[科普中國(guó)]-通風(fēng)阻力

介紹

空氣沿井巷中流動(dòng)時(shí)，由于風(fēng)流的黏滯性、慣性和井巷壁面等對(duì)井巷的阻滯、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。所以，必須以通風(fēng)壓力(能量)來克服阻力，風(fēng)流才能流動(dòng)，通風(fēng)壓力(能量)與阻力是作用力與反作用力的關(guān)系，方向相反，數(shù)值相等。只要計(jì)算出通風(fēng)阻力值，便知道礦井通風(fēng)所需要的壓力(能量)值。

礦井通風(fēng)阻力包括摩擦阻力和局部阻力兩類，而且摩擦阻力是礦井通風(fēng)總阻力中的主要部分。1

歷史沿革1854年英國(guó)阿特肯遜(J.J.Atkinson)闡明了井巷風(fēng)量與風(fēng)壓降之間的關(guān)系，首次提出通風(fēng)阻力計(jì)算公式。1893年法國(guó)繆爾格(D.Murgue)在其《礦井通風(fēng)阻力》一文中發(fā)表了不同類型風(fēng)道的摩擦阻力系數(shù)測(cè)定結(jié)果，推動(dòng)了阻力計(jì)算方法的實(shí)際應(yīng)用。美國(guó)礦山局的邁科伊爾羅(G.E.McElroy)和理查爾森(A.S.Richardson)于1927年發(fā)表了在金屬礦山風(fēng)道中測(cè)得的一系列，摩擦阻力系數(shù)值。1932年以后，以斯科欽斯基(А.А.Скочинский)院士為首的蘇聯(lián)學(xué)者，在礦山風(fēng)道和實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭校瑢?duì)各類井巷的通風(fēng)阻力進(jìn)行了系統(tǒng)的研究和測(cè)定。所得資料成為現(xiàn)代礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

定律公式井巷通風(fēng)阻力等于井巷風(fēng)阻與風(fēng)量平方的乘積，即

式中h為井巷通風(fēng)阻力，單位為Pa；R為井巷風(fēng)阻，單位為N·；Q為井巷風(fēng)量，單位為m3/s。

分類按阻力物狀況不同，通風(fēng)阻力分為風(fēng)流摩擦阻力、風(fēng)流局部阻力和風(fēng)流正面阻力。全礦通風(fēng)阻力中，摩擦阻力所占比例最大。在個(gè)別井巷或地段(如風(fēng)硐、風(fēng)橋)，局部阻力或正面阻力往往占主要地位。

降低阻力的方法降低井巷通風(fēng)阻力可減少通風(fēng)電耗和降低采礦成本。

降低摩擦阻力的方法有：(1)擴(kuò)大主要通風(fēng)井巷的斷面面積，使之符合通風(fēng)井巷經(jīng)濟(jì)斷面的要求；(2)將通風(fēng)井巷斷面做成圓形或拱形；(3)盡量縮短風(fēng)流路線，實(shí)行分區(qū)通風(fēng)；(4)保持井巷周壁光滑，支架排列整齊。

降低局部阻力的方法有：(1)避免井巷斷面突然擴(kuò)大和突然縮?。?2)將直角轉(zhuǎn)彎處的內(nèi)外兩側(cè)做成圓弧形；(3)在風(fēng)流方向急劇改變的地段設(shè)置導(dǎo)風(fēng)板。降低正面阻力的方法有：(1)主要通風(fēng)井巷內(nèi)禁止任意停放車輛、堆積坑木和其他器材；(2)將正面阻力物做成流線型。2

測(cè)定測(cè)定通風(fēng)阻力是為降低通風(fēng)阻力、調(diào)節(jié)風(fēng)量和改造通風(fēng)系統(tǒng)提供基礎(chǔ)資料。阻力測(cè)定的理論依據(jù)是風(fēng)流運(yùn)動(dòng)能量方程式。測(cè)定方法有精密壓差計(jì)——皮托管測(cè)定法和精密氣壓計(jì)測(cè)定法(見礦井通風(fēng)檢查)。

目前最常用最普遍的測(cè)定通風(fēng)阻力的方法是基點(diǎn)法。采用至少兩臺(tái)設(shè)備，一臺(tái)在井口基點(diǎn)處記錄大氣壓的變化，其余的下巷道測(cè)試。目前市面上最流行的測(cè)試設(shè)備有東方測(cè)控生產(chǎn)的CZC5通風(fēng)阻力測(cè)試儀。