影响气温差的主要因素是地面入风气温和风流与围岩的热交换。其影响程度随矿井的开拓方式、采深、地形和地理位置的不同而有所不同。大陆性气候的山区浅井,自然风压大小和方向受地面气温影响较为明显;一年四季,甚至昼夜之间都有明显变化。由于风流与围岩的热交换作用使机械通风的回风井中一年四季中气温变化不大,而地面进风井中气温则随季节变化,两者综合作用的结果,导致一年中自然风压发生周期性的变化。图2.6曲线
注:上图中上方曲线表示深井自然风压变化,下方曲线表示浅井自然风压变化。
②矿井深度。可以近似地认为,自然风压的大小与矿井深度成正比,据国外报导,深达一千余米的矿井”自然通风能”约占总通风能的30%; 地面大气压与大气压成正比;但是,地面大气压变化不大,从而它的影响也很小。
④矿内空气成分和湿度。因为各种气体的气体常数是不同的,按道尔顿定律,可以算出含有不同气体成分的空气的气体常数由此可以算出它对空气重率的影响,但在一般情况下,这种影响很小,在计算时不予考虑。
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空气湿度的影响也一般不予考虑,但是,在深矿井,从回风井排出空气时,空气过饱和,空气中则含有液态水份,排走这些水就必然要消耗附加的能量,如果矿井没有主扇,这份能量消耗就有赖于空气做的功(自然通风能)。
⑤扇风机工作的影响。因为矿井主要通风机工作决定了主风流的方向,加之风流与围岩的热交换,使冬季回风井气温高于进风井,在进风井周围形成了冷却带以后,即使风机停转或通风系统改变,这两个井筒之间在一定时期内仍有一定的气温差,从而仍有一定的自然风压起作用。有时甚至会干扰通风系统改变后的正常通风工作,这在建井时期表现尤其明显。扇工作对矿井自然风压的方向有时影响很大。这是因为主扇工作的结果,人为地强制形成了一定的风流方向,由于岩体热量传给空气(比如冬天),回风井内气温增高,这种关系既经 形成,即使主扇停止运转,自然风流仍能保持原来的方向。 自然风压对矿井通风的影响
矿井自然风压的影响因素是进风与回风两侧空气柱的高度和平均密度,而空气柱的平均密度主要决定于温度。因此,由于矿井进风侧空气柱的平均密度随着地表四季气温的变化而变化,而出风侧空气柱的平均密度常年基本不变,致使矿井的自然风压在一年内会发生 季节性变化。
在春、冬季节,矿井的自然风压为正值,和机械风压的作用方向相同,帮助主扇通风;
在夏、秋季节,矿井的自然风压为负值,和机械风压的作用方向
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相反,阻碍主扇通风;
在春夏之交和夏秋之交,矿井的自然风压等于零或很小。 因此,在计算矿井各个不同时期的自然风压时,应根据季节的不同而有所侧重。即在计·算容易时期的自然风压时,按冬天的情况考虑:在计算困难时期的自然风压时,按夏天的情况考虑。这样,也就是考虑了矿井的最容易和最困难两个时期的通风状况。根据这样的计算结果选出的矿井主要扇风机,才能满足矿井的实际需要。
自然风压对矿井通风的影响主要可以归结为以下三个方面: (1)影响矿井通风系统风流稳定性在多水平阶梯平峒矿井中,由于存在多个进风平峒,均与回风井之间存在一定的标高差,冬季或夏季,若主扇分配到某局部网孔小的机械风压不足以克服该网孔自然风压时,就可能使该网孔的某些分支风流停滞或反向,在一些特殊情况下可能酿成事故。
(2)影响矿井按需分风网的风量分配
(3)影响火灾时期主扇反风的风流调度 当进风网发生火灾时,为使火灾不向采区漫延,有效的方法是进行主扇反风;当自然风压帮助主扇反风时,有利于灾变处理;当自然风压反抗主扇反风时,可能导致反风失败。 晋南公司杜家沟进、出风井井口的标高差在150m以上,自然风压约100m3/min,腾晖煤业井深380米,自然风约150m3/min,其他沙坪、昶元、五星、薛虎沟沟可以忽略不计,但在季节变化期间要加强管理,关注主扇负压变化。
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讲一个事故案例:2014年3月1日,两辆危化品运输罐车在晋济高速山西晋城境内岩后隧道发生追尾相撞,导致前车甲醇泄露,在司机处置过程中甲醇起火燃烧,隧道内车辆及煤炭等货物被引燃引爆,事故共造成31人死亡、9人失踪。北向南行驶至二广高速公路1060公里加900米处岩后隧道路段,进入隧道光线骤然变暗,未及时发现前方车辆排队等候通行,导致进入隧道10米即追尾碰撞前方河南省孟州市汽车运输公司汤天才驾驶的重型罐式货车.由于岩后隧道入口低、出口高,汤天才驾驶的货车所载甲醇在隧道入口处泄漏燃烧后,火势迅速沿隧道由入口向出口蔓延,先后引燃前方排队等候通行的运煤车,并引发隧道内一辆拉有液态天然气的车辆发生爆炸。
一起普通的交通碰撞事故,却由于危化车司机擅自违规处理,造
成隧道内42辆汽车、1500多吨煤炭燃烧,并引发液态天然气车辆爆炸,大火烧了73小时才被扑灭。因为峒口的大气压力加上两峒口间的位压差应产生较强的自然压差,自然风压起了坏作用,造成事故扩大,以上现象的产生都就是自然压差的绝好证明。当然其中还有大火产生的高温高压气体改变了巷道内的自然风压情况。
高速路上的涵洞、隧道,顶部每隔一段距离就安装风机,风机安装的方向应该取决于自然风压的方向。(猜猜未做验证,有兴趣的可以进行验证)。
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射流风机(隧道风机)是一种特殊的轴流风机,主要用在公路、铁路及地铁等隧道的纵向通风系统中。射流风机(隧道风机)一般悬挂在隧道顶部或两侧,不占用交通面积,不需另外修建风道,土建造价低;风机容易安装,运行、维护简单,是一种很经济的通风方式。射流风机(隧道风机)运行时,将隧道内的一部分空气从风机的~端吸人,经叶轮加速后,由风机的另一端高速射出。这部分带有较高动能的高速气流将能量传送给隧道内的其他气体,产生克服隧道阻力的压升,从而推动隧道内的空气顺风机喷射气流方向流动。当流动速度衰减到一定程度时,下一组风机继续工作。这样,就实现了从隧道的一端吸人新鲜空气,从另一端排出污浊空气的目的。
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