关键词：矿井通风阻力；通风效果；摩擦阻力；局部阻力
1引言
矿井通风阻力是影响矿井通风效果的常见因素，在矿井通风工作中，通风阻力越大，通风效果就越差，损失的能量就越多。有学者对我国一千多口风井以及六百多个井口进行了调查统计，发现当前我国中阻力以及大阻力矿井占井口总量的40%左右，有的矿井通风能耗较高，甚至达到了矿井总耗电量的50%以上，所以无论是在矿井的设计中还是在生产中，都要考虑采取何种措施来降低矿井风阻。本文首先分析了矿井通风阻力的产生原因，然后提出了不同的解决办法。
2矿井通风阻力的产生原因分析
矿井通风阻力的产生主要有两方面的原因，一方面是摩擦阻力，另一方面是局部阻力，其中摩擦阻力是造成矿井通风阻力的一个主要原因，占的比重相对较大。
2.1摩擦阻力
摩擦阻力指的是风流在矿井中流动的过程中，跟矿井巷道固定壁面之间产生的摩擦力。流体在运动的过程中有层流流动以及紊流流动两种不同的状态。层流指的是流体各层质点互相不混合，呈现出流束状的有序流动状态。在层流状态中，各质点的流动轨迹是互相平行的，但是在紊流，质点在流动过程中是存在相互碰撞和混合的，质点之间存在能量交换。
2.2局部阻力
风流在井巷中流动的过程中会遇到边壁条件的突然变化，例如巷道断面突然变化、断面堵塞、风流的交汇或者分叉等，导致风速大小突然变化，导致风流本身产生了较强的冲击力，形成了紊流的流动状态，给风流本身造成了较为严重的能量损失，导致局部阻力的出现。井下环境本身就非常复杂，井下巷道的条件也是千变万化，产生局部阻力的地点很多，例如井口、风桥、车场等，而且巷道内本身就存在很多拐弯、交叉的情况，所以这些因素都会产生局部阻力。紊流流体在突然变化时，会出现惯性作用而导致其不能从边壁突然变化，出现主流与边壁脱离的现象，从而在主流与边壁间形成一个涡流区域，产生较大尺度的涡流。同时涡流又不断地从主流中带走流体，不断被主流带走，补充进去的流体，又形成新的涡流，因而增加了能量损失，产生局部阻力。
3降低矿井通风阻力的方法分析
3.1摩擦阻力的降低措施
对于摩擦阻力的降低，可以通过以下几种措施进行：第一，减小摩擦阻力系数。在矿井设计时要考虑到施工工艺对于井下巷道避免摩擦系数的影响，要尽量选择摩擦阻力系数较小的支护方式，例如钢带支护、锚杆支护等。施工时要尽量选择光面爆破技术，使爆破后的巷道壁面较为平整，从而减小摩擦系数。对于支架巷道，要确保支护质量，确保支架整齐一致。对于不设支架的巷道，则要注意将巷道的顶板以及底板修理平整，以最大程度降低摩擦阻力。第二，选用周界较小的井巷断面。在井巷断面面积相同的情况下，圆形的周长最小，梯形和矩形断面的周长最大，所以在设计矿井通风的时候，对于斜井、大巷等主要的井巷采用拱形断面，对于立井井筒一般选用圆形断面，对于次要巷道一般选择矩形或者梯形断面。第三，减少巷道长度。巷道长度与摩擦阻力的大小有直接的关系，长度越长的巷道，其摩擦阻力就越大，所以在进行矿井通风设计的时候，要在满足开拓开采的情况下，尽量缩短巷道长度，对废弃的采空区或者旧巷道则要及时封闭，同时要对生产矿井通风系统进行及时改造，选择相对合理的通风方式。第四，选择适中的井巷风量。这主要是由于摩擦阻力跟风量本身是成平方正比，所以在设计的时候，不能随意增大风量，各用风地点的风量在保证安全生产的前提下，要尽量减少风量。避免巷道内的风量过于集中，要尽可能地使矿井中的进风早分开，回风晚汇合。
3.2局部阻力的降低措施
局部阻力产生往往是由于局部阻力地点巷道断面变化引起风速的变化导致阻力的出现，所以实践中要降低局部阻力就需要改善局部阻力物的断面形态，减少风流流经阻力物所产生的冲击，减少风能的能量损失。具体措施有以下几种：第一，尽量减少局部阻力地点的数量。在井下要尽量减少使用直径较小的铁风桥，减少调节风窗的数量。第二，当连接不同断面的巷道时，要将连接的边缘做成斜线或者圆弧型。在巷道拐弯时，转角越小越好，拐弯的内侧可以做成圆弧型或者斜线型。巷道尽可能避免突然的汇合或者突然的分叉，这会造成风流流速的变化，会造成一定的局部阻力。
第三，减少井巷正面阻力物，及时清理巷道中的堆积物。采掘工作面所用材料要按照按需使用的原则，尽量控制堆积物的出现。巷道要做到无淤泥、无杂物、无片帮的存在，确保通风断面的通畅性。
参考文献
[1] 周升民.矿井通风阻力产生的原因及降低方法[J].现代矿业,2016,(6):208-209.
[2] 刘习山.矿井通风阻力产生的原因分析及降阻方法研究[J].科技风,2017,(19):62.
[3] 赵明才.矿井通风阻力降低措施研究[J].农家科技（下旬刊）,2015,(11):378-378.
[4] 范立明.浅谈矿井通风阻力产生的原因及降低方法[J].城市建设理论研究（电子版）,2015,5(28):2260-2261.
论文作者:李新雷
论文发表刊物:《科技新时代》2018年4期
论文发表时间:2018/7/2
标签：阻力论文; 矿井论文; 巷道论文; 断面论文; 局部论文; 摩擦论文; 风量论文; 《科技新时代》2018年4期论文;