礦井有效風量率

分區(qū)通風系統(tǒng)是指將一個礦井劃分為若干個各自具有進、回風井巷和通風動力設(shè)備 ，風流相互獨立的通風系統(tǒng)。分區(qū)通風具有風路短、阻力小、漏風少，以及網(wǎng)路簡單、有利于減少污風串聯(lián)等優(yōu)點，適用于礦體埋藏較淺、走向長或礦脈分散、開鑿?fù)ㄏ虻乇淼耐L井巷工程量較小的礦井。中國西華山鎢礦在20世紀60年代初，試驗成功了按階段劃分的分區(qū)通風系統(tǒng)。各階段均利用運輸平硐進風，由裝在井下的小型主扇通過本階段的回風井巷將污濁風流抽放至地面，各階段形成獨立的通風系統(tǒng)。

統(tǒng)一通風系統(tǒng)是指以全礦井作為一個整體進行通風的系統(tǒng) 。它具有共用的進回風井巷和通風動力設(shè)備，風路相互聯(lián)系，形成一個整體網(wǎng)路。統(tǒng)一通風系統(tǒng)的進風與回風比較集中，使用的通風動力設(shè)備較少，便于集中管理。但是，由于風路長，阻力大，通風動力消耗較大，并且風流不易控制。適用于礦脈集中，埋藏較深的礦井。世界各國的金屬礦井多采用統(tǒng)一通風系統(tǒng)。

礦井有效風量率是指到達礦井各需風點的風量之和與主扇裝置的風量之比。它是評價礦井通風系統(tǒng)優(yōu)劣和礦井通風管理水平的重要指標。多臺主扇并聯(lián)時，取風量之和，串聯(lián)時取風量大者。中國金屬礦山要求礦井有效風量率不低于60%。提高礦井有效風量率，既可獲得良好的通風效果，又可降低通風電耗。采用多級機站通風系統(tǒng)有利于提高礦井有效風量率 。

井下所有獨立回風的用風點(如采掘工作面、硐室)以及其他巷道實際得到的風量之和與主扇的工作風量之比的百分數(shù)。

它是衡量礦井通風技術(shù)管理水平和采區(qū)供風情況的指標。一般要求有效風量率應(yīng)大于85%。

有效風量率過低不僅浪費了通風用電，而且不能保證供風，威脅礦井安全生產(chǎn)。因此，要求在設(shè)計施工和生產(chǎn)管理等各方面都應(yīng)盡量減小漏風，提高礦井有效風量率。

礦井中由風道相互連接而成的風道網(wǎng)，簡稱風網(wǎng) 。礦井中凡是有風流流過的巷道、采空區(qū)，漏風孔隙等，統(tǒng)稱風道。三條以上風道的交匯點稱為節(jié)點。兩節(jié)點之間的聯(lián)絡(luò)通道稱為分支風道，兩條和兩條以上分支風道形成的閉合回路稱為網(wǎng)孔。礦井通風網(wǎng)路由分支風道、節(jié)點和網(wǎng)孔組成。風網(wǎng)的研究內(nèi)容包括風網(wǎng)總阻力與風網(wǎng)各分支風道的阻力之間的關(guān)系。風網(wǎng)總風量與風網(wǎng)各分支風道的風量之間的關(guān)系，風網(wǎng)各分支風道的風量變化程度及風流反向的可能性，風網(wǎng)各分支風道的風量可調(diào)節(jié)的程度。研究風網(wǎng)的目的在于選用風流穩(wěn)定可靠、通風阻力小、調(diào)節(jié)性能好的優(yōu)化通風網(wǎng)路，以提高礦井通風的有效性。礦井通風網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)包括串聯(lián)通風網(wǎng)路、并聯(lián)通風網(wǎng)路、角聯(lián)通風網(wǎng)路和復(fù)雜通風網(wǎng)路四種。2100433B

礦井風量調(diào)節(jié)是指根據(jù)生產(chǎn)實際需要進行的風量調(diào)節(jié)。在生產(chǎn)中，由于多種原因自然分配的風量往往不能滿足生產(chǎn)實際需要；另外因產(chǎn)量變化，工作面不斷推進其所需風量也有所改變，也要進行風量調(diào)節(jié)。它是通風管理中一項經(jīng)常性工作。

為了滿足采掘工作面和硐室所需風量，對礦井總風量或局部風量進行調(diào)節(jié)的工作

根據(jù)以上分析，有效熱導(dǎo)率的計算可分為以下幾種情況。

有效熱導(dǎo)率熱導(dǎo)率為常數(shù)的平板

（1）無熱源的情形

如圖1，為無熱源平板，兩壁面溫度分別為T₁與T₂，熱導(dǎo)率為λ，板內(nèi)溫度分布為：

（2）熱源強度為常數(shù)q''的情形

此情形下，板內(nèi)溫度分布呈拋物線：

通過平板的熱流密度在不同處不再相同。

在x=0處，

在x=L處，

在x=L/2處，

當

顯然，λ'<λ，對應(yīng)圖2中比較平坦的一條虛線。在計算q₂時，有效熱導(dǎo)率為：

有效熱導(dǎo)率熱導(dǎo)率隨溫度變化的平板

在實際工程材料中，熱導(dǎo)率大都是溫度的函數(shù)，它隨溫度而變化的規(guī)律不盡相同。作為一階近似，假如它隨溫度的變化規(guī)律滿足下式，其中λ₀和a為常數(shù)：

（1）溫度變化的無熱源平板

板內(nèi)溫度分布滿足下列導(dǎo)熱微分方程：

在已知板的兩壁面溫度為T₁與T₂的條件下，板內(nèi)溫度分布如圖3所示，其函數(shù)形式為：

相應(yīng)的熱流密度為

由此計算得到有效熱導(dǎo)率λ'為

該結(jié)論也可用于圓筒壁與球壁的計算，只是在圓筒壁與球壁中不用熱流密度而用單位長度熱流量q_t與總熱流量Q來代替。

（2）溫度變化的有熱源平板

對照無熱源平板公式，此時板內(nèi)溫度分布滿足下列導(dǎo)熱微分方程：

在已知板的兩壁面溫度為T₁與T₂的條件下，板內(nèi)溫度分布圖4所示，其函數(shù)形式為：

板內(nèi)的熱流密度在不同x處是不同的，在x=0，x=L與x=L/2處的q₀、q_L與q_L/2與熱導(dǎo)率為常數(shù)的有熱源平板計算公式相同。

有效熱導(dǎo)率雙層復(fù)合材料平板

（1）熱導(dǎo)率分別為常數(shù)λ₁與λ₂的情形

兩層板內(nèi)的熱流密度為：

把兩層材料視為一種材料，可表示為：

其中λ'為有效熱導(dǎo)率：

（2）熱導(dǎo)率分別為常數(shù)λ₁=λ₀₁ a₁與λ₂=λ₀₁ a₂的情形

由前面分析可知，當a1>0與a2<0時，板內(nèi)的溫度分布曲線如圖5所示，板內(nèi)的熱流密度為：

當把雙層材料復(fù)合平板視為一塊平板時，則有：

其中λ₁'、λ₂'與λ'分別為：