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河南省煤炭高級(jí)技工學(xué)校 教 案 2015-2016 學(xué)年度第 1 學(xué)期 課程名稱 礦井通風(fēng)與安全 授課班級(jí) 任課教師 董東 教研主任 教務(wù)處長 日期：2015 年 8 月 16日 礦井通風(fēng)與安全 課程教案 授課日期 節(jié)次 授課地點(diǎn) 章 節(jié) 名 稱 第一章第1節(jié)礦井通風(fēng)的意義 課 型 理論課（ √ ）、實(shí)踐課（ ）、習(xí)題題（ ）、其它（ ） 教學(xué) 時(shí)數(shù) 2 教 學(xué) 目 的 了解礦井通風(fēng)的意義 教 學(xué) 方 法 講授，討論 教 學(xué) 重 點(diǎn) 礦井通風(fēng)的作用 教 學(xué) 難 點(diǎn) 礦井通風(fēng)的作用 教 學(xué) 內(nèi) 容 礦井通風(fēng)就是為井下生產(chǎn)工作面（或工作場所）源源不斷地供給新鮮空氣，排出有害氣體的過程。礦井通風(fēng)的任務(wù)是： 1）供給井下足夠的新鮮空氣； 2）排出井下有害氣體及浮塵； 3）給井下創(chuàng)造良好的氣候條件。 礦井通風(fēng)的目的就是為了搞好礦井通風(fēng)，為井下創(chuàng)造一個(gè)良好的氣候條件：風(fēng)速適宜、有害氣體不超限、氧氣充足且溫度濕度適宜。防止由于通風(fēng)不良面造成的瓦斯、火災(zāi)、煤塵以及人員中毒的事故的發(fā)生。礦井通風(fēng)工作的好與壞直接關(guān)系著礦井安全程度；當(dāng)?shù)V井出現(xiàn)一通三防事故后，要利用通風(fēng)手段創(chuàng)造條件、安全迅速的處理事故。 2、空氣性質(zhì)的變化 地面空氣的主要成份是氮?dú)夂脱鯕狻？諝膺M(jìn)入井下后，由于煤巖中涌出各種氣體以及可燃物的氧化，其成分就會(huì)發(fā)生變化。地面空氣進(jìn)入井下，在沒有到達(dá)采掘工作面之前，其成分變化不大，這種井下空氣稱為新風(fēng)或真風(fēng)；井下風(fēng)流通過工作面后，其成分發(fā)生較大的變化，有害氣體增加、溫度升高、濕度也變化，這種空氣稱為乏風(fēng)或污風(fēng)。井下空氣的成分與地面基本相同，只是二氧化碳等有害氣體含量增大，空氣的濕度和溫度也有變化而已。 3、井下空氣中的主要有害氣體 井下空氣中常見的有害氣體有一氧化碳（CO），二氧化碳（CO2），硫化氫（H2S）、二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、甲烷（CH4）、氫氣（H2）、乙烷（C2H6）、乙烯（C2H4）等等。 一氧化碳（CO） 性質(zhì)：是無色、無味、無臭的氣體，相對(duì)密度為0.97，微溶于水，能燃燒，有劇毒。當(dāng)體積濃度達(dá)到13%~75%時(shí)，遇火可以爆炸。 危害：當(dāng)空氣中的CO濃度在0.016%時(shí)，經(jīng)數(shù)小時(shí)會(huì)頭痛、心跳、耳鳴等輕微中毒癥狀；濃度達(dá)到0.048%，1小時(shí)即引起上述癥狀；濃度達(dá)0.128%時(shí)，經(jīng)半小時(shí)能嚴(yán)重中毒，四肢無力，嘔吐、意識(shí)遲鈍，喪失行動(dòng)能力；達(dá)0.4%時(shí)，短時(shí)間即失去知覺、抽筋、呼吸停頓、假死，如果不即時(shí)搶救，就會(huì)真的死亡?！睹旱V安全》規(guī)程中規(guī)定的空氣中最高允許濃度為0.0024%。 來源：炮煙、火災(zāi)、瓦斯及煤塵爆炸。 二氧化氮（NO2） 性質(zhì)：是一種紅褐色氣體，相對(duì)密度1.59。易溶于水而生成腐蝕性很強(qiáng)的硝酸，所以它劇毒，對(duì)人的眼、鼻、呼吸道及肺有強(qiáng)烈刺激及腐蝕作用，可引起肺氣腫。 危害：空氣中二氧化氮（NO2）的濃度達(dá)到0.004%時(shí)，2~4小時(shí)尚不致顯著中毒；達(dá)到0.006%時(shí)，短時(shí)間內(nèi)喉嚨就感到刺激、咳嗽、胸痛；達(dá)0.01%時(shí)，強(qiáng)烈刺激呼吸器官，嚴(yán)重咳嗽，聲帶痙攣，嘔吐、腹瀉，神經(jīng)麻木；達(dá)0.025%時(shí)，短時(shí)間可致死?！睹旱V安全》規(guī)程中規(guī)定空氣中允許的最大濃度是0.00025%(5 mg/m3)。 中毒人員會(huì)出現(xiàn)眼紅腫、流淚、喉嚨痛及手指、頭發(fā)黃褐色現(xiàn)象。 來源：炸藥爆炸時(shí)產(chǎn)生的一系列氮氧化合物，如NO、NO2 。NO遇空氣中的氧氣即氧化為二氧化氮。 硫化氫（H2S） 性質(zhì)：是一種無色、帶有臭雞蛋味的劇毒性氣體，相對(duì)密度為1.19，易溶于水。濃度在4.3%~4.6%時(shí)，遇火能夠爆炸。 危害：濃度達(dá)到0.0001%時(shí)，就能嗅到臭雞蛋味；達(dá)0.02%時(shí)，強(qiáng)烈刺激眼睛及喉嚨黏膜，并感到頭痛、嘔吐、乏力；達(dá)0.05%時(shí)，以半小時(shí)嚴(yán)重中毒，失去知覺、抽筋、瞳孔放大，甚至死亡?！睹旱V安全規(guī)程》中規(guī)定：空氣中的硫化氫（H2S）最大允許濃度是0.00066%。 來源：坑木等有機(jī)物腐爛和含硫礦物的水化所產(chǎn)生；老空區(qū)積水積存硫化氫，在受到攪動(dòng)時(shí)會(huì)釋放出來；有些煤體中也會(huì)涌出硫化氫。 二氧化硫（SO2） 性質(zhì)：是一種無色、有強(qiáng)烈硫磺氣味及酸味的毒性氣體，易溶于水，能強(qiáng)烈刺激眼及呼吸道黏膜。相對(duì)密度2.32，易積聚在巷道底部。 危害：空氣中濃度達(dá)到0.0005時(shí)，就能嗅到；空氣中濃度達(dá)到0.05時(shí)，可立即危及生命?！睹旱V安全規(guī)程》中規(guī)定：空氣中二氧化硫（SO2）的最高允許濃度為0.0005%。 二氧化硫（SO2）中毒后，人員會(huì)出現(xiàn)眼紅腫、流淚、畏光、喉痛、咳嗽、胸悶等現(xiàn)象。 來源：含硫礦物的氧化、燃燒，在含硫礦體中爆破，以及從含硫礦層中涌出。 4、礦井通風(fēng)與安全的關(guān)系 安全隱患是在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的，也必須通過生產(chǎn)加以解決、處理。所以，管生產(chǎn)的人，必須管安全，也就是事故防范；但是管安全的，也必須管生產(chǎn)，這是過程控制。 思 考 練 習(xí) 1、為什么要進(jìn)行礦井通風(fēng)？ 教 學(xué) 后 記 礦井通風(fēng)與安全 課程教案 授課日期 節(jié)次 授課地點(diǎn) 章 節(jié) 名 稱 第2節(jié) 礦井通風(fēng)系統(tǒng) 課 型 理論課（ √ ）、實(shí)踐課（ ）、習(xí)題題（ ）、其它（ ） 教學(xué) 時(shí)數(shù) 2 教 學(xué) 目 的 掌握礦井通風(fēng)系統(tǒng)的組成和運(yùn)行原理 教 學(xué) 方 法 講授，討論 教 學(xué) 重 點(diǎn) 礦井通風(fēng)系統(tǒng)的組成 教 學(xué) 難 點(diǎn) 礦井通風(fēng)專業(yè)名詞 教 學(xué) 內(nèi) 容 通風(fēng)系統(tǒng)是在礦井有了二條井筒并貫通后就形成了。有通風(fēng)巷道、通風(fēng)巷道有壓差就會(huì)有風(fēng)量流動(dòng)，就形成了通風(fēng)系統(tǒng)。這是最簡單的通風(fēng)系統(tǒng)。是沒有通風(fēng)機(jī)工作靠自然風(fēng)壓通風(fēng)的通風(fēng)系統(tǒng)，這種通風(fēng)，受自然界的溫度、濕度和大氣壓的影響較大，工作不穩(wěn)定，使用不可靠，在日常管理上，也是一個(gè)不可忽視的。 通風(fēng)系統(tǒng)就是從進(jìn)風(fēng)到回風(fēng)的所有通風(fēng)巷道、設(shè)施、設(shè)備的總稱。實(shí)際上就是通風(fēng)動(dòng)力、通風(fēng)巷道和控制通風(fēng)路線的建筑物的總稱。 礦井通風(fēng)系統(tǒng)要做到“獨(dú)立、完善、可靠”，才能完成礦井通風(fēng)的任務(wù)，供給井下新鮮空氣，排出井下有害氣體和浮塵，給井下創(chuàng)造良好的氣候條件。獨(dú)立就是不與其它礦井聯(lián)通，完善是有自己的進(jìn)回風(fēng)系統(tǒng)，可靠是通風(fēng)能力不受其它因素而變化。這才能算是一個(gè)穩(wěn)定的通風(fēng)系統(tǒng)。否則，礦井通風(fēng)就不會(huì)穩(wěn)定，很難保證礦井安全。 通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)就是井下通風(fēng)巷道的連結(jié)方式。有并聯(lián)、串聯(lián)和角聯(lián)之分。 礦井通風(fēng)方式 礦井通風(fēng)方式就是進(jìn)風(fēng)井筒和回風(fēng)井筒的相對(duì)位置。分為中央式、對(duì)角式和混合式。 通風(fēng)方式 優(yōu)缺點(diǎn) 適用條件 中央式 中央并列式 進(jìn)回風(fēng)井筒都建在中央廣場，建井期短，便于貫通，井筒延深時(shí)通風(fēng)也好管理。通風(fēng)阻力大，井底漏風(fēng)大，便于管理。煤柱小。 埋藏深，傾角大，走向長度不大，不易自燃和與瓦斯涌出量不大的礦井 中央邊界式 進(jìn)風(fēng)井筒位于井田中央，回風(fēng)井筒位于井田中央的另一端，相距一段距離。建井時(shí)貫通距離遠(yuǎn)，通風(fēng)不好管理 井田走向不大，自燃發(fā)火嚴(yán)重和瓦斯涌出量較大的礦井 對(duì)角式 兩冀對(duì)角式 進(jìn)風(fēng)井在井田中央，兩冀再布置二個(gè)風(fēng)井，不布置總回風(fēng)道。初期投資少，礦井阻力小，礦井阻力小，通風(fēng)容易 適用于煤層賦存淺、瓦斯與自燃災(zāi)害嚴(yán)重的礦井 分區(qū)式 進(jìn)風(fēng)井位于井田的中央，井田內(nèi)每個(gè)生產(chǎn)區(qū)域均有回風(fēng)井筒。建井期短，初期投資少，礦井阻力小，通風(fēng)容易，便于管理。 適用于煤層賦存淺、瓦斯與自燃災(zāi)害嚴(yán)重的礦井 混合式 回風(fēng)井筒多。通風(fēng)能力大，布置靈活，適應(yīng)性強(qiáng)。 井田范疇大，地質(zhì)復(fù)雜的礦井 礦井通風(fēng)方法 主要通風(fēng)機(jī)的工作方法有三種：抽出式、壓入式和抽壓混合式。 1.抽出式：主要通風(fēng)機(jī)安裝在回風(fēng)井口，在抽出式主要通風(fēng)機(jī)的作用下，整個(gè)礦井通風(fēng)系統(tǒng)處在低于當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Φ呢?fù)壓狀態(tài)。當(dāng)主要通風(fēng)機(jī)因幫、故停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，井下壓力升高，比較安全。 2.壓入式：主要通風(fēng)機(jī)安裝在入風(fēng)井口，在壓入式主要通風(fēng)機(jī)的作用下，整個(gè)礦井通風(fēng)系統(tǒng)處于高于當(dāng)?shù)卮髿鈮旱恼龎籂顟B(tài)。在冒落裂隙通達(dá)地面時(shí)，壓入式通風(fēng)礦井采區(qū)的有害氣體通過塌陷區(qū)向大地漏出。主扇停止后，井下壓力升高。壓入式通風(fēng)，在進(jìn)風(fēng)側(cè)建很多風(fēng)門，通風(fēng)管理困難，漏風(fēng)較大。 3.壓抽混合式：壓入式風(fēng)機(jī)在井風(fēng)井口做壓入式工作，回風(fēng)井口安裝抽出式風(fēng)機(jī)做抽出式工作。井下進(jìn)風(fēng)井巷處于正壓，回風(fēng)井巷是負(fù)壓，中間大致處于當(dāng)?shù)卮髿鈮?。如與地表連通，則漏風(fēng)少。缺點(diǎn)是設(shè)備多，難管理。 礦井通風(fēng)系統(tǒng)的選擇 礦井通風(fēng)系統(tǒng)是設(shè)計(jì)部門根據(jù)礦井的生產(chǎn)能力、煤層賦存條件、表土層厚度、井田面積、地溫、瓦斯涌出量，煤層自燃發(fā)火傾向性等條件，在確保安全生產(chǎn)，也兼顧長遠(yuǎn)生產(chǎn)需要，通過多個(gè)礦井通風(fēng)系統(tǒng)方案進(jìn)行比較后，選擇的最好的一種。 實(shí)踐證明：井下瓦斯涌出量與礦井通風(fēng)方法沒有直接關(guān)系。也就是說，壓入式通風(fēng)和抽出式通風(fēng)井下的瓦斯涌出量幾乎相等，井下瓦斯涌出量與井下的壓力大小無關(guān)。 思 考 練 習(xí) 1、礦井通風(fēng)系統(tǒng)的組成。 2、礦井通風(fēng)類型是如何劃分的？ 教 學(xué) 后 記  礦井通風(fēng)與安全 課程教案 授課日期 節(jié)次 授課地點(diǎn) 章 節(jié) 名 稱 第3節(jié) 礦井通風(fēng)的日常管理 課 型 理論課（ √ ）、實(shí)踐課（ ）、習(xí)題題（ ）、其它（ ） 教學(xué) 時(shí)數(shù) 2 教 學(xué) 目 的 掌握礦井通風(fēng)的日常管理內(nèi)容 教 學(xué) 方 法 講授，討論 教 學(xué) 重 點(diǎn) 風(fēng)量風(fēng)速測定 教 學(xué) 難 點(diǎn) 風(fēng)速測定和瓦斯測定 教 學(xué) 內(nèi) 容 一、檢查通風(fēng)系統(tǒng)是否完善 1、礦井是否有不符合規(guī)定的串聯(lián)通風(fēng)、擴(kuò)散通風(fēng)，各區(qū)域?qū)崿F(xiàn)了分區(qū)通風(fēng)。 2、檢查礦井風(fēng)量是否達(dá)到需要風(fēng)量，井下各用風(fēng)地點(diǎn)的風(fēng)量分配，是否符合各地的需要風(fēng)量；每條巷道的風(fēng)量、風(fēng)速是否符合要求。 2.1計(jì)算礦井需要風(fēng)量，采面、掘進(jìn)面硐室等地點(diǎn)的需要風(fēng)量。 礦井所需風(fēng)量的計(jì)算 2. 2 定期測定礦井風(fēng)量?？纯锤鞯攸c(diǎn)風(fēng)量是否滿足用風(fēng)要求，是否按計(jì)劃送風(fēng)。局扇是否發(fā)生循環(huán)風(fēng)。 風(fēng)量守恒定律：ΣQ=0。 即流經(jīng)節(jié)點(diǎn)的風(fēng)量代數(shù)和為零（風(fēng)量是矢量，有方向性）。 井下風(fēng)量的測定: 井下風(fēng)量的測定要分別測定巷道的斷面和風(fēng)速。測定風(fēng)速的儀表有風(fēng)表、皮托管和壓差計(jì)。最常用的儀表是風(fēng)表。風(fēng)表跟據(jù)測量范圍不同分為高速風(fēng)表、中速風(fēng)表和低速風(fēng)表。皮托管和壓差計(jì)配合使用也能夠測定風(fēng)速，但不是經(jīng)常使用。我們只了解一下用風(fēng)表測定風(fēng)速。 風(fēng)表要定期進(jìn)行標(biāo)校，標(biāo)校后的風(fēng)表有一個(gè)風(fēng)表曲線，它是一個(gè)線性方程， V真=aV測+b 實(shí)際風(fēng)速測定的風(fēng)速經(jīng)過風(fēng)表曲線的校合而得出的。風(fēng)速的單位是米/秒（或米/分鐘）。 巷道的斷面測量：井下巷道斷面有梯形、圓拱形，可按照相應(yīng)的形狀面積計(jì)算公式進(jìn)行測量、計(jì)算。面積的單位是平方米。但計(jì)算風(fēng)量時(shí)，還要對(duì)斷面進(jìn)行校正。因?yàn)樵跍y風(fēng)時(shí)，有人的身體影響了巷道的風(fēng)量，校正系數(shù)K的計(jì)算公式是 K= 目前，各礦在測定皮帶巷的風(fēng)量時(shí)，斷面校數(shù)有的計(jì)算了，有的沒有計(jì)算，數(shù)是估計(jì)出來的。 巷道的風(fēng)量： Q=KVS （m3/s） 2.3、礦井漏風(fēng)及有效風(fēng)量 送到各用風(fēng)地點(diǎn)，起到通風(fēng)作用的風(fēng)量稱為有效風(fēng)量。反之，沒有經(jīng)過作業(yè)地點(diǎn)而通過通風(fēng)構(gòu)筑物的縫隙、煤柱裂隙、采空區(qū)右地表塌陷區(qū)等直接滲到回風(fēng)道的風(fēng)量稱為漏風(fēng)。漏風(fēng)的危害很大。不僅使用風(fēng)地點(diǎn)的風(fēng)量減少，有害氣體含量增設(shè)而造成事故；還會(huì)造成煤層的自燃發(fā)火。 2.3.1、漏風(fēng)的分類 礦井漏風(fēng)按其地點(diǎn)不同可分為外部漏風(fēng)和內(nèi)部漏風(fēng)。外部漏風(fēng)是指地表與井巷之間的漏風(fēng)，如箕斗井井口、扇風(fēng)機(jī)裝置、反風(fēng)門、風(fēng)硐等處的漏風(fēng)。內(nèi)部漏風(fēng)是指井下各通風(fēng)路線上的漏風(fēng)，如通風(fēng)建筑物、采空區(qū)以及煤柱等的漏風(fēng)。 2.3.2、礦井有效風(fēng)量、有效風(fēng)量率及漏風(fēng)率 礦井有效風(fēng)量：礦井有效風(fēng)量是指通過井下各工作地點(diǎn)的風(fēng)量總和。礦井有效風(fēng)量率是礦井有效風(fēng)量與礦井扇風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)量之比。礦井外部漏風(fēng)率是外部漏風(fēng)與礦井扇風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)量之比；礦井內(nèi)部漏風(fēng)率是內(nèi)部漏風(fēng)與礦井扇風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)量之比。 2.3.3、漏風(fēng)的預(yù)防 主要聯(lián)絡(luò)巷的漏風(fēng)：建多道風(fēng)門。墻周圍注漿。 采空區(qū)漏風(fēng)：封堵采面進(jìn)風(fēng)隅角；在采面進(jìn)風(fēng)巷按調(diào)節(jié)風(fēng)門（負(fù)壓通風(fēng)）。 已采區(qū)漏風(fēng)：加固密閉，四周注漿。 3 檢查通風(fēng)設(shè)施。 檢查風(fēng)門、密閉、測風(fēng)站等通風(fēng)設(shè)施。重點(diǎn)是風(fēng)門和密閉，其位置是否合理，質(zhì)量是否符合要求，要確保風(fēng)門和密閉能起到控制風(fēng)流的作用。測風(fēng)站通過風(fēng)量測定能反映出礦井各地點(diǎn)的風(fēng)量分配。 3.1風(fēng)門、密閉的建造要求 1）、選擇在圍巖堅(jiān)固不破碎、支護(hù)完好的巷道內(nèi)建筑。 2）、墻體周邊掏槽，要見硬頂、硬幫，要與煤巖接實(shí)，四周要有不少于0.1m的裙邊 。 3）、墻體用不燃不性材料建筑、厚度不小于0.8m，嚴(yán)密不漏風(fēng)（手觸無感覺、耳聽無聲音） 4）、密閉內(nèi)有水的設(shè)反水池或反水管，自然發(fā)火煤層的采空區(qū)密閉要設(shè)觀測孔、措施孔，孔口封堵嚴(yán)密。密閉前無瓦斯積聚，要設(shè)柵欄、警標(biāo)、說明牌板和檢查箱（入、排風(fēng)之間的擋風(fēng)墻除外） 5）、風(fēng)門不少于2道，能夠自動(dòng)關(guān)閉并要保持不能同時(shí)打開。 3.2. 測風(fēng)站的設(shè)置要求 要建在斷面變化不大、支護(hù)完整、沒有漏風(fēng)的直線巷道內(nèi)，凡是有風(fēng)流分支或風(fēng)流匯合的巷道內(nèi)都要建測風(fēng)站。測風(fēng)站距巷道交叉點(diǎn)應(yīng)大于10米。 4 檢查通風(fēng)巷道 巷道是風(fēng)量通行的通道。巷道的通風(fēng)阻力與巷道的支護(hù)方式、蒼道周長和巷道長度成正比，與巷道斷面的立方成反比。 R= 巷道的連結(jié)關(guān)系有并聯(lián)、串聯(lián)和角聯(lián)三種。 并聯(lián)巷道：負(fù)壓相等，總風(fēng)量等于分巷風(fēng)量之和。 串聯(lián)巷道：負(fù)量相等，總阻力等于各巷阻力之和。 角聯(lián)巷道：風(fēng)量不穩(wěn)定。 巷道是否失修，關(guān)系著礦井風(fēng)量和風(fēng)壓的變化。通風(fēng)管理人員要每旬對(duì)礦井所有通風(fēng)巷道全面檢查一次。失修巷道：巷道斷面達(dá)不到設(shè)計(jì)斷面的巷道就是失修巷道；嚴(yán)重失修巷道：巷道斷面不足設(shè)計(jì)斷面2/3的巷道，就是嚴(yán)重失修巷道。 通風(fēng)巷道失修率＝ 通風(fēng)巷道嚴(yán)重失修率＝ 礦井通風(fēng)巷道失修率不得大于7%，嚴(yán)重失修率不得大于3%。 礦井通風(fēng)阻力每3年進(jìn)行一次。通過阻力測定，查找礦井通風(fēng)系統(tǒng)存在的問題并進(jìn)行解決。 二 檢查主要扇風(fēng)機(jī)。 礦井必須實(shí)行機(jī)械通風(fēng)，二臺(tái)同能力風(fēng)機(jī)，5年一次性能測定。檢查主扇的運(yùn)行工況是否穩(wěn)定。這是通風(fēng)系統(tǒng)可靠性的前提。 定期檢查通風(fēng)機(jī)及反風(fēng)設(shè)施。是否可以反風(fēng)，必須10分鐘內(nèi)完成、反風(fēng)風(fēng)量不小于正常通風(fēng)量的40%。 檢查硐室等地點(diǎn)的通風(fēng)情況：風(fēng)量、溫度。 三 檢查采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng) 采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)是否獨(dú)立、穩(wěn)定、可靠。獨(dú)立就是獨(dú)立進(jìn)風(fēng)、獨(dú)立回風(fēng)；穩(wěn)定和可靠就是風(fēng)量不會(huì)時(shí)大時(shí)小，也已經(jīng)說區(qū)域內(nèi)通風(fēng)設(shè)施有保障。 四 采面通風(fēng)系統(tǒng) U型、Z型、W型、H型和Y型。 采面通風(fēng)系統(tǒng)的選擇要考慮采面瓦斯涌出清況，大小、來源，以及煤層自燃情況。采面上隅角；采煤機(jī)附近，工作面回風(fēng)的瓦斯，風(fēng)速是否適合，有無煤塵飛揚(yáng)。 五 檢查掘進(jìn)工作面通風(fēng) 1、掘進(jìn)通風(fēng)管理 局扇安裝是否符合要求，是否發(fā)生循環(huán)風(fēng)；局扇的風(fēng)量是否滿足工作面的要求，工作面及回風(fēng)的瓦斯是否超限。 高瓦斯礦井實(shí)現(xiàn)雙風(fēng)機(jī)雙電源。每天進(jìn)行主、備扇切換實(shí)驗(yàn)。實(shí)現(xiàn)風(fēng)電聯(lián)鎖。主扇停止運(yùn)轉(zhuǎn)，工作面斷電。風(fēng)筒吊掛。平直、反壓邊、不拐死彎、逢環(huán)必掛。 2 巷道貫通前后的管理 貫通措施 3、停風(fēng)地點(diǎn)的管理 思 考 練 習(xí) 1、簡述礦井通風(fēng)的日常管理內(nèi)容。 教 學(xué) 后 記  礦井通風(fēng)與安全 課程教案 授課日期 節(jié)次 授課地點(diǎn) 章 節(jié) 名 稱 第2章1、2節(jié) 課 型 理論課（ √ ）、實(shí)踐課（ ）、習(xí)題題（ ）、其它（ ） 教學(xué) 時(shí)數(shù) 2 教 學(xué) 目 的 掌握巷道斷面形狀和尺寸的確定方法 教 學(xué) 方 法 講授，討論 教 學(xué) 重 點(diǎn) 巷道斷面形狀的選擇原則 教 學(xué) 難 點(diǎn) 巷道斷面尺寸的確定 教 學(xué) 內(nèi) 容 一、溫度 溫度是描述物體冷熱狀態(tài)的物理量。礦井表示氣候條件的主要參數(shù)之一。熱力學(xué)絕對(duì)溫標(biāo)的單位K，攝式溫標(biāo)：T=273.15+t二、壓力（壓強(qiáng)） 1、定義：空氣的壓力也稱為空氣的靜壓，用符號(hào)P表示。壓強(qiáng)在礦井通風(fēng)中習(xí)慣稱為壓力。它是空氣分子熱運(yùn)動(dòng)對(duì)器壁碰撞的宏觀表現(xiàn)。P=2/3n(1/2mv2) 2、壓頭：如果將密度為r的某液體注入到一個(gè)斷面為A的垂直的管中，當(dāng)液體的高度為h時(shí)，液體的體積為：V=hAm3 3、礦井常用壓強(qiáng)單位：PaMpammHgmmH20mmbarbaratm等。換算關(guān)系：1atm=760mmHg=1013.25mmbar=101325P 1mmbar=100Pa=10.2mmH20,1mmHg=13.6mmH20=133.32Pa- 三、濕度 表示空氣中所含水蒸汽量的多少或潮濕程度。 表示空氣濕度的方法：絕對(duì)濕度、相對(duì)溫度和含濕量三種。 １、絕對(duì)濕度 每立方米空氣中所含水蒸汽的質(zhì)量叫空氣的絕對(duì)溫度。其單位與密度單位相同（Kg/m3），其值等于水蒸汽在其分壓力與溫度下的密度。 rv=Mv/V 飽和空氣：在一定的溫度和壓力下，單位體積空氣所能容納水蒸汽量是有極限的，超過這一極限值，多余的水蒸汽就會(huì)凝結(jié)出來。這種含有極限值水蒸汽的濕空氣叫飽和空氣，這時(shí)水蒸氣分壓力叫飽和水蒸分壓力，PS，其所含的水蒸汽量叫飽和濕度s。 ２、相對(duì)濕度 單位體積空氣中實(shí)際含有的水蒸汽量（rV）與其同溫度下的飽和水蒸汽含量（rS）之比稱為空氣的相對(duì)濕度φ＝rV／S 反映空氣中所含水蒸汽量接近飽和的程度。Φ愈小，空氣愈干爆，φ＝０為干空氣；φ愈大空氣愈潮濕，φ＝１為飽和空氣。 溫度下降，其相對(duì)濕度增大，冷卻到φ=1時(shí)的溫度稱為露點(diǎn)。例如：甲地：t=18℃，V＝0.0107Kg/m3, 乙地：t=30℃，rV＝0.0154Kg/m3 解：查附表當(dāng)t為18℃，rs＝0.0154Kg/m3,,當(dāng)t為30℃，rs＝0.03037Kg/m3,∴甲地：φ＝rV／rS＝0.7＝70%乙地：φ＝rV／rS＝0.51＝51% 乙地的絕對(duì)濕度大于甲地，但甲地的相對(duì)濕度大于乙地，故乙地的空氣吸濕能力強(qiáng)。 露點(diǎn)：將不飽和空氣冷卻時(shí)，隨著溫度逐漸下降，相對(duì)濕度逐漸增大，當(dāng)達(dá)到100％時(shí)，此時(shí)的溫度稱為露點(diǎn)。上例甲地、乙地的露點(diǎn)分別為多少？３、含濕量 含有1kg干空氣的濕空氣中所含水蒸汽的質(zhì)量（kg）稱為空氣的含濕量。 d=rV／rd,rV=φPs/461Trd=(P-φPs)/287T d=0.622φPs/(P-φPs) 井下空氣濕度的變化規(guī)律 進(jìn)風(fēng)線路有可能出現(xiàn)冬干夏濕的現(xiàn)象。進(jìn)風(fēng)井巷有淋水的情況除外。在采掘工作面和回風(fēng)線路上，氣溫長年不變，濕度也長年不變，一般都接近100％，隨著礦井排出的污風(fēng)，每晝夜可從礦井內(nèi)帶走數(shù)噸甚至上百噸的地下水。四、焓 焓是一個(gè)復(fù)合的狀態(tài)參數(shù)，它是內(nèi)能u和壓力功PV之和，焓也稱熱焓。 i=id+diV=1.0045t+d(2501+1.85t) 實(shí)際應(yīng)用焓-濕圖（I-d)五、粘性 – 流體抵抗剪切力的性質(zhì)。 當(dāng)流體層間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，在流體內(nèi)部兩個(gè)流體層的接觸面上，便產(chǎn)生粘性阻力(內(nèi)摩擦力)以阻止相對(duì)運(yùn)動(dòng)，流體具有的這一性質(zhì)，稱作流體的粘性。其大小主要取決于溫度。根據(jù)牛頓內(nèi)摩擦定律有： 溫度是影響流體粘性主要因素，氣體，隨溫度升高而增大，液體而降低。 六、密度 單位體積空氣所具有的質(zhì)量稱為空氣的密度，與P、t、濕度等有關(guān)。濕空氣密度為干空氣密度和水蒸汽密度之和，即： 七、礦內(nèi)空氣的熱力變化過程 礦井空氣熱力學(xué)和自然風(fēng)壓計(jì)算等課題都要求對(duì)井下空氣的狀態(tài)變化給予具體分析。1)等容過程 在比容保持不變的情況下所進(jìn)行的熱力變化過程。當(dāng)v=常數(shù)，由氣體狀 態(tài)方程可知： 等容過程是v不變而絕對(duì)壓力和絕對(duì)溫度成正比變化的過程。因v不變，即dv=0，則Pdv=0,熱力學(xué)第一定律得：在這個(gè)過程中，空氣不對(duì)外做功，空氣所吸收或放出的熱量等于內(nèi)能的增加或減少。 因不變，空氣密度ρ也不變，則通風(fēng)常用的積分式的變化(即壓能變化)為： 2)等壓過程 當(dāng)P=常數(shù)時(shí)，則v/T=R/P=常數(shù)。表明等壓過程是P不變而v和T成正比變化的過程。 對(duì)外界作功為： 熱量變化為： 在此過程中，空氣所吸收或放出的熱量等于空氣焓的增加或減少。 能量與壓力是通風(fēng)工程中兩個(gè)重要的基本概念，壓力可以理解為：單位體積空氣所具有的能夠?qū)ν庾鞴Φ臋C(jī)械能。一、風(fēng)流的能量與壓力1.靜壓能－靜壓 （1）靜壓能與靜壓的概念 空氣的分子無時(shí)無刻不在作無秩序的熱運(yùn)動(dòng)。這種由分子熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的分子動(dòng)能的一部分轉(zhuǎn)化的能夠?qū)ν庾鞴Φ臋C(jī)械能叫靜壓能， 在礦井通風(fēng)中，壓力的概念與物理學(xué)中的壓強(qiáng)相同，即單位面積上受到的垂直作用力。靜壓也可稱為是靜壓能。（２）靜壓特點(diǎn) a.無論靜止的空氣還是流動(dòng)的空氣都具有靜壓力；b.風(fēng)流中任一點(diǎn)的靜壓各向同值，且垂直于作用面； c.風(fēng)流靜壓的大?。梢杂脙x表測量）反映了單位體積風(fēng)流所具有的能夠?qū)ν庾鞴Φ撵o壓能的多少。如說風(fēng)流的壓力為Pa，則指風(fēng)流1m3具有的靜壓能。 （３）壓力的兩種測算基準(zhǔn)（表示方法） 根據(jù)壓力的測算基準(zhǔn)不同，壓力可分為：絕對(duì)壓力和相對(duì)壓力。A、絕對(duì)壓力：以真空為測算零點(diǎn)（比較基準(zhǔn)）而測得的壓力稱之為絕對(duì)壓力，用P表示。 B、相對(duì)壓力：以當(dāng)?shù)禺?dāng)時(shí)同標(biāo)高的大氣壓力為測算基準(zhǔn)(零點(diǎn))測得的壓力稱之為相對(duì)壓力，即通常所說的表壓力，用h表示。 風(fēng)流的絕對(duì)壓力（Pi）、相對(duì)壓力（h）和與其對(duì)應(yīng)的大氣壓（P0）三者之間的關(guān)系如下式所示：hi=Pi－P0 Pi與hi比較： I、絕對(duì)靜壓總是為正，而相對(duì)靜壓有正負(fù)之分； II、同一斷面上各點(diǎn)風(fēng)流的絕對(duì)靜壓隨高度的變化而變化，而相對(duì)靜壓與高度無關(guān)。 III、Pi可能大于、等于或小于與該點(diǎn)同標(biāo)高的大氣壓(P0i)。 2、重力位能（1)重力位能的概念 物體在地球重力場中因地球引力的作用，由于位置的不同而具有的一種能量叫重力位能，簡稱位能，用EPO表示。 如果把質(zhì)量為M（kg）的物體從某一基準(zhǔn)面提高Z（m），就要對(duì)物體克服重力作功M.g.Z（J），物體因而獲得同樣數(shù)量（M.g.Z）的重力位能。即：EPO=M.g.Z 重力位能是一種潛在的能量，它只有通過計(jì)算得其大小，而且是一個(gè)相對(duì)值。實(shí)際工作中一般計(jì)算位能差。（２）位能計(jì)算 三、風(fēng)流點(diǎn)壓力的測定１、礦井主要壓力測定儀器儀表 （１）絕對(duì)壓力測量：空盒氣壓計(jì)、精密氣壓計(jì)、水銀氣壓計(jì)等。(介紹實(shí)物) （２）壓差及相對(duì)壓力測量：恒溫氣壓計(jì)、“Ｕ”水柱計(jì)、補(bǔ)償式微壓計(jì)、傾斜單管壓差計(jì)。 （３）感壓儀器：皮托管，承受和傳遞壓力，+-測壓２、壓力測定 思 考 練 習(xí) 1、常見的巷道斷面形狀有哪幾種？ 教 學(xué) 后 記  礦井通風(fēng)與安全 課程教案 授課日期 節(jié)次 授課地點(diǎn) 章 節(jié) 名 稱 第2章3節(jié) 課 型 理論課（ √ ）、實(shí)踐課（ ）、習(xí)題題（ ）、其它（ ） 教學(xué) 時(shí)數(shù) 2 教 學(xué) 目 的 掌握礦井通風(fēng)中的能量計(jì)算 教 學(xué) 方 法 講授，討論 教 學(xué) 重 點(diǎn) 風(fēng)阻和風(fēng)壓的計(jì)算 教 學(xué) 難 點(diǎn) 風(fēng)阻計(jì)算 教 學(xué) 內(nèi) 容 第三節(jié)礦井通風(fēng)中的能量方程 當(dāng)空氣在井巷中流動(dòng)時(shí)，將會(huì)受到通風(fēng)阻力的作用，消耗其能量；為保證空氣連續(xù)不斷地流動(dòng)，就必需有通風(fēng)動(dòng)力對(duì)空氣作功，使得通風(fēng)阻力和通風(fēng)動(dòng)力相平衡。一、空氣流動(dòng)連續(xù)性方程 在礦井巷道中流動(dòng)的風(fēng)流是連續(xù)不斷的介質(zhì)，充滿它所流經(jīng)的空間。在無點(diǎn)源或點(diǎn)匯存在時(shí)，根據(jù)質(zhì)量守恒定律：對(duì)于穩(wěn)定 流，流入某空間的流體質(zhì)量必然等于流出其的流體質(zhì)量。 二、可壓縮流體的能量方程 能量方程表達(dá)了空氣在流動(dòng)過程中的壓能、動(dòng)能和位能的變化規(guī)律，是能量守恒和轉(zhuǎn)換定律在礦井通風(fēng)中的應(yīng)用。（一）、單位質(zhì)量(1kg)流量的能量方程 在井巷通風(fēng)中，風(fēng)流的能量由機(jī)械能（靜壓能、動(dòng)壓能、位能）和內(nèi)能組成，常用1kg空氣或1m3空氣所具有的能量表示。機(jī)械能：靜壓能、動(dòng)壓能和位能之和。 內(nèi)能：風(fēng)流內(nèi)部所具有的分子內(nèi)動(dòng)能與分子位能之和?？諝獾膬?nèi)能是空氣狀態(tài)參數(shù)的函數(shù)，即：u=f（T，P）。能量分析 （三）、關(guān)于能量方程使用的幾點(diǎn)說明 1.能量方程的意義是，表示1kg（或1m3）空氣由1斷面流向2斷面的過程中所消耗的能量（通風(fēng)阻力），等于流經(jīng)1、2斷面間空氣總機(jī)械能（靜壓能、動(dòng)壓能和位能）的變化量。 2.風(fēng)流流動(dòng)必須是穩(wěn)定流，即斷面上的參數(shù)不隨時(shí)間的變化而變化；所研究的始、末斷面要選在緩變流場上。 3.風(fēng)流總是從總能量（機(jī)械能）大的地方流向總能量小的地方。在判斷風(fēng)流方向時(shí)，應(yīng)用始末兩斷面上的總能量來進(jìn)行，而不能只看其中的某一項(xiàng)。如不知風(fēng)流方向，列能量方程時(shí)，應(yīng)先假設(shè)風(fēng)流方向，如果計(jì)算出的能量損失（通風(fēng)阻力）為正，說明風(fēng)流方向假設(shè)正確；如果為負(fù)，則風(fēng)流方與假設(shè)相反。 4.正確選擇求位能時(shí)的基準(zhǔn)面。 5.在始、末斷面間有壓源時(shí)，壓源的作用方向與風(fēng)流的方向一致，壓源為正，說明壓源對(duì)風(fēng)流做功；如果兩者方向相反，壓源為負(fù)，則壓源成為通風(fēng)阻力。 ６.應(yīng)用能量方程時(shí)要注意各項(xiàng)單位的一致性。 7、對(duì)于流動(dòng)過程中流量發(fā)生變化，則按總能量守恒與轉(zhuǎn)換定律列方程 思 考 練 習(xí) 1、風(fēng)阻和風(fēng)壓是什么樣的關(guān)系？ 教 學(xué) 后 記  礦井通風(fēng)與安全 課程教案 授課日期 節(jié)次 授課地點(diǎn) 章 節(jié) 名 稱 第3章1、2節(jié) 課 型 理論課（ √ ）、實(shí)踐課（ ）、習(xí)題題（ ）、其它（ ） 教學(xué) 時(shí)數(shù) 2 教 學(xué) 目 的 通過學(xué)習(xí)讓學(xué)生掌握摩擦阻力和局部阻力的計(jì)算 教 學(xué) 方 法 講授，討論 教 學(xué) 重 點(diǎn) 摩擦阻力和局部阻力產(chǎn)生的原因和測算 教 學(xué) 難 點(diǎn) 摩擦阻力和局部阻力產(chǎn)生的原因和測算 教 學(xué) 內(nèi) 容 當(dāng)空氣沿井巷運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于風(fēng)流的粘滯性和慣性以及井巷壁面等對(duì)風(fēng)流的阻滯、擾動(dòng)作用而形成通風(fēng)阻力，它是造成風(fēng)流能量損失的原因。井巷通風(fēng)阻力可分為兩類：摩擦阻力(也稱為沿程阻力)和局部阻力。 一、風(fēng)流流態(tài)1、管道流 同一流體在同一管道中流動(dòng)時(shí)，不同的流速，會(huì)形成不同的流動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)流速較低時(shí)，流體質(zhì)點(diǎn)互不混雜，沿著與管軸平行的方向作層狀運(yùn)動(dòng)，稱為層流(或滯流)。當(dāng)流速較大時(shí)，流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度在大小和方向上都隨時(shí)發(fā)生變化，成為互相混雜的紊亂流動(dòng)，稱為紊流(或湍流)。 第二節(jié)摩擦風(fēng)阻與阻力 一、摩擦阻力 風(fēng)流在井巷中作沿程流動(dòng)時(shí)，由于流體層間的摩擦和流體與井巷壁面之間的摩擦所形成的阻力稱為摩擦阻力(也叫沿程阻力)。 由流體力學(xué)可知，無論層流還是紊流，以風(fēng)流壓能損失來反映的摩擦阻力可用下式來計(jì)算 1．尼古拉茲實(shí)驗(yàn) 實(shí)際流體在流動(dòng)過程中，沿程能量損失一方面（內(nèi)因）取決于粘滯力和慣性力的比值，用雷諾數(shù)Re來衡量；另一方面（外因）是固體壁面對(duì)流體流動(dòng)的阻礙作用，故沿程能量損失又與管道長度、斷面形狀及大小、壁面粗糙度有關(guān)。其中壁面粗糙度的影響通過λ值來反映。 1932～1933年間，尼古拉茲把經(jīng)過篩分、粒徑為ε的砂粒均勻粘貼于管壁。砂粒的直徑ε就是管壁凸起的高度，稱為絕對(duì)糙度；絕對(duì)糙度ε與管道半徑r的比值ε/r稱為相對(duì)糙度。以水作為流動(dòng)介質(zhì)、對(duì)相對(duì)糙度分別為1/15、1/30.6、1/60、1/126、1/256、1/507六種不同的管道進(jìn)行試驗(yàn)研究。對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理，在對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上畫出λ與Re的關(guān)系曲線，如圖所示。 結(jié)論分析： Ⅰ區(qū)——層流區(qū)。當(dāng)Re＜2320(即lgRe＜3.36)時(shí)，不論管道粗糙度如何，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果都集中分布于直線Ⅰ上。這表明λ與相對(duì)糙度ε/r無關(guān)，只與Re有關(guān)，且λ=64/Re。與相對(duì)粗糙度無關(guān) Ⅱ區(qū)——過渡流區(qū)。2320≤Re≤4000(即3.36≤lgRe≤3.6)，在此區(qū)間內(nèi)，不同相對(duì)糙度的管內(nèi)流體的流態(tài)由層流轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪?。所有的?shí)驗(yàn)點(diǎn)幾乎都集中在線段Ⅱ上。λ隨Re增大而增大，與相對(duì)糙度無明顯關(guān)系。 Ⅲ區(qū)——水力光滑管區(qū)。在此區(qū)段內(nèi)，管內(nèi)流動(dòng)雖然都已處于紊流狀態(tài)(Re＞4000)，但在一定的雷諾數(shù)下，當(dāng)層流邊層的厚度δ大于管道的絕對(duì)糙度ε（稱為水力光滑管）時(shí)，其實(shí)驗(yàn)點(diǎn)均集中在直線Ⅲ上，表明λ與ε仍然無關(guān)，而只與Re有關(guān)。隨著Re的增大，相對(duì)糙度大的管道，實(shí)驗(yàn)點(diǎn)在較低Re時(shí)就偏離直線Ⅲ，而相對(duì)糙度小的管道要在Re較大時(shí)才偏離直線Ⅲ。 Ⅳ區(qū)——紊流過渡區(qū)，即圖中Ⅳ所示區(qū)段。在這個(gè)區(qū)段內(nèi)，各種不同相對(duì)糙度的實(shí)驗(yàn)點(diǎn)各自分散呈一波狀曲線，λ值既與Re有關(guān)，也與ε/r有關(guān)。 Ⅴ區(qū)——水力粗糙管區(qū)。在該區(qū)段，Re值較大，管內(nèi)液流的層流邊層已變得極薄，有ε>>δ，砂粒凸起高度幾乎全暴露在紊流核心中，故Re對(duì)λ值的影響極小，略去不計(jì)，相對(duì)糙度成為λ的唯一影響因素。故在該區(qū)段，λ與Re無關(guān)，而只與相對(duì)糙度有關(guān)。摩擦阻力與流速平方成正比，故稱為阻力平方區(qū)，尼古拉茲公式 2．層流摩擦阻力 當(dāng)流體在圓形管道中作層流流動(dòng)時(shí)，從理論上可以導(dǎo)出摩擦阻力計(jì)算式： 古拉茲實(shí)驗(yàn)所得到的層流時(shí)λ與Re的關(guān)系，與理論分析得到的關(guān)系完全相同，理論與實(shí)驗(yàn)的正確性得到相互的驗(yàn)證。 層流摩擦阻力和平均流速的一次方成正比。 3、紊流摩擦阻力對(duì)于紊流運(yùn)動(dòng)，λ=f(Re，ε/r)，關(guān)系比較復(fù)雜。用當(dāng)量直徑de=4S/U代替d，代入阻力通式，則得到紊流狀態(tài)下井巷的摩擦阻力計(jì)算式： 二、摩擦阻力系數(shù)與摩擦風(fēng)阻1．摩擦阻力系數(shù)α 礦井中大多數(shù)通風(fēng)井巷風(fēng)流的Re值已進(jìn)入阻力平方區(qū)，λ值只與相對(duì)糙度有關(guān)，對(duì)于幾何尺寸和支護(hù)已定型的井巷，相對(duì)糙度一定，則λ可視為定值；在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下空氣密度ρ=1.2kg/m3。 標(biāo)準(zhǔn)摩擦阻力系數(shù)： 通過大量實(shí)驗(yàn)和實(shí)測所得的、在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（ρ0=1.2kg/m3）條件下的井巷的摩擦阻力系數(shù)，即所謂標(biāo)準(zhǔn)值α0值，當(dāng)井巷中空氣密度ρ≠1.2kg/m3時(shí)，其α值應(yīng)按下式修正： 3．井巷摩擦阻力計(jì)算方法 新建礦井：查表得α0→α→Rf→hf生產(chǎn)礦井：hf→Rf→α→α0 思 考 練 習(xí) 1、什么是摩擦阻力？ 2、什么是局部阻力？ 教 學(xué) 后 記  礦井通風(fēng)與安全 課程教案 授課日期 節(jié)次 授課地點(diǎn) 章 節(jié) 名 稱 第3章3、4節(jié) 課 型 理論課（ √ ）、實(shí)踐課（ ）、習(xí)題題（ ）、其它（ ） 教學(xué) 時(shí)數(shù) 2 教 學(xué) 目 的 通過學(xué)習(xí)讓學(xué)生掌握局部風(fēng)阻與阻力的計(jì)算方法 教 學(xué) 方 法 講授，討論 教 學(xué) 重 點(diǎn) 局部風(fēng)阻與阻力的計(jì)算方法 教 學(xué) 難 點(diǎn) 局部風(fēng)阻與阻力的計(jì)算方法 教 學(xué) 內(nèi) 容 第三節(jié)局部風(fēng)阻與阻力 由于井巷斷面、方向變化以及分岔或匯合等原因，使均勻流動(dòng)在局部地區(qū)受到影響而破壞，從而引起風(fēng)流速度場分布變化和產(chǎn)生渦流等，造成風(fēng)流的能量損失，這種阻力稱為局部阻力。由于局部阻力所產(chǎn)生風(fēng)流速度場分布的變化比較復(fù)雜性，對(duì)局部阻力的計(jì)算一般采用經(jīng)驗(yàn)公式。 一、局部阻力及其計(jì)算 和摩擦阻力類似，局部阻力hl一般也用動(dòng)壓的倍數(shù)來表示： 式中：ξ——局部阻力系數(shù)，無因次。層流ξ 計(jì)算局部阻力，關(guān)鍵是局部阻力系數(shù)確定，因v=Q/S,當(dāng)ξ確定后，便可用 幾種常見的局部阻力產(chǎn)生的類型：1、突變 紊流通過突變部分時(shí)，由于慣性作用，出現(xiàn)主流與邊壁脫離的現(xiàn)象，在主流與邊壁之間形成渦漩區(qū)，從而增加能量損失。 2、漸變 主要是由于沿流動(dòng)方向出現(xiàn)減速增壓現(xiàn)象，在邊壁附近產(chǎn)生渦漩。因?yàn)閂hvp，壓差的作用方向與流動(dòng)方向相反，使邊壁附近，流速本來就小， 趨于0,在這些地方主流與邊壁面脫離，出現(xiàn)與主流相反的流動(dòng)，面渦漩。 3、轉(zhuǎn)彎處 流體質(zhì)點(diǎn)在轉(zhuǎn)彎處受到離心力作用，在外側(cè)出現(xiàn)減速增壓，出現(xiàn)渦漩。 4、分岔與會(huì)合 局部阻力的產(chǎn)生主要是與渦漩區(qū)有關(guān)，渦漩區(qū)愈大，能量損失愈多，局部阻力 二、局部阻力系數(shù)和局部風(fēng)阻 (一)局部阻力系數(shù)ξ 紊流局部阻力系數(shù)ξ一般主要取決于局部阻力物的形狀，而邊壁的粗糙程度為次要因素 第四節(jié)礦井總風(fēng)阻與礦井等積孔 一、井巷阻力特性 在紊流條件下，摩擦阻力和局部阻力均與風(fēng)量的平方成正比。故可寫成一般形式：h＝RQ2Pa。 對(duì)于特定井巷，R為定值。用縱坐標(biāo)表示通風(fēng)阻力(或壓力)，橫坐標(biāo)表示通過風(fēng)量，當(dāng)風(fēng)阻為R時(shí)，則每一風(fēng)量Qi值，便有一阻力hi值與之對(duì)應(yīng)，根據(jù)坐標(biāo)點(diǎn)（Qi,hi）即可畫出一條拋物線。這條曲線就叫該井巷的阻力特性曲線。風(fēng)阻R越大，曲線越陡。二、礦井總風(fēng)阻 從入風(fēng)井口到主要通風(fēng)機(jī)入口，把順序連接的各段井巷的通風(fēng)阻力累加起來，就得到礦井通風(fēng)總阻力hRm，這就是井巷通風(fēng)阻力的疊加原則。 已知礦井通風(fēng)總阻力hRm和礦井總風(fēng)量Q，即可求得礦井總風(fēng)阻： N.s2/m8 Rm是反映礦井通風(fēng)難易程度的一個(gè)指標(biāo)。Rm越大，礦井通風(fēng)越困難；三、礦井等積孔 我國常用礦井等積孔作為衡量礦井通風(fēng)難易程度的指標(biāo)。假定在無限空間有一薄壁，在薄壁上開一面積為A(m2)的孔口。當(dāng)孔口通過的風(fēng)量等于礦井風(fēng)量，而且孔口兩側(cè)的風(fēng)壓差等于礦井通風(fēng)阻力時(shí)，則孔口面積A稱為該礦井的等。 對(duì)于多風(fēng)機(jī)工作的礦井，應(yīng)根據(jù)各主要通風(fēng)機(jī)工作系統(tǒng)的通風(fēng)阻力和風(fēng)量，分別計(jì)算各主要通風(fēng)機(jī)所擔(dān)負(fù)系統(tǒng)的等積孔，進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。 必須指出，表3-4-1所列衡量礦井通風(fēng)難易程度的等積孔值，是1873年繆爾格(Murgue)根據(jù)當(dāng)時(shí)的生產(chǎn)情況提出的［3］，一直沿用至今。由于現(xiàn)代的礦井規(guī)模、開采方法、機(jī)械化程度和通風(fēng)機(jī)能力等較以前已有很大的發(fā)展和提高，表中的數(shù)據(jù)對(duì)小型礦井還有一定的參考價(jià)值，對(duì)大型礦井或多風(fēng)機(jī)通風(fēng)系統(tǒng)的礦井，衡量通風(fēng)難易程度的指標(biāo)還有待研究。 例題3-7：某礦井為中央式通風(fēng)系統(tǒng)，測得礦井通風(fēng)總阻力hRm=2800Pa，礦井總風(fēng)量Q=70m3/s，求礦井總風(fēng)阻Rm和等積孔A，評(píng)價(jià)其通風(fēng)難易程度。 思 考 練 習(xí) 1.某對(duì)角式通風(fēng)礦井，東風(fēng)井的阻力hR1=280*9.81Pa，風(fēng)量Q1=80m3/s；西風(fēng)井的阻力hR2=100*9.81Pa，風(fēng)量Q2=60m3/s；求礦井總等級(jí)孔。 教 學(xué) 后 記  礦井通風(fēng)與安全 課程教案 授課日期 節(jié)次 授課地點(diǎn) 章 節(jié) 名 稱 第3章5節(jié) 課 型 理論課（ √ ）、實(shí)踐課（ ）、習(xí)題題（ ）、其它（ ） 教學(xué) 時(shí)數(shù) 2 教 學(xué) 目 的 通過學(xué)習(xí)讓學(xué)生掌握降低礦井通風(fēng)阻力措施 教 學(xué) 方 法 講授，討論 教 學(xué) 重 點(diǎn) 降低礦井通風(fēng)阻力措施 教 學(xué) 難 點(diǎn) 降低礦井通風(fēng)阻力措施 教 學(xué) 內(nèi) 容 第五節(jié)降低礦井通風(fēng)阻力措施 降低礦井通風(fēng)阻力，對(duì)保證礦井安全生產(chǎn)和提高經(jīng)濟(jì)效益都具有重要意義。無論是礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)還是生產(chǎn)礦井通風(fēng)技術(shù)管理工作，都要盡可能地降低礦井通風(fēng)阻力。 應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，由于礦井通風(fēng)系統(tǒng)的阻力等于該系統(tǒng)最大阻力路線上的歌分支的摩擦阻力和局部阻力之和，因此，降阻之前必須首先確定通風(fēng)系統(tǒng)的最大阻力路線，通過阻力測定調(diào)查最大阻力路線上阻力分布，找出阻力超常的分支，對(duì)其實(shí)施降低摩擦阻力和局部阻力措施。如果不在最大阻力路線上降阻是無效的，有時(shí)甚至是有害的。 摩擦阻力是礦井通風(fēng)在阻力的主要組成部分，因此要以降低井巷摩擦阻力為重點(diǎn)，同時(shí)注意降低某些風(fēng)量大的井巷的局部阻力。一、降低井巷摩擦阻力措施 1．減小摩擦阻力系數(shù)α。 在礦井建設(shè)時(shí)盡量選用α實(shí)施較小的支護(hù)方式，施工時(shí)要注意保證施工質(zhì)量，盡可能使井巷壁面光滑平整。砌碹巷道的α值一般只有支架巷道的30%--40%，因此，對(duì)于服務(wù)年限長的主要井巷，應(yīng)盡可能采用砌碹支護(hù)方式。錨噴支護(hù)的巷道，應(yīng)盡量采用光爆工藝，使井巷壁面的凹凸度不大于50mm。對(duì)于支架巷道，也要盡可能使支架整齊，必要時(shí)用背板等背好幫頂。 2．保證有足夠大的井巷斷面。在其它參數(shù)不變時(shí)，井巷斷面擴(kuò)大33%，Rf 值可減少50%。 3．選用周長較小的井巷。在井巷斷面相同的條件下，圓形斷面的周長最小，拱形斷面次之，矩形、梯形斷面的周長較大。因此，立井井筒斷面采用圓形斷面，斜井、石門、大巷等主要采用拱形斷面，次要巷道以及采區(qū)內(nèi)服務(wù)時(shí)間不長的巷道才采用梯形斷面。 4．減少巷道長度。 因巷道的摩擦阻力和巷道長度成正比，故在進(jìn)行通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和改善通風(fēng)系統(tǒng)時(shí)，在滿足開采需要的前提下，要盡可能縮短風(fēng)路的長度。 5．避免巷道內(nèi)風(fēng)量過于集中。 巷道摩擦阻力與風(fēng)量的平方成正比，巷道內(nèi)風(fēng)量過于集中時(shí)，摩擦阻力就會(huì)大大增加。因此，要盡可能使礦井的總進(jìn)風(fēng)早分開，使礦井的總回風(fēng)晚匯合。 二、降低局部阻力措施 局部阻力與ξ值成正比，與斷面的平方成反比。因此，為降低局部阻力，應(yīng)盡量避免井巷斷面的突然擴(kuò)大或突然縮小，斷面大小懸殊的井巷，其連接處斷面應(yīng)逐漸變化。盡可能避免井巷直角轉(zhuǎn)彎或大于90的轉(zhuǎn)彎，主要巷道內(nèi)不得隨意停放車輛、堆積木料等。要加強(qiáng)礦井總回風(fēng)道的維護(hù)和管理，對(duì)冒頂、片幫和積水處要及時(shí)處理。 思 考 練 習(xí) 1、降低局部阻力的措施。 教 學(xué) 后 記  礦井通風(fēng)與安全 課程教案 授課日期 節(jié)次 授課地點(diǎn) 章 節(jié) 名 稱 第4章1、2節(jié) 課 型 理論課（ √ ）、實(shí)踐課（ ）、習(xí)題題（ ）、其它（ ） 教學(xué) 時(shí)數(shù) 2 教 學(xué) 目 的 讓學(xué)生掌握礦井通風(fēng)的動(dòng)力規(guī)律 教 學(xué) 方 法 講授，討論 教 學(xué) 重 點(diǎn) 通風(fēng)風(fēng)壓計(jì)算 教 學(xué) 難 點(diǎn) 風(fēng)壓計(jì)算 教 學(xué) 內(nèi) 容 空氣在井巷中流動(dòng)需要克服通風(fēng)阻力，必須提供通風(fēng)動(dòng)力以克服空氣阻力，才能促使空氣在井巷中流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)礦井通風(fēng)。礦井通風(fēng)動(dòng)力有由自然條件形成的自然風(fēng)壓和由通風(fēng)機(jī)提供的機(jī)械風(fēng)壓兩種。本章將研究這兩種通風(fēng)動(dòng)力的影響因素和特性及其對(duì)礦井通風(fēng)的作用。 第一節(jié)自然風(fēng)壓 如果不在井口安裝通風(fēng)機(jī)，而是在各種自然因素作用下(例如，利用井口位置的高低差、兩井的溫差等)，使風(fēng)流獲得能量(即自然風(fēng)壓)，讓風(fēng)流沿井巷流動(dòng)的現(xiàn)象，就是自然通風(fēng)。 一、自然風(fēng)壓及其變化規(guī)律1、自然風(fēng)壓 式中Z——礦井最高點(diǎn)到最低點(diǎn)間的距離，m；g——重力加速度，m/s2； ρ1、ρ2——分別為0-1-2和5-4-3井巷中dz段空氣密度，kg/m3。 由于空氣密度ρ與高度Z有著復(fù)雜的函數(shù)關(guān)系，因此用式（4-1）計(jì)算自然風(fēng)壓比較困難。為了簡化計(jì)算，一般先測算出0-1-2和5-4-3井巷中空氣密度的平均值ρ均進(jìn)、ρ均回，分別代替式（4-1）中的ρ1和ρ2，則式（4-1）可寫為： 自然風(fēng)壓具有如下幾種性質(zhì)： 1.形成礦井自然風(fēng)壓的主要原因是礦井進(jìn)、出風(fēng)井兩側(cè)的空氣柱重量差。不論有無機(jī)械通風(fēng)，只要礦井進(jìn)、出風(fēng)井兩側(cè)存在空氣柱重量差，就一定存在自然風(fēng)壓。 2.礦井自然風(fēng)壓的大小和方向，取決于礦井進(jìn)、出風(fēng)兩側(cè)空氣柱的重量差的大小和方向。這個(gè)重量差，又受進(jìn)、出風(fēng)井兩側(cè)的空氣柱的密度和高度影響，而空氣柱的密度取決于大氣壓力、空氣溫度和濕度。由于自然風(fēng)壓受上述因素的影響，所以自然風(fēng)壓的大小和方向會(huì)隨季節(jié)變化，甚至?xí)円怪g也可能發(fā)生變化，單獨(dú)用自然風(fēng)壓通風(fēng)是不可靠的。因此《規(guī)程》規(guī)定，每一個(gè)生產(chǎn)礦井必須采用機(jī)械通風(fēng)。 3.礦井自然風(fēng)壓與井深成正比；礦井自然風(fēng)壓與空氣柱的密度成正比，因而與礦井空氣大氣壓力成正比，與溫度成反比。地面氣溫對(duì)自然風(fēng)壓的影響比較顯著。地面氣溫與礦區(qū)地形、開拓方式、井深以及是否機(jī)械通風(fēng)有關(guān)。一般來說，由于礦井出風(fēng)側(cè)氣溫常年變化不大，而淺井進(jìn)風(fēng)側(cè)氣溫受地面氣溫變化影響較大，深井進(jìn)風(fēng)流氣溫受地面氣溫變化的影響較小，所以礦井進(jìn)、出風(fēng)井井口的標(biāo)高差越大，礦井越淺，礦井自然風(fēng)壓受地面氣溫變化的影響也越大，一年之內(nèi)不但大小會(huì)變化，甚至方向也會(huì)發(fā)生變化；反之，深井自然風(fēng)壓一年之內(nèi)大小雖有變化，但一般沒有方向上的變化。 4.主要通風(fēng)機(jī)工作對(duì)自然風(fēng)壓的大小和方向也有一定的影響。因?yàn)榈V井主通風(fēng)機(jī)的工作決定了礦井風(fēng)流的主要流向，風(fēng)流長期與圍巖進(jìn)行熱交換，在進(jìn)風(fēng)井周圍形成了冷卻帶，此時(shí)即使風(fēng)機(jī)停轉(zhuǎn)或通風(fēng)系統(tǒng)改變，進(jìn)、回風(fēng)井筒之間仍然會(huì)存在氣溫差，從而仍在一段時(shí)間之內(nèi)有自然風(fēng)壓起作用，有時(shí)甚至?xí)蓴_主要通風(fēng)機(jī)的正常工作，這在建井時(shí)期表現(xiàn)尤為明顯，需要引起注意。 二、自然風(fēng)壓的控制和利用 自然通風(fēng)作用在礦井中普遍存在，它在一定程度上會(huì)影響礦井主要通風(fēng)機(jī)。的工況。要想很好地利用自然通風(fēng)來改善礦井通風(fēng)狀況和降低礦井通風(fēng)阻力，就必須根據(jù)自然風(fēng)壓的產(chǎn)生原因及影響因素，采取有效措施對(duì)自然風(fēng)壓進(jìn)行控制和利用。 1.對(duì)自然風(fēng)壓的控制 在深井中自然風(fēng)壓一般常年都幫助主要通風(fēng)機(jī)通風(fēng)，只是在季節(jié)改變時(shí)其大小會(huì)發(fā)生變化，可能影響礦井風(fēng)量。但在某些深度不大的礦井中，夏季自然風(fēng)壓可能阻礙主要通風(fēng)機(jī)的通風(fēng)，甚至?xí)剐★L(fēng)壓風(fēng)機(jī)通風(fēng)的礦井局部地點(diǎn)風(fēng)流反向。這在礦井通風(fēng)管理工作中應(yīng)予重視，尤其在山區(qū)多井筒通風(fēng)的高瓦斯礦井中應(yīng)特別注意，以免造成風(fēng)量不足或局部井巷風(fēng)流反向釀成事故。為防止自然風(fēng)壓對(duì)礦井通風(fēng)的不利影響，應(yīng)對(duì)礦井自然通風(fēng)情況作充分的調(diào)查研究和實(shí)際測量工作，掌握通風(fēng)系統(tǒng)及各水平自然風(fēng)壓的變化規(guī)律，這是采取有效措施控制自然風(fēng)壓的基礎(chǔ)。在掌握礦井自然風(fēng)壓特性的基礎(chǔ)上，可根據(jù)情況采取安裝高風(fēng)壓風(fēng)機(jī)的方法來對(duì)自然風(fēng)壓加以控制，也可適時(shí)調(diào)整主要通風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)，使其既能滿足礦井通風(fēng)需要，又可節(jié)約電能。 2.設(shè)計(jì)和建立合理的礦井通風(fēng)系統(tǒng) 由于礦區(qū)地形、開拓方式和礦井深度的不同，地面氣溫變化對(duì)自然風(fēng)壓的影響程度也不同。在山區(qū)和丘陵地帶，應(yīng)盡可能利用進(jìn)出風(fēng)井口的標(biāo)高差，將進(jìn)風(fēng)井布置在較低處，出風(fēng)井布置在較高處。如果采用平硐開拓，有條件時(shí)應(yīng)將平硐作為進(jìn)風(fēng)井，并將井口盡量迎向常年風(fēng)向，或者在平硐口外設(shè)置適當(dāng)?shù)膶?dǎo)風(fēng)墻，出風(fēng)平硐口設(shè)置擋風(fēng)墻。進(jìn)出風(fēng)井口標(biāo)高差較小時(shí)，可在出風(fēng)井口修筑風(fēng)塔，風(fēng)塔高度以不低于10m為宜，以增加自然風(fēng)壓。 3.人工調(diào)節(jié)進(jìn)、出風(fēng)側(cè)的氣溫差 在條件允許時(shí)，可在進(jìn)風(fēng)井巷內(nèi)設(shè)置水幕或借井巷淋水冷卻空氣，以增加空氣密度，同時(shí)可起到凈化風(fēng)流的作用。在出風(fēng)井底處利用地面鍋爐余熱等措施來提高回風(fēng)流氣溫，減小回風(fēng)井空氣密度。 4.降低井巷風(fēng)阻 盡量縮短通風(fēng)路線或采用平行巷道通風(fēng)；當(dāng)各采區(qū)距離地表較近時(shí)，可用分區(qū)式通風(fēng)；各井巷應(yīng)有足夠的通風(fēng)斷面，且應(yīng)保持井巷內(nèi)無雜物堆積，防止漏風(fēng)。 5.消滅獨(dú)井通風(fēng) 在建井時(shí)期可能會(huì)出現(xiàn)獨(dú)井通風(fēng)現(xiàn)象，此時(shí)可根據(jù)條件用風(fēng)幛將井筒隔成一側(cè)進(jìn)風(fēng)另一側(cè)出風(fēng)；或用風(fēng)筒導(dǎo)風(fēng)，使較冷的空氣由井筒進(jìn)入，較熱的空氣從導(dǎo)風(fēng)筒排出。也可利用鉆孔構(gòu)成通風(fēng)回路，形成自然風(fēng)壓。 6.注意自然風(fēng)壓在非常時(shí)期對(duì)礦井通風(fēng)的作用 在制定《礦井災(zāi)害預(yù)防和處理計(jì)劃》時(shí)，要考慮到萬一主要通風(fēng)機(jī)因故停轉(zhuǎn)，如何采取措施利用自然風(fēng)壓進(jìn)行通風(fēng)以及此時(shí)自然風(fēng)壓對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)可能造成的不利影響，制訂預(yù)防措施，防患于未然。 三、自然風(fēng)壓的測定 生產(chǎn)礦井多用實(shí)測法掌握自然風(fēng)壓的變化規(guī)律。自然風(fēng)壓的測定法有兩種,直接測定法和間接測定法。 1.直接測定法 礦井在無通風(fēng)機(jī)工作或通風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在總風(fēng)流的適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)設(shè)置臨時(shí)隔斷風(fēng)流的密閉，將礦井風(fēng)流嚴(yán)密遮斷，而后用壓差計(jì)測出密閉兩側(cè)的靜壓差，該靜壓差便是礦井的自然風(fēng)壓值。或?qū)L(fēng)硐中的閘門完全放下，然后由風(fēng)機(jī)房水柱計(jì)直接讀出礦井自然風(fēng)壓值（如圖4-2所示）。 2.間接測定法 以抽出式通風(fēng)礦井為例。 如圖4-3所示的抽出式通風(fēng)礦井，因風(fēng)硐中通風(fēng)機(jī)入口風(fēng)流的相對(duì)全壓h全與自然風(fēng)壓H自的代數(shù)和等于礦井的通風(fēng)阻力，即 h全+H自=RQ2 R——礦井總風(fēng)阻，Ns2/m8； Q——礦井總風(fēng)量，m3/s。 所以首先在通風(fēng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，測出礦井總風(fēng)量Q及通風(fēng)機(jī)入風(fēng)口處風(fēng)流的相對(duì)全壓h全，而后停止主要通風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，若有自然風(fēng)流，立即測出自然風(fēng)流的風(fēng)速v自，計(jì)算出自然通風(fēng)的風(fēng)量Q自=Sv自，S是測v自處的風(fēng)硐的斷面積，可得下式： H自=RQ自2 解式（4-3）和（4-4）的聯(lián)立方程組，得礦井自然風(fēng)壓： H自=h全 思 考 練 習(xí) 1、掌握自然風(fēng)壓和動(dòng)壓計(jì)算 教 學(xué) 后 記  礦井通風(fēng)與安全 課程教案 授課日期 節(jié)次 授課地點(diǎn) 章 節(jié) 名 稱 第4章2節(jié) 課 型 理論課（ √ ）、實(shí)踐課（ ）、習(xí)題題（ ）、其它（ ） 教學(xué) 時(shí)數(shù) 2 教 學(xué) 目 的 掌握巷道交叉點(diǎn)施工的方法 教 學(xué) 方 法 講授，討論 教 學(xué) 重 點(diǎn) 巷道交岔點(diǎn)施工 教 學(xué) 難 點(diǎn) 巷道交岔點(diǎn)施工 教 學(xué) 內(nèi) 容 第二節(jié)礦井主要通風(fēng)機(jī)及其附屬裝置 礦用通風(fēng)機(jī)是礦井通風(fēng)的主要?jiǎng)恿?。它?duì)于礦井的重要性，不亞于肺臟對(duì)人體的作用。加之它的功率較大，日夜不停地運(yùn)轉(zhuǎn)，因此，耗電量很大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國統(tǒng)配煤礦平均主扇電耗約占全礦電耗的16％。所以合理地選擇和使用通風(fēng)機(jī)，不僅關(guān)系到礦井的安全生產(chǎn)和