矿井通风摩擦阻力产生的原因及降阻方法探究.pdf

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1、2013年5月口[E娅地质勘测【文章编号】1673-0038(2013)14_0217一02矿井通风摩擦阻力产生的原因及降阻方法探究粱超杰(名洲建设有限公司广西南宁530000)摘要：我国矿山开采业的发展，矿井规模的不断扩大，地下矿山的从业人员大大增加，如果对地下矿山的井下空气质量控制不好，会对井下作业人员的身体健康及生命安全造成严重威胁。笔者结合自身实l啄,x-作经验，对矿井通风摩擦阻力形成原因进行深入探讨，并提出了有效的降阻措施，既保证矿山井下空气质量，又对矿山通风节能起到一定的积极作用。关键词：矿井通风；摩擦阻力；产生原因；降阻方法1前言我国南方地区有很多

2、的小型地下矿山，但由于在开采过程中，没有对巷道断面、开挖支护及井巷形状等进行合理设计，导致很多矿井出现了通风阻力，且大部分矿井的阻力较大。通过阻力形成，大大增加了矿井通风电消耗量，对矿井开采经济效益造成严重影响。本文通过对矿井通风阻力形成过程进行分析，对通风阻力进行有效的测定，并提出有效的控制措施，以减小矿井的通风摩擦力，降低矿井开采电源消耗量，提高矿井开采的经济效益，促进矿井开采企业的可持续发展。2产生原因与测定方法2．1产生原因矿井通风摩擦力主要是指当矿井巷内有空气流动时，流体与流体间摩擦、流体与矿井巷壁间摩擦，会形成一定的阻力。流体主要有两种运动状态，即为

3、层流流动状态和紊流流动状态。(1)层流流动状态主要是指流体层中每个质点均不混合，并呈现出束状，同时按照一定秩序流动，流体束内的每个质点并无任何能量交换现象。流体层质点主要有两种流动轨迹，即直线平滑曲线和规则性平滑曲线，同时与通道轴线保持平行的关系。(2)紊流流动状态与层流流动状态有所不同，其质点会相互混合、相互碰撞且相互交换能量，质点流动轨迹均是不规则的，流动轨迹包括总流流动、垂直流动、斜交流动等，同时其内部容易出现涡流⋯。(3)公式Re=vd叮中，v代表流体状态及流速；d代表通风管道的直径；盯代表流体粘性参数。当矿井中的流体流动于直圆形管道时，若Re小于232

4、0，这时矿井通风摩擦阻力呈层流流动状态；若Re大于4000时，矿井通风摩擦阻力呈紊流流动状态；若Re大于等于2320或者小于等于4000时，矿井通风摩擦力流动状态是不断变化的，主要是依据管壁粗糙情况、流体入管状态等决定的，其被定义为通风摩擦阻力处于不稳定状态时的过渡区域。当Re等于2300，其临界风速应为0．012m／s，在矿井巷允许情况下，其风速最小值为0．15m／s，所以矿井通风井巷内全部风流都呈紊流流动状态。(4)当矿井通风摩擦阻力全部处于紊流状态时，其运算公式为：hf=R，Q2毕粤Q2uS式中：h，代表通风摩擦阻力：Rf代表巷道内摩擦阻力；入代表整个过程

5、阻力参数；P代表空气的密度；S代表巷道断面；u代表巷道边界；L代表巷道长度；Q代表巷道风量。当矿井巷道断面、边界、长度、阻力参数等都明确后，可得出公式：肛学半式中：R，代表通风摩擦力的风阻，是矿井内空气密度、断面积、长度等系数形成的相应函数，当上述系数明确后，其通风摩擦阻力的风阻是不变的，因此矿山作业人员可以从Rf值中获取矿井巷信息，了解矿井通风情况。2．2测定方法2．2．1测定原理矿井通过摩擦阻力测定主要是按照矿井测点布置、通过线路等情况，选择适宜的测定仪器。如，CZC5通风参数测定仪，如图1所示，主要是通过气压计对矿井通过摩擦阻力进行测定，其测定原理主要是通

6、过气压计对矿井巷道内两个测点静压差值进行测量，即风流前测点和风流后测点，同时对巷道的断面、风速以及湿度等重要参数进行有效测量，以得到两个测点之间存在的通风摩擦力。图1CZC5通风参数测定仪2．2．2操作方法应用两台CZC5通风参数测定仪(图1)，一台测定仪留置于基点，对大气压进行有效的监测，而另一台测定仪则可携带，对沿程参数进行随时测量和记录，同时对测定区域巷道断面、风速·217·地质勘测t阿嗣舞商2013年5月及湿度等系数进行有效的测量[21。通过对矿井通风两个测点静压j差值进行计算，并与动压差值、位压差值相结合，即可获得矿井『通风摩擦阻力。矿井巷断面通风摩擦

7、阻力运算公式为：h。-j=hs(i矿hz(母+h“j)式中：h。代表矿井巷两个测点之间形成通风摩擦力；h㈧p代{表始末井巷断面静压差；h姗代表始末井巷断面位压差；k，p代表【始末井巷断面速压差。等积孔是一种判断矿井通风难易程度的重要方法，能够为降低矿井通风摩擦阻力提供重要的依据。等积；孔计算公式为：A=1．190Q／M’。-h-式中：A代表矿井通风的等积孔：O代表矿井的总风量：H代l表矿井通风的总阻力。等积孔越大，表明矿井通风越容易；等积{孔越小，表明矿井通风越困难，具体如表1所示。垂!孽羞道垦里塑蔓罂丑型塞堑壅阻力等级I通风程度1等积孔A／m2通风阻力R／(N

8、。s2·m4)大通风阻力