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摘 要：矿井通风阻力是衡量矿井通风状况的主要指标，矿井通风阻力测定则是矿井通风技术管理的一项基础工作，介绍了矿井通风阻力的测定方法， 对矿井通风阻力测定中的几个问题进行了分析。
关键词：矿井通风阻力 伯努利方程 等积孔
一：矿井通风阻力测定原理：能量方程
能量方程表达了空气在流动过程中的静压能、动能和位能的变化规律，是能量守恒和转换定律在矿井通风中的应用。在流体力学中，对理想流体，当从1点流到2点时，采用伯诺利方程（也叫通风能量方程）：
p1+ρm1gZ1+ρm1v12/2=p2+ρm2gZ2+ρm2 v22/2
但对于实际中的空气流动，由于空气具有粘性，在流动过程中必然产生内外磨擦力而损失部分能量；另外，空气还具有可压缩性，在流动过程中气体的密度会有变化，在实际应用中的通风能量方程可用下式表示：
p1+ρm1gZ1+ρm1v12/2=p2+ρm2gZ2+ρm2 v22/2+h阻1-2
式中 h阻1-2 ——空气从断面1流到断面2所损失的能量，即两点间的通风阻力，Pa
上述能量方程表示了风流在任意两断面间的能量转化关系，指出两点间的能量损失就是两点间的通风阻力。该方程在矿井通风中应用极为广泛，是研究矿井通风的理论基础。
二：测定方案的确定
本次矿井通风阻力测定前，根据矿井通风系统的实施情况，经与矿方共同协商，选定通风网络最长的路线，采用通风参数仪法进行测定。
三：测定方法：气压计法（矿井通风参数仪）
用精密气压计测量两测点间的静压差，测算两断面的动压差和位压差，从而计算出两测点间的通风阻力。
实施阻力测定前，按煤矿现通风系统，并结合矿井实际生产地点选择测定路线及标注井下测点标号、量取测点断面和两测点间斜距、记录井巷支护形式等。
第二步，依次测定井下各测点的风速、绝对大气压力、空气干温度、空气湿温度及相对于基点（进风井口）的静压差，具体测定步骤如下：
①精密气压计A、B及测定所用的其他仪器、仪表的操作做好人员分工。在基点（进风井口）处，将精密气压计A、B置于同一水平面，开机后约20分钟即可同时读取精密气压计A、B在地面的大气压值。
②精密气压计B入井后测第一点时，待仪器显示读数稳定后，读取绝对大气压力、空气干温度、空气湿温度及相对于基点（进风井口）的静压差、时间等，同时将其显示读数一一记录在原始记录上。
四：测定准备工作
1. 测定路线的选择
选择能够反映该矿井通风系统特征的最长通风路线作为主要测定路线。
2. 测点的布置
首先在通风系统图上按选定测定路线布置测点，并按顺序编号。然后再按井下实际情况确定测点位置，并作标记。
五：数据处理
1.巷道几何参数的测算
1.1三心拱断面的巷道
断面积：SL=BL×（HL-0.0867BL） 周长：UL=4.10×SL1/2
1.2半圆拱断面的巷道
断面积：SL=BL×（HL-0.1073BL） 周长：UL=3.84×SL1/2
1.3矩形断面的巷道
断面积：SL=BL×HL 周长：UL= 2×（BL+HL）
1.4梯形断面的巷道
断面积：SL= BL×HL 周长：UL=
1.5式中 SL——巷道断面积，m2
BL——巷道宽度或腰线长度，m
HL——巷道断面的高，m
2.测点相对静压计算 公式：h静i=（hJ读i+⊿h气）g，Pa
式中 h静i—测点对基点的相对静压，Pa；
hJ读i—仪器在测点读出的相对静压，mmH2O。当测点的绝对压力高于基点时，读数显示“+”，低于显示“-”；
⊿h气—仪器在测点读数时，地面大气压力的变化值，mmH2O。g—9.8m/s2；
3、測点间的位压计算 公式： h位i =Z0-1ρ0-1g，
式中：h位i—测点对基点的位压，Pa；Z0-1—测点与基点的标高差，（m）
ρ0-1—测点与基点的平均空气密度，Kg/m3；g—重力加速度，m/s2；
4.井巷断面间的动压计算 hd =ρ·ν2/2 （ Pa ）
式中 hd ——测点的动压，Pa
ρ——空气密度，㎏/m3
ν——测风断面的风速，m/s
5、测量路线的阻力计算
hi-j=hi-j静压差+hi-j速压差+hi-j位压差
式中 hi-j——测量路线各测点间的阻力，Pa
hi-j静压差——测量路线的静压差，Pa
hi-j速压差——测量路线的动压差，Pa
hi-j位压差——测量路线的位压差，Pa
巷道风阻及井巷摩擦阻力系数的计算
6.1 断面修正系数 Ks=（S-0.4）/S
6.2 风量 Q=KsSV （m3/S）
6.3 两测点间风阻 Rij=hi-j/Q2i-j （N·s2/m8 ）
式中 Qi-j ——测点i，j间风量的算术平均值，m3/s
6.4 两测点间标准风阻 Rij=1.2Rij/ （N·s2/m8 ）
6.5 巷道百米标准风阻 Rij=100Rij/Lij （N·s2/m8 ）
6.6 摩擦阻力系数 α测=h阻·S3/ULQ2 （N·s2/m4 ） α标=1.2·α测/ρ测 （N·s2/m4 ）
式中 α测——测定时空气密度为ρ测时的巷道摩擦阻力系数，N·s2/m4
α标——换算成矿井标准空气密度为1.2 kg/m3时的巷道摩擦阻力系数，N·s2/m4
h阻——测点间的通风阻力，Pa
S——井巷的断面积，m2
U——井巷的周长，m
L——测段巷道长度，m
7、矿井通风总阻力 h总=∑hi-j
式中 h总——矿井通风总阻力，Pa
hi-j——测量路線各测点间的阻力，Pa
8、自然风压计算
采用间接测定法用加全平均计算进、回风侧各测点风流中平均空气密度。
矿井自然风压可按下式计算：hz=Z·（ρ进均-ρ回均）g
式中 Z ——矿井垂深，m；
ρ进均——进风段平均密度，kg/m3；
ρ回均——回风段平均密度，kg/m3；
g ——重力加速度，g取9.81m/s2
9.矿井通风阻力及等积孔
假设在一个理想薄壁上开一个面积为的孔口，当孔口通过的风量恰好等于矿井的风量，由孔口在薄壁两侧造成的绝对静压差等于矿井的通风阻力时，称孔口面积为矿井等积孔。
式中 A ——矿井等积孔，m2；
Q——矿井总风量，m3/s；
h阻——矿井总阻力，Pa。
6：结论矿井通风阻力的测定要根据矿井规模、通风系统合理地确定测定路线、布置测点， 正确地选择测定方法。计算所求得的项目要全面， 测定报告要给出测定结论。通过分析， 要对矿井通风阻力分布、风量分配、漏风状况、通风设施的设置、管理指出存在的问题， 提出合理化建议， 以达到矿井通风系统降阻减耗的目的， 保证通风系统的经济、合理、可靠运行。
[ 参考文献]
[1]黄显东，矿井通风阻力测定方法及应用[ J] .煤矿安全， 2004 （8）： 13-15.
[2]江仁川， 朱锦良.试论矿井通风系统综合评价指标[ J] .煤炭科学技术， 1994 （8）：44-46.
[3]张国枢，通风安全学[ M] .北京：中国矿业大学出版社， 1999
关键词：矿井通风阻力 伯努利方程 等积孔
一：矿井通风阻力测定原理：能量方程
能量方程表达了空气在流动过程中的静压能、动能和位能的变化规律，是能量守恒和转换定律在矿井通风中的应用。在流体力学中，对理想流体，当从1点流到2点时，采用伯诺利方程（也叫通风能量方程）：
p1+ρm1gZ1+ρm1v12/2=p2+ρm2gZ2+ρm2 v22/2
但对于实际中的空气流动，由于空气具有粘性，在流动过程中必然产生内外磨擦力而损失部分能量；另外，空气还具有可压缩性，在流动过程中气体的密度会有变化，在实际应用中的通风能量方程可用下式表示：
p1+ρm1gZ1+ρm1v12/2=p2+ρm2gZ2+ρm2 v22/2+h阻1-2
式中 h阻1-2 ——空气从断面1流到断面2所损失的能量，即两点间的通风阻力，Pa
上述能量方程表示了风流在任意两断面间的能量转化关系，指出两点间的能量损失就是两点间的通风阻力。该方程在矿井通风中应用极为广泛，是研究矿井通风的理论基础。
二：测定方案的确定
本次矿井通风阻力测定前，根据矿井通风系统的实施情况，经与矿方共同协商，选定通风网络最长的路线，采用通风参数仪法进行测定。
三：测定方法：气压计法（矿井通风参数仪）
用精密气压计测量两测点间的静压差，测算两断面的动压差和位压差，从而计算出两测点间的通风阻力。
实施阻力测定前，按煤矿现通风系统，并结合矿井实际生产地点选择测定路线及标注井下测点标号、量取测点断面和两测点间斜距、记录井巷支护形式等。
第二步，依次测定井下各测点的风速、绝对大气压力、空气干温度、空气湿温度及相对于基点（进风井口）的静压差，具体测定步骤如下：
①精密气压计A、B及测定所用的其他仪器、仪表的操作做好人员分工。在基点（进风井口）处，将精密气压计A、B置于同一水平面，开机后约20分钟即可同时读取精密气压计A、B在地面的大气压值。
②精密气压计B入井后测第一点时，待仪器显示读数稳定后，读取绝对大气压力、空气干温度、空气湿温度及相对于基点（进风井口）的静压差、时间等，同时将其显示读数一一记录在原始记录上。
四：测定准备工作
1. 测定路线的选择
选择能够反映该矿井通风系统特征的最长通风路线作为主要测定路线。
2. 测点的布置
首先在通风系统图上按选定测定路线布置测点，并按顺序编号。然后再按井下实际情况确定测点位置，并作标记。
五：数据处理
1.巷道几何参数的测算
1.1三心拱断面的巷道
断面积：SL=BL×（HL-0.0867BL） 周长：UL=4.10×SL1/2
1.2半圆拱断面的巷道
断面积：SL=BL×（HL-0.1073BL） 周长：UL=3.84×SL1/2
1.3矩形断面的巷道
断面积：SL=BL×HL 周长：UL= 2×（BL+HL）
1.4梯形断面的巷道
断面积：SL= BL×HL 周长：UL=
1.5式中 SL——巷道断面积，m2
BL——巷道宽度或腰线长度，m
HL——巷道断面的高，m
2.测点相对静压计算 公式：h静i=（hJ读i+⊿h气）g，Pa
式中 h静i—测点对基点的相对静压，Pa；
hJ读i—仪器在测点读出的相对静压，mmH2O。当测点的绝对压力高于基点时，读数显示“+”，低于显示“-”；
⊿h气—仪器在测点读数时，地面大气压力的变化值，mmH2O。g—9.8m/s2；
3、測点间的位压计算 公式： h位i =Z0-1ρ0-1g，
式中：h位i—测点对基点的位压，Pa；Z0-1—测点与基点的标高差，（m）
ρ0-1—测点与基点的平均空气密度，Kg/m3；g—重力加速度，m/s2；
4.井巷断面间的动压计算 hd =ρ·ν2/2 （ Pa ）
式中 hd ——测点的动压，Pa
ρ——空气密度，㎏/m3
ν——测风断面的风速，m/s
5、测量路线的阻力计算
hi-j=hi-j静压差+hi-j速压差+hi-j位压差
式中 hi-j——测量路线各测点间的阻力，Pa
hi-j静压差——测量路线的静压差，Pa
hi-j速压差——测量路线的动压差，Pa
hi-j位压差——测量路线的位压差，Pa
巷道风阻及井巷摩擦阻力系数的计算
6.1 断面修正系数 Ks=（S-0.4）/S
6.2 风量 Q=KsSV （m3/S）
6.3 两测点间风阻 Rij=hi-j/Q2i-j （N·s2/m8 ）
式中 Qi-j ——测点i，j间风量的算术平均值，m3/s
6.4 两测点间标准风阻 Rij=1.2Rij/ （N·s2/m8 ）
6.5 巷道百米标准风阻 Rij=100Rij/Lij （N·s2/m8 ）
6.6 摩擦阻力系数 α测=h阻·S3/ULQ2 （N·s2/m4 ） α标=1.2·α测/ρ测 （N·s2/m4 ）
式中 α测——测定时空气密度为ρ测时的巷道摩擦阻力系数，N·s2/m4
α标——换算成矿井标准空气密度为1.2 kg/m3时的巷道摩擦阻力系数，N·s2/m4
h阻——测点间的通风阻力，Pa
S——井巷的断面积，m2
U——井巷的周长，m
L——测段巷道长度，m
7、矿井通风总阻力 h总=∑hi-j
式中 h总——矿井通风总阻力，Pa
hi-j——测量路線各测点间的阻力，Pa
8、自然风压计算
采用间接测定法用加全平均计算进、回风侧各测点风流中平均空气密度。
矿井自然风压可按下式计算：hz=Z·（ρ进均-ρ回均）g
式中 Z ——矿井垂深，m；
ρ进均——进风段平均密度，kg/m3；
ρ回均——回风段平均密度，kg/m3；
g ——重力加速度，g取9.81m/s2
9.矿井通风阻力及等积孔
假设在一个理想薄壁上开一个面积为的孔口，当孔口通过的风量恰好等于矿井的风量，由孔口在薄壁两侧造成的绝对静压差等于矿井的通风阻力时，称孔口面积为矿井等积孔。
式中 A ——矿井等积孔，m2；
Q——矿井总风量，m3/s；
h阻——矿井总阻力，Pa。
6：结论矿井通风阻力的测定要根据矿井规模、通风系统合理地确定测定路线、布置测点， 正确地选择测定方法。计算所求得的项目要全面， 测定报告要给出测定结论。通过分析， 要对矿井通风阻力分布、风量分配、漏风状况、通风设施的设置、管理指出存在的问题， 提出合理化建议， 以达到矿井通风系统降阻减耗的目的， 保证通风系统的经济、合理、可靠运行。
[ 参考文献]
[1]黄显东，矿井通风阻力测定方法及应用[ J] .煤矿安全， 2004 （8）： 13-15.
[2]江仁川， 朱锦良.试论矿井通风系统综合评价指标[ J] .煤炭科学技术， 1994 （8）：44-46.
[3]张国枢，通风安全学[ M] .北京：中国矿业大学出版社， 1999