷道并联。如图示，总有如图示，总有Rf串串 Rf并并。23Qsplhf12122022-12-5302022-12-5305.5
32、.1 5.5.1 降低摩擦阻力的方法（降低摩擦阻力的方法（2 2）the Way for Reducing Friction Ventilation Resistance 3 巷道断面相同时，圆断面的周长最小，拱形巷道断面相同时，圆断面的周长最小，拱形断面次之，矩形、梯形断面较大。条件许可时，断面次之，矩形、梯形断面较大。条件许可时，宜尽量采用周长小断面的形状。宜尽量采用周长小断面的形状。4 尽量缩短井下风流的路线。必要时可采用分尽量缩短井下风流的路线。必要时可采用分区通风。区通风。2022-12-5312022-12-5315.5.1 5.5.1 降低摩擦阻力的方法（降低摩擦阻力的方法（3
33、3）the Way for Reducing Friction Ventilation Resistance 5 尽量采用相对粗糙度小的支护形式。砌镟巷尽量采用相对粗糙度小的支护形式。砌镟巷道的道的值只有支架巷道的值只有支架巷道的30 40。服务年限长。服务年限长的主风流应尽量用砌镟的支护形式。锚喷支护的的主风流应尽量用砌镟的支护形式。锚喷支护的巷道，应尽量采用光面爆破工艺，使巷道的凹凸巷道，应尽量采用光面爆破工艺，使巷道的凹凸度不大于度不大于50mm。6 在条件允许的情况下降低风速。在条件允许的情况下降低风速。2022-12-5322022-12-5325.5.2 5.5.2 降低局部阻力的
34、方法降低局部阻力的方法 the Way for Reducing Local Ventilation Resistance 1 将突然扩大或突然缩小的井巷做成渐大或渐将突然扩大或突然缩小的井巷做成渐大或渐缩的形状。缩的形状。2 增设导风板，降低局部阻力系数。增设导风板，降低局部阻力系数。3 井巷避免直角转弯，转弯处的内外侧要做成井巷避免直角转弯，转弯处的内外侧要做成圆弧形。圆弧形。2022-12-5332022-12-5335.5.3 5.5.3 降低正面阻力的方法降低正面阻力的方法the Way for Reducing Head Ventilation Resistance 1 清除井巷内
35、的堆积物，主巷内不能随意停放清除井巷内的堆积物，主巷内不能随意停放车辆、堆积木材或器材。车辆、堆积木材或器材。2 将永久的正面阻力物体做成流线形（如罐道将永久的正面阻力物体做成流线形（如罐道木梁）。木梁）。2022-12-5342022-12-5345.6 5.6 等积孔与井巷风阻特性曲线等积孔与井巷风阻特性曲线the Hole with the Same Resistance of Workings and Character Curve of Workings Resistance 5.6.1 井巷等积孔井巷等积孔 5.6.2 井巷风阻特性曲线井巷风阻特性曲线 2022-12-535202
36、2-12-5355.6.1 5.6.1 井巷等积孔（井巷等积孔（1 1）the Hole with the Same Resistance of Workings 由前面的讨论知道，井巷风阻是反映矿井通风由前面的讨论知道，井巷风阻是反映矿井通风难易程度的一个指标。但这个指标很不形象，单难易程度的一个指标。但这个指标很不形象，单位又复杂，不便于进行矿井通风难易程度的对比。位又复杂，不便于进行矿井通风难易程度的对比。因此，人们通过实验，又建立了另一种衡量通风因此，人们通过实验，又建立了另一种衡量通风阻力的指标，叫阻力的指标，叫等积孔等积孔。定义定义：与矿井风阻值相当的理想孔口的面积值，：与矿井风阻
37、值相当的理想孔口的面积值，称为等积孔。称为等积孔。2022-12-5362022-12-5365.6.1 5.6.1 井巷等积孔（井巷等积孔（2 2）the Hole with the Same Resistance of Workings 如图示，如图示，假设在薄壁上有一面积为假设在薄壁上有一面积为A m2的孔口，当孔口的孔口，当孔口通过的风量等于流过井巷的风量，而且孔口两侧的绝对静通过的风量等于流过井巷的风量，而且孔口两侧的绝对静压差等于井巷的通风阻力时，则孔口的面积称为该井巷的压差等于井巷的通风阻力时，则孔口的面积称为该井巷的等积孔。等积孔。图中图中P1、P2为断面为断面1、2的绝对静压
38、。的绝对静压。取断面离薄板左侧足够远（取断面离薄板左侧足够远（V10处）。处）。断面取在孔口右侧风流收缩断面最断面取在孔口右侧风流收缩断面最 小处（小处（V2=Vmax）。设在流动过程中）。设在流动过程中 无能量损失，则两截面的能量方程式：无能量损失，则两截面的能量方程式：P2v2P1v121A122022-12-5372022-12-5375.6.1 5.6.1 井巷等积孔（井巷等积孔（3 3）the Hole with the Same Resistance of Workings 即即 即即 。在。在2-2处，风流断面处，风流断面S2=A，表示收缩系数，水力学中取表示收缩系数，水力学中取
39、=0.65。则通过。则通过S2的流量的流量:或得式（或得式（5.11）22222211h22221h22hASQ265.022hQA265.0/2022-12-5382022-12-5385.6.1 5.6.1 井巷等积孔（井巷等积孔（4 4）the Hole with the Same Resistance of Workings 取矿内空气的标准重率取矿内空气的标准重率=1.2kg/m3，则有式（，则有式（5.12）：）：上式表明，等积孔大，则通风阻力小，即井巷通风容易，上式表明，等积孔大，则通风阻力小，即井巷通风容易，反之亦然。由式（反之亦然。由式（5.12）可得出等积孔与风阻的关系，即
40、）可得出等积孔与风阻的关系，即 (m2)（Ns2/m8）hQ19.1RRQQ19.119.122242.119.1AAR2022-12-5392022-12-5395.6.1 5.6.1 井巷等积孔（井巷等积孔（5 5）the Hole with the Same Resistance of Workings 对于多风机工作的矿井，（对于多风机工作的矿井，（5.12）式中的）式中的h应根据各主应根据各主扇工作系统的通风阻力扇工作系统的通风阻力hi和风量和风量Qi，按风量加权平均，按风量加权平均求出求出全矿总阻力全矿总阻力:A:矿井总等级孔；矿井总等级孔；Qi:每台主扇工作系统的风量；每台主扇工
41、作系统的风量；hi:每每台主扇工作系统的通风阻力；台主扇工作系统的通风阻力；Q：矿井总风量。：矿井总风量。3 21 211.19()niiiAQhQ2022-12-5402022-12-5405.6.2 5.6.2 井巷风阻特性曲线井巷风阻特性曲线 the Character Curve of Workings Resistance 根据矿井通风阻力定律可知，根据矿井通风阻力定律可知，当井巷风阻一定时，井巷通当井巷风阻一定时，井巷通风阻力与风量成正比风阻力与风量成正比。则取不同的风量值便可得到不同的。则取不同的风量值便可得到不同的阻力值。阻力值。在以风量为横轴，以风压为纵轴在以风量为横轴，以风压为纵轴的坐标系中标出的坐标系中标出这些不同的点，并用曲线联结，便可得一条抛物线，该抛这些不同的点，并用曲线联结，便可得一条抛物线，该抛物线是由井巷风阻确定的，称为物线是由井巷风阻确定的，称为井巷风阻特性曲线井巷风阻特性曲线。由图可知，由图可知，风阻越大，风阻风阻越大，风阻 曲线越陡曲线越陡。当用图解法解通风。当用图解法解通风 网络和进行扇风机二次分析时，网络和进行扇风机二次分析时，井巷风阻曲线是不可缺少的条井巷风阻曲线是不可缺少的条 件之一。件之一。hRQ2022-12-5412022-12-541谢 谢
