第1页共40页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页共40页第四章矿井通风动力空气在井巷中流动需要克服通风阻力，必须提供通风动力以克服空气阻力，才能促使空气在井巷中流动，实现矿井通风。矿井通风动力有由自然条件形成的自然风压和由通风机提供的机械风压两种。本章将研究这两种通风动力的影响因素和特性及其对矿井通风的作用。第一节自然风压一、自然风压的形成及特性如图4-1所示为一个没有通风机工作的矿井。（图4-1简化矿井通风系统）风流从气温较低的井筒进入矿井，从气温较高的井筒流出。不仅如此，在正在开凿的立井井筒中，冬季风流会沿井筒中心一带进入井下，而沿井壁流出井外；夏季风流方向正好相反。这是由于空气温度与井筒围岩温度存在差异，空气与围岩进行热交换，造成进风井筒与回风井筒、井筒中心一带与井壁附近空气存在温度差，气温低处的空气密度比气温高处的空气密度大，使得不同地方的相同高度空气柱重量不等，从而使风流发生流动，形成了自然通风现象。我们把这个空气柱的重量差称为自然风压H自。由上述可见，如果把地表大气视为一个断面无限大、风阻为零的假想风路，则可将通风系统视为一个有高差的闭合回路，由自然风压的形成原因，可得到其计算公式：H自=∫02ρ1gdz－∫35ρ2gdz，Pa（4-1）式中Z——矿井最高点到最低点间的距离，m；g——重力加速度，m/s2；ρ1、ρ2——分别为0-1-2和5-4-3井巷中dz段空气密度，kg3/m3。由于空气密度ρ与高度Z有着复杂的函数关第2页共40页第1页共40页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页共40页系，因此用式（4-1）计算自然风压比较困难。为了简化计算，一般先测算出0-1-2和5-4-3井巷中空气密度的平均值ρ均进、ρ均回，分别代替式（4-1）中的ρ1和ρ2，则式（4-1）可写为：Ｈ自＝（ρ均进－ρ均回）gＺ，Pa（4-2）例4-1如图4-1所示的自然通风矿井，测得ρ0=1.3，ρ1=1.26，ρ2=1.16，ρ3=1.14，ρ4=1.15，ρ5=1.3kg/m3，Z01=45m，Z12=100m，Z34=65m，Z45=80m，试求该矿井的自然风压，并判断其风流方向。解：假设风流方向由0-1-2井筒进入，由3-4-5井筒排出。计算各测段的空气平均空气密度：ρ01=ρ0+ρ12=1.3+1.262=1.28kg/m3ρ12=ρ1+ρ22=1.26+1.162=1.21kg/m3ρ34=ρ3+ρ42=1.14+1.152=1.145kg/m3ρ45=ρ4+ρ52=1.15+1.32=1.225kg/m3计算进、出风井两侧空气柱的平均密度：ρ均进=Z01×ρ01+Z12×ρ12Z01+Z12=45×1.28+100×1.2145+100=1.23kg/m3ρ均回=Z34×ρ34+Z45×ρ45Z34+Z45=65×1.145+80×1.22565+80=1.189kg/m3则H自=(ρ均进−ρ均回）gZ=（1.23−1.189）×9.81×145=58.32Pa求得的H自为正值，说明风流方向与假设方向一致，从0-1-2井筒进入，由3-4-5井筒流出。自然风压具有如下几种性质：1.形成矿井自然风压的主要原因是矿井进、第3页共40页第2页共40页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第3页共40页出风井两侧的空气柱重量差。不论有无机械通风，只要矿井进、出风井两侧存在空气柱重量差，就一定存在自然风压。2.矿井自然风压的大小和方向，取决于矿井进、出风两侧空气柱的重量差的大小和方向。这个重量差，又受进、出风井两侧的空气柱的密度和高度影响，而空气柱的密度取决于大气压力、空气温度和湿度。由于自然风压受上述因素的影响，所以自然风压的大小和方向会随季节变化，甚至昼夜之间也可能发生变化，单独用自然风压通风是不可靠的。因此《规程》规定，每一个生产矿井必须采用机械通风。3.矿井自然风压与井深成正比；矿井自然风压与空气柱的密度成正比，因而与矿井空气大气压力成正比，与温度成反比。地面气温对自然风压的影响比较显著。地面气温与矿区地形、开拓方式、井深以及是否机械通风有关。一般来说，由于矿井出风侧气温常年变化不大，而浅井进风侧气温受地面气温变化影响较大，深井进风流气温受地面气温变化的影响较小，所以矿井进、出风井井口的标高差越大，矿井越浅，矿井自然风压受地面气温变化的影响也越大，一年之内不但大小会变化，甚至方向也会发生变化；反之，深井自然风压一年之内大小虽有变...
