矿井通风与安全-----TF04.ppt

第四章矿井通风动力
本章重点与难点
1、自然风压的产生、计算、利用与控制
2、轴流式和离心式主要通风机特性
3、主要通风机的联合运转
4、主要通风机的合理工作范围
第四章矿井通风动力
第一节自然风压
一、自然风压及其形成和计算
1、自然通风
由自然因素作用而形成的通风叫自然通风。
冬季:空气柱0-1-2比5-4-3的
平均温度较低,平均空气密
度较大,导致两空气柱作用
在2-3水平面上的重力不等。
它使空气源源不断地从井
口1流入,从井口5流出。
夏季:相反。
自然风压:作用在最低水平两侧空气柱重力差
0
1
2
3
4
5
dz
ρ1
dz
ρ2
z
2、自然风压的计算
根据自然风压定义,上图所示系统的自然风压HN可用下式计算:
为了简化计算,一般采用测算出0-1-2和5-4-3井巷中空气密度的平均值ρm1和ρm2,用其分别代替上式的ρ1和ρ2,则上式可写为:
注意:1)自然风压的计算必须取一闭合系统。
2)进风系统和回风系统必须取相同的标高。
3)一般选取最低点作为基准面。
二、自然风压的影响因素及变化规律
自然风压影响因素
HN=f (ρZ)=f [ρ(T,P,R,φ),Z ]
1、矿井某一回路中两侧空气柱的温差是影响HN的主要因素。
2、空气成分和湿度影响空气的密度,因而对自然风压也有一定影响,但影响较小。
3、井深。HN与矿井或回路最高与最低点间的高差Z成正比。
4、主要通风机工作对自然风压的大小和方向也有一定影响。
三、自然风压的控制和利用
1、新设计矿井在选择开拓方案、拟定通风系统时,应充分考虑利用地形和当地气候特点。
2、根据自然风压的变化规律,应适时调整主通风机的工况点,使其既能满足矿井通风需要,又可节约电能。
3、在建井时期,要注意因地制宜和因时制宜利用自然风压通风,如在表土施工阶段可利用自然通风;在主副井与风井贯通之后,有时也可利用自然通风;有条件时还可利用钻孔构成回路。
4、利用自然风压做好非常时期通风。一旦主要通风机因故遭受破坏时,便可利用自然风压进行通风。
10
12
1
2
3
4
5
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8
9
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月份
HN
5、在多井口通风的山区,尤其在高瓦斯矿井,要掌握自然风压的变化规律,防止因自然风压作用造成某些巷道无风或反向而发生事故。如图是四川某矿因自然风压使风流反向示意图。
ABB’CEFA系统的自然风压为:
DBB’CED系统的自然风压为:
自然风压与主要通风机作用方向相反。相当于在平硐口A和进风立井口D各安装一台抽风机(向外)。
a
b
c
d
a
b
c
d
e
f
b’
RD
RC
Z
设AB风流停滞,对回路ABDEFA和ABB’CEFA可分别列出压力平衡方程:
式中: HS—风机静压,Pa;
Q — DBB’C风路风量,m3/S;
RD、RC—分别为DB和BB’C分支风阻,N·S2/m8。
两式相除:
此即AB段风流停滞条件式。
当上式变为
则AB段风流反向。
由此可知防止AB风路风流反向的措施有:(1)加大RD;(2)增大HS;(3)在A点安装风机向巷道压风。
第二节矿用通风机的类型及构造
矿用通风机按其服务范围可分为三种:
1、主要通风机,服务于全矿或矿井的某一翼(部分);
2、辅助通风机,服务于矿井网络的某一分支(采区或工作面),帮助主通风机通风,以保证该分支风量;
3、局部通风机,服务于独头掘进井巷道等局部地区。
按构造和工作原理可分为:
离心式通风机和轴流式通风机。
一、离心式通风机的构造和工作原理
1、风机构造。
离心式通风机一般由:进风口、工作轮(叶轮)、螺形机壳和扩散器等部分组成。有的型号通风机在入风口中还有前导器。
吸风口有:单吸和双吸两种。
叶片出口构造角:风流相对速度W2的方向与圆周速度u2的反方向夹角称为叶片出口构造角,以β2表示。
离心式风机可分为:前倾式(β2>90º)、径向式(β2=90º)和后倾式(β2<90º)三种。
β2不同,通风机的性能也不同。矿用离心式风机多为后倾式。
w2
c2
u2
c2u
β2
w2
c2
u2
β2
u2
c2
w2
β2
2、工作原理
当电机通过传动装置带动叶轮旋转时,叶片流道间的空气随叶片旋转而旋转,获得离心力。经叶端被抛出叶轮,进入机壳。在机壳内速度逐渐减小,压力升高,然后经扩散器排出。与此同时,在叶片入口(叶根)形成较低的压力(低于吸风口压力),于是,吸风口的风流便在此压差的作用下流入叶道,自叶根流入,在叶端流出,如此源源不断,形成连续的流动。
3、常用型号
目前我国煤矿使用的离心式风机主要有G4-7