矿井通风阻力的研究与探讨.pdf
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1、矿井通风阻力的研究与探讨冯卫卫(冀中能源冀中股份郭二庄煤矿综采二区,河北邯郸0 5 6 0 0 0)摘要:随着我国社会经济的高速发展,人们活动的增加,对电力、化工产品的需求增加,煤炭资源的需求量逐步变大。矿并安全、稳定高效地运行是保障煤炭高质量生产的前提。矿井通风则是保障矿井安全最主要的技术管理手段之一。在煤炭的生产过程中,必须将地面的空气合理输送到井下。为此,矿井通风的最重要任务就是保证空气质量符合规程要求。关键词:矿井;通风;安全;输送;要求中图分类号:F406.3;TD722矿井通风工程管理是矿井安全管理工作的重要内容之一。在矿井的通风系统中,井上新鲜的空气从进风井口进人井下,沿井下各个
2、巷道流动,最后从风井排到地面,在整个流通过程中,还要克服各个巷道的风阻。从进风井口到安装有主要通风机的风井,把全部并巷的风阻累加起来,就是矿井通风的总阻力。现对矿井中井巷的通风阻力进行研究和讨论,也是从技术方面解决这些问题的重要手段。1矿井阻力能量方程2+22单位:J/m或者Pa。式中:PI、P,一单位体积的风流在所在断面具有的静压;-单位体积的风流在所在断面所具有22的运动势能;Zip1g、Zz p P 2 g 一单位体积风流在断面上相对于基准面具有的位能或压力;h阻一单位体积风流克服断面之间的阻力消耗的能量或压力。以上公式从能量角度上来说,是单位体积风流流经井巷时的能量损耗等于第一断面的总
3、能量与第二断面的总能量之差;从压力角度来说,是风流在两个断面上的总压力之差!。2矿井通风管理中风阻产生来源及类别风阻来源于空气物理特性:自身的惯性、本身的黏性;外因是空气与巷道壁产生的摩擦力,阻碍空气的定向流动和特定部位对空气的扰动作用。矿井的通风阻力的定义为:在矿并的通风过程中,空气损失掉的自身的机械能。通风阻力的类别:空气流动在井巷中产生的摩擦阻力和特定部位空气流通自身的能量损耗的局部阻力2 1。34文献标识码:B+P2+Z2P2g)文章编号:10 0 8-0 15 5(2 0 2 3)10-0 0 34-0 33空气流动状态分类和空气流动阻力计算方法3.1空气流动状态分类、判断及计算空气
4、流动状态有两种:层流状态和紊流状态。在横截面是圆环的管道中,空气流动的雷诺数为:_vdRe=VV式中:v一管道中流体的平均速度;d一圆形管道的直径;v一空气的黏性系数,井巷通风中一般用V=1.50110 m/s;根据数据测定,当风流处于层流状态,雷诺数小于(1)2320;当风流处于紊流状态,雷诺数大于12 0 0 0;风流处于过渡区则雷诺数处于两者之间。对于圆形断面的水力半径:R水Sd对于横截面不是圆形管道的雷诺数计算公式为:4VSRe=vU式中:S一管道的横截面积;U一管道内壁的周长。3.2层流摩擦阻力计算h=2式中:一空气的黏性系数;Q一井巷总通风量;其他符合意义同前。3.3紊流摩擦阻力计
5、算式中:a称为摩擦阻力系数。此摩擦阻力系数可以通过查实验结果获得。3.4局部阻力的计算(2)(3)(4)LU2(5)LU.(6)(7)式中:8 为局部阻力系数,可以通过查实验结果获得。3.5矿井总风阻研究矿井总风阻:风流从进风井进入出风井的过程中流经一切巷道与风流的摩擦阻力及一切特殊部位的局部阻力之和。公式为:井巷流动空气状态处于紊流时,便把两个公式u-g0及h0代人上方公式得:S3的校正系数,测压时倾斜测压管在弧形支架上的数字。10h阻=h摩+Eh局(8)2S2?3S3令R=Z(hx+h局)hm=RxQ2式中:h阻一井巷总风阻;R一井巷风阻。当巷道风流为层流状态时,同样可以推算出所需的计算公
6、式:h阻=RxQ由此可知,当风流处于过渡区间时的风量指数取值就在1 2 之间。计算公式:结论:当风流处于层流状态时,风量指数取值为1;当风流处于紊流状态时,风量指数取值为2;当风流处于过渡区间状态时,风量指数取值为12。4测定矿井的通风阻力测定矿井的通风阻力是矿井通风管理部门的基础工作之一,这项工作的意义在于,找出矿井通风不合理的部位,进行分析,并对其修正,保证整个矿井通风的合理性。根据矿井能量方程可知,要想得到井巷风阻h阻,必须测得静压P、空气密度p、风速V,方法如下3-。4.1关于测量静压的方法4.1.1压差计法测量静压压差计法测量静压的仪器是单管倾斜压差计(见图1)。其结构原理和操作方法
7、如下:压差计由一个大的容器和一个小的测压管和标尺组成。大容器和测压管是连通的,并在其中装有特定的工作液体。大小断面之比为2 5 0 30 0。仪器固定在水准指示器的底座上,弧形支架有五个刻度,支架上的数字为校正的系数。大容器和仪器的“+”接头相通,测压管与仪器的“-接头相连,当大容器的压力高于测压管的压力时,虽然大容器内的液面下降很少,但测压管端的液面上升比较明显,通过公式计算压力:H=LKg式中:h一压力;L一倾斜测压管的读数;K一仪器252h阻=RxQ1底座;2 水准指示器;3弧形支架;4 加液盖;(9)5零位调整旋钮;6 三通阀门柄;7 游标;8 倾斜测压管;9调平螺钉;10 大容器;1
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