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一、通风阻力 矿井通风阻力按其产生的地点和原因可以分为两大类：沿程阻力（摩擦阻力）和局部阻力。 摩擦阻力：风流在井巷中均匀流动时，沿程受到井巷固定壁面的限制所产生的阻力。 局部阻力：风流运动过程中，由于边壁条件的变化，使均匀流动在局部地区受到阻碍物的影响而破坏，从而引起风流流速的大小和方向或分布的变化，产生涡流，导致风流能量损失。  （一）摩擦阻力hf、摩擦风阻Rf测定 摩擦阻力表示单位体积空气在井巷中流动时，由于空气和巷道壁之间以及空气分子之间发生摩擦而造成的能量损失。 空气在井巷中流动和水在管道中流动很相似，所以可以把水力学中计算水流沿途水头损失的达西公式应用于矿井通风中。 在水力学中用来计算圆形管道沿途水头损失的达西公式为   式中 hf——摩擦阻力，Pα； λ——实验（沿程阻力）系数，无因次； L——管道的长度，m； D——管道的直径，对于非圆形风道，取当量直径D=4S/U，m； S——管道断面面积，m2； U——管道的周长，m； ρ——流体的密度，kg/m； υ——管道内流体的平均流速，m/s； Q——管道内风量，Q=Sυ,m3/s；  摩擦风阻仅决定于巷道的尺寸与巷道本身的摩擦阻力系数，即仅与巷道的特征有关。 因此Rf是反应巷道特征的一个重要参数。 Rf也是反映井巷通风难易程度的一个重要指标。 （二）局部阻力h1、局部风阻R1和局部阻力系数ξ测定 根据矿井通风阻力的基本理论，局部阻力h1计算公式为:  将  现以测算转弯的局部阻力h1、局部风阻R1和局部阻力系数ξ为例说明局部阻力测定方法。 如图2-1所示，用压差计法测出1-2段的摩擦阻力hf12和1-3段的通风阻力hR13，hR13包括1-3段的摩擦阻力和巷道拐弯的局部阻力。因摩擦阻力是与测段长度成正比的，故可用下式可求出单纯巷道拐弯的局部阻力：   (三）摩擦阻力系数α测定 现场测定时应注意以下几点： （1）必须选择支护形式一致、巷道断面不变和方向不变（不存在局部阻力）的巷道。 （2）准确测算摩擦风阻R和摩擦阻力系数α的关键是要测准h和Q的值。 测定断面应选择在风流较稳定的区域。在局部阻力物前布置测点，距离不得小于巷宽的3倍；在局部阻力物后布置测点，距离不得小于巷宽的8~12倍。测段距离和风量均较大，压差不低于20Pα。 （3）用风表测断面平均风速时应和测压同步进行，防止由于各种原因（风门开闭、 车辆通过等）使测段风量变化产生影响。 二、降阻措施 由于矿井通风系统的阻力等于该系统最大阻力路线上的各分支的摩擦阻力和局部阻力之和，因此，降阻之前必须首先确定通风系统的最大阻力路线，通过阻力测定调查最大阻力路线上的阻力分布，对其实施降低摩擦阻力和局部阻力的措施。如果不在最大阻力路线上降阻是无效的，有时甚至是有害的。 （一）降低摩擦阻力的措施  由摩擦阻力的公式可以看出，减低摩擦阻力的方法有以下5种： 1、减小摩擦阻力系数α 在矿井设计时尽量选用α值较小的支护方式，施工时要注意保证施工质量，尽可能使井巷壁面平整光滑。 砌碹巷道的α值一般只有支架巷道的30%～40%,因此，对于服务年限长的主要井巷，应尽可能采用砌碹支护方式。 锚喷支护的巷道，应尽量采用光面爆破，使巷壁的凹凸度不大于50mm。对于支架巷道，也要尽可能使支架整齐，必要时用背板等背好帮顶。 2、保证有足够大的井巷断面 在其他参数不变时，井巷断面扩大33%,风阻可减少50%,井巷通过风量一定时，其通风阻力和能耗可减少一半。 断面增大将增加基建投资，但要同时考虑长期节电的经济效益。从总经济效益考虑的井巷合理断面称为经济断面。 在通风设计时应尽量采用经济断面。在生产矿井改善通风系统时，对于主风流线路上的高风阻区段，常采用这种措施。 例如，把某段总回风道(断面小阻力大的卡脖子地段)的断面扩大，必要时甚至开掘并联巷道。 3、尽量选用周长(U)较小的断面 在井巷断面相同的条件下，圆形断面的周长最小，拱形断面次之，矩形、梯形断面的周长较大。 因此，立井井筒采用圆形断面，斜井、石门、大巷等主要井巷要采用拱形断面，次要巷道以及采区内服务时间不长的巷道才采用梯形断面。 4、减少巷道长度L 因巷道的摩擦阻力和巷道长度成正比，故在进行通风系统设计和改善通风系统时，在满足开采需要的前提下，要尽可能缩短巷道的长度。 5、避免巷道内风量过于集中，即减小风量 巷道的摩擦阻力与风量的平方成正比，巷道内风量过于集中时，摩擦阻力就会大大增加。 因此，要尽可能使矿井的总进风早分开，使矿井的总回风晚汇合。 (二)降低局部阻力的措施 局部阻力是表示单位体积空气流经巷道的某些局部地点，因混流与冲击(碰撞)等原因所造成的一种能量损失。 井下产生局部阻力的地方很多，如铁筒风桥在入口处突然缩小、在出口处突然扩大(图a),采区中部车场的交岔点处风流的急速转弯(图b),巷道中的堆积物后方产生涡流(图c),以及调节窗、风筒等处都会产生局部阻力。  局部阻力是由于风流在局部地点发生剧烈的冲击而引起，所以，减少局部阻力的方法主要是减少风流的冲击。 (1)当连接不同断面的巷道时，要把连接的边缘做成斜线或圆弧形；井下尽量少使用直径很小的铁筒风桥和少使用风窗来调节风量。 (2)巷道拐弯时，转角δ越小越好，在拐弯的内侧或内外两侧做成斜线形或圆弧形，要尽量避免出现直角拐弯。 (3)减少产生局部阻力地点的风速及巷道的粗糙度。 (4)在风筒或通风机的进口安装集风器，在出风口安装扩散器。 (5)及时清理巷道中的堆积物，并在可能条件下尽量不使成串的矿车长时间地停留在主要通风巷道内，以免阻挡风流，使通风情况恶化。 根据实测资料证明，矿井通风阻力较大的地方，一般在回采工作面以后的回风系统中； 个别矿井的风硐由于断面很小，其通风阻力可达到很大的数值，因此，平时要很好地维护回风巷道，必要时采取扩建风硐的措施。 |
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称为局部风阻
