礦井有效風(fēng)量率基本介紹

礦井有效風(fēng)量率是指到達(dá)礦井各需風(fēng)點(diǎn)的風(fēng)量之和與主扇裝置的風(fēng)量之比。它是評(píng)價(jià)礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)劣和礦井通風(fēng)管理水平的重要指標(biāo)。多臺(tái)主扇并聯(lián)時(shí)，取風(fēng)量之和，串聯(lián)時(shí)取風(fēng)量大者。中國(guó)金屬礦山要求礦井有效風(fēng)量率不低于60%。提高礦井有效風(fēng)量率，既可獲得良好的通風(fēng)效果，又可降低通風(fēng)電耗。采用多級(jí)機(jī)站通風(fēng)系統(tǒng)有利于提高礦井有效風(fēng)量率 。

井下所有獨(dú)立回風(fēng)的用風(fēng)點(diǎn)(如采掘工作面、硐室)以及其他巷道實(shí)際得到的風(fēng)量之和與主扇的工作風(fēng)量之比的百分?jǐn)?shù)。

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

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

分區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)是指將一個(gè)礦井劃分為若干個(gè)各自具有進(jìn)、回風(fēng)井巷和通風(fēng)動(dòng)力設(shè)備 ，風(fēng)流相互獨(dú)立的通風(fēng)系統(tǒng)。分區(qū)通風(fēng)具有風(fēng)路短、阻力小、漏風(fēng)少，以及網(wǎng)路簡(jiǎn)單、有利于減少污風(fēng)串聯(lián)等優(yōu)點(diǎn)，適用于礦體埋藏較淺、走向長(zhǎng)或礦脈分散、開(kāi)鑿?fù)ㄏ虻乇淼耐L(fēng)井巷工程量較小的礦井。中國(guó)西華山鎢礦在20世紀(jì)60年代初，試驗(yàn)成功了按階段劃分的分區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)。各階段均利用運(yùn)輸平硐進(jìn)風(fēng)，由裝在井下的小型主扇通過(guò)本階段的回風(fēng)井巷將污濁風(fēng)流抽放至地面，各階段形成獨(dú)立的通風(fēng)系統(tǒng)。

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

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

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

為了滿足采掘工作面和硐室所需風(fēng)量，對(duì)礦井總風(fēng)量或局部風(fēng)量進(jìn)行調(diào)節(jié)的工作

根據(jù)以上分析，有效熱導(dǎo)率的計(jì)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(wú)熱源的情形

如圖1，為無(wú)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(qiáng)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(guò)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(dāng)

顯然，λ'<λ，對(duì)應(yīng)圖2中比較平坦的一條虛線。在計(jì)算q₂時(shí)，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(shí)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(wú)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(jì)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(jì)算，只是在圓筒壁與球壁中不用熱流密度而用單位長(zhǎng)度熱流量q_t與總熱流量Q來(lái)代替。

（2）溫度變化的有熱源平板

對(duì)照無(wú)熱源平板公式，此時(shí)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(jì)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(dāng)a1>0與a2<0時(shí)，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(dāng)把雙層材料復(fù)合平板視為一塊平板時(shí)，則有：

其中λ₁'、λ₂'與λ'分別為：