对矿井通风系统基本认识

摘要

:矿井通风理论源于流体力学、热力学等基础理论，但对它们之间的联系的了解却是一

个薄弱环节。另一方面，风流在矿井内的流动规律、矿井通风动力和阻力、风量分配和调节、
采区通风系统及矿井通风系统设计等都是我们研究矿井通风的重要内容。

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　　关键词：矿井通风

 流体 紊流 通风阻力 风压

　　
　　如今，我国

90%以上的煤矿采用了井工开采和地下作业的方式，而地下作业首先面临

的就是通风问题。在矿井建设与生产过程中，必须将新鲜空气源源不断地输送到井下各个用
风地点，供工作人员呼吸并用来稀释、排出井下各种有毒有害气体和矿尘，创造一个良好的
井下作业环境，保障井下作业人员的身体健康和劳动安全。现在全国采深在

1000m 以上的

矿井已有

10 多处，采深大于 600m 的矿井产量占总产量的 30%以上。这些深热矿井的空气

调节问题变得日益突出。
　　

1、矿井通风基础理论中的几个概念问题

　　在相关理论技术开发和实践应用中常出现下列理解的困难：
　　

1）理想气体究竟属于完全气体还是理想流体？

　　

2）能量方程与动量方程在一定条件下的共性是什么？积分型动量方程和微分型运动方

程称谓不同的原因。
　　

3）热力学第一定律与流体力学的能量方程描述流体流动特性的共性是什么？

　　

4）既然必须用质量、动量、能量守恒定律及其对应的定理和公式来描述流体（包括矿井

风流）流动规律，为什么矿井通风动力学中描述矿井风流流动规律只用伯努利方程（能量
方程）和连续性方程（质量方程）就已足够？
　　

5）流体力学中质量、动量、能量方程的积分、微分型式，拉格朗日型、欧拉型相关公式的

特性，应用范围、假设条件、相关关系及其与矿井通风动力学的联系

[1]。

　　

2、矿井热力学和动力学

　　

2.1 矿井空气的主要成分和常见的有害气体

　　井下空气的主要来源是地面空气。地面空气是由多种气体组成的干空气和水蒸气组合而
成的混合气体。矿井空气的主要成分除氧气、氮气、二氧化碳、水蒸气以外，还混有大量的有
害气体，如瓦斯、一氧化碳、硫化氢、二氧化硫、氨气、氢气和矿尘等

[2]。

　　

2.2 矿井空气的主要物理参数

　　

1）密度：单位体积的空气所具有的质量成为空气密度，用 ρ 表示。

　　

2）比容：是指单位质量空气所占有的体积，用 ν 表示，比容和密度互为倒数。

　　

3）黏度：当流体层间发生相对运动时，在流体内部两个流体层的接触面上，便产生黏

性阻力（内摩擦力）以便阻止相对运动。

 流体黏度分为动力黏度和运动黏度。 两者关系：ν

　　

4）热容：单位物量的气体，升高或降低绝对温度 1K 时所吸收或放出的热量称

　　热容。有质量热容、容积热容和摩尔热容之分。
　　

5）空气的比焓：比焓是内能和压力功 PV 之和，即有： i=u+pV

　　

2.3 矿井气候

　　矿井气候是指矿井空气的温度、湿度和风速这三个参数的综合作用状态。这三个参数的
不同组合，便构成了不同的矿井气候条件。所以，研究矿井气候条件便需从这三个方面入手。

　　

1）矿井内的空气温度受岩石温度、空气的压缩与膨胀、氧化生热、水分蒸发、通风强度、