《矿井通风,1
第十三章 矿井通风管理与监测
◆ 第一节 矿内 风速测量
◆ 第二节 矿内空气压力的测定
◆ 第三节 粉尘浓度检测仪器
◆ 第四节 漏风的测定
◆ 第五节 通风阻力的测定
◆ 第六节 矿山安全环境监测监控系统
《矿井通风,2
目前常用的风速测量仪器仪表有,机械式风表,数字风表 和超声波风速仪,热电式风速仪 和 皮托压差计 。
１,机械式 风表常用风表有 杯式风表 和 叶轮式风表 两种。杯式风表用于测定高风速 >10m/s。叶轮式风表用于测定中低风速，其又分用于测定中风速 0.5～ 10m/s的中速风表和低风速 0.1～ 0.5的低速风表。
《矿井通风,3
◆ 风表结构主要由叶轮、传动蜗轮、蜗杆、计数器、指针及回零杆、
离合闸板、护壳底座等构成。离合闸板 启动和停止指针转动的开关。回零装置，使指针返回到零刻度。
◆ 工作原理叶轮受风流动压作用后,产生旋转,经过钟表传动机构带动指针转动,指示出风流在一定时间内所流过的距离 。
风表测定风速时，必须在校正曲线上根据表速 N换算成实际风速 vs，每个风表都有它的校正曲线。
《矿井通风,4
2、数字风表叶轮式数字风表感受元件仍是叶轮，只是在叶轮上安装一些附件，根据光电、电感和干簧管等原理把物理量转变为电量，利用电子线路实现自动记录和检测数字化。
3、热球风速仪热球风速仪的测风原理是，一个被加热的物体置于风流中，其温度随风速大小和散热多少而变化，因此测量物体在风流中的温度便可测量风速。
《矿井通风,5
４、用皮托管与压差计测定测出断面上某点的动压值，然后再根据动压公式换算成测点的风速。
vi
i
Hv 2?
测点的布置和测算断面平均风速 。
m/s
《矿井通风,6
矿井中常用的测压仪器主要有 空盒气压计,精密气压计,压差计 以及与安全生产监测系统相配套的 压力传感器 。
一、空盒气压计主要是由感受压力的波纹真空膜盒１、
传动机构２、指针３及刻度盘组成。空气压力发生变化时，膜盒收缩或膨胀，产生轴向变形，通过拉杆和传动机构２使指针偏转，指示空气压力值。
其测压范围一般为 80～ 108kPa。
《矿井通风,7
二、精密数字气压计该仪器是一种便携式本质安全型气压计。它既可测定矿井的绝对压力，也可测定相对压力或压差。
仪器由气压探头组件、面板组件、电源和机壳、机箱等组成,
其工作原理框图如图。
《矿井通风,8
三、补偿式微压计它由小容器１、大容器２读数盘３，指针４、螺盖５、
反射镜６、水准器７、螺母８、胶管９和调平螺钉 10等组成。
《矿井通风,9
在无压差时，两容器液面处于同一水平面上。当压力作用在小容器上时，其液面下降。为了恢复其原液位，转动固定于丝杆上的读数盘，大容器沿丝杆上升。在小容器内装有光学设备，可在反射镜内看到水准器的尖端同它自己的像互相接触，从而由大容器液面新的平衡位置来确定大小容器所受到的压力差。
《矿井通风,10
四,水银气压计
《矿井通风,11
五、倾斜压差计由两个不同直径的管子互相连通组成，在其中装有酒精，细管倾角可调节。
粗管与细管面积比
F1/F2 = 200
当粗管液面下降 1mm时，细管液面将上升 200mm。
lKH
《矿井通风,12
六、皮托管与 U型压差计
《矿井通风,13
第三节 粉尘浓度检测仪器一、滤膜采样测尘仪器
1、测尘原理：测定时，抽取一定体积的含尘空气，将粉尘阻留在已知质量的滤膜上，由采样器采样后滤膜的增量来求出单位体积空气中粉尘的质量（ mg/m３ ）。然后，按下式计算粉尘质量浓度：
式中,C－粉尘质量浓度； m1－采样前的滤膜质量；
m2－采样后的滤膜质量； Q－采样器采样流量；
t－采样器采样时间，
《矿井通风,14
2、粉尘采样器由采样头（内装滤膜）、流量计（稳流电路）、抽气泵、
计时器（或可编制自动计时控制电路）和电源等组成。
粉尘采样器可分为呼吸性粉尘采样器和全（总）尘采样器。
呼吸性粉尘采样器与全尘采样器差别在于呼吸性粉尘采样器增设了一个前置预捕集器。
前置预捕集器用以捕集非呼吸性粉尘，能对危害人体的呼吸性粉尘和非呼吸性粉尘进行分离。
《矿井通风,15
《矿井通风,16
二、快速测尘仪（直读式测尘仪）
采用光电测尘原理，即滤膜集尘消光原理和光电效应来实现粉尘浓度测定的。合上电源开关，微电动机起动，带动气泵抽气，含尘气体经过采样孔，透过滤膜，粉尘被吸附在滤膜上。当采样气体达到规定时间时，延时开关自动关断，采样结束。
《矿井通风,17
第四节 漏风的测定一、利用风表或利用皮托管配合压差计测量漏风如图所示,AB段中间有风漏入。用风表分别测量 A,B断面的平均风速和断面积，并计算断面风量。计算 B,A断面的风量之差，即为漏入巷道内的漏风量。
也可以利用皮托管配合压差计测算出 A,B断面平均风速，
进而算出漏风量。
《矿井通风,18
二、利用示踪气体测定漏风测定原理：选择具有一定特性的气体做标志气体（示踪气体），利用风流和漏风做载气，在压能高的位置释放一定量的标志气体，在其可能出现的位置采样，通过气体分析，确定标志气体的流动轨迹和浓度，据此可计算出风量或漏风量。
《矿井通风,19
第五节 通风阻力测定一、测定线路选择如果测定目的是为了了解 通风系统的阻力分布,其测定路线必须选择通风系统的最大阻力路线。如果路线上有难以通过的巷道，可选择其并联分支进行测量。
如果测定目的是获得 摩擦阻力系数和分支风阻,则应选择不同支护形式、不同类型的典型巷道。除此之外，还应考虑选择风量较大、人员易于通过的井巷。测定的结果应能满足网络解算要求。
《矿井通风,20
二、通风阻力测定方法
1、压差计法用压差计法测定通风阻力的实质是测量风流两点间的势能差和动压差，计算出两测点间的通风阻力。
2、气压计法用气压计法测定通风阻力，是用精密气压计测出测点间的绝对静压差，再加上动压差和位能差，以计算出通风阻力。
《矿井通风,21
1,水平巷道在水平巷道中风流从断面 1流向断面 2,基准面选在巷道中心线,则 z1=z2=0
（ 1） 两断面面积相等
∵ s1=s2 v1=v2
近似将 ρ 1=ρ 2
022 2
2
2
2
1 vv则：
又,ρ m1gz1 -ρ m2gz2 =0
则通风阻力为：
h1-2 = p1- p2 =Hs
《矿井通风,22
上式表明,在断面不等的水平巷道,通风阻力等于两断面间的全压差 。 即静压差与动差之和 。
只要测出 1,2两断面的静压差 p1=p2和 v1,v2以及 ρ 1,ρ 2，
就可根据上式计算出这段巷道的通风阻力。
2
2
21
2
12121
22)(
vvpph
（ 2）两断面不相等
《矿井通风,23
2,倾斜或垂直巷道
（ 1） 断面相等的倾斜或垂直巷道风流由断面 1流向断面 2时,
∵ s1=s2,v1=v2
又认为 ρ 1=ρ 2，
022 222121 vv
则：
由能量方程得：
h1-2 =（ p1-p2） +（ ρ m1gz1-ρ m2gz2 ）
上式表明，在断面相等的倾斜或垂直巷道中，通风阻力等于两静压差与位压差之和。
《矿井通风,24
用气压计测定时,只要测出两断面的绝对静压 p1 和 p2。 ρm1
和 ρm2 及两断面的高差,根据上式即可得出巷道的通风阻力 。
用压差计测定,计算工作更为简便 。
压差计上的示度 Δp,即为井巷的通风阻力 。
h1-2 =Δp
《矿井通风,25
（ 2） 断面不等 的倾斜或垂直巷道必须测定两断面的风速 v1,v2和 ρ 1,ρ 2,然后按下式计算出井巷的通风阻力 。
式中 Δp— 压差计上的示度值,Pa。
)22( 2
2
2
1
2
1
21
vvph
《矿井通风,26
第六节 矿山安全环境监测监控系统环境监测系统用于监测采掘工作面、采区主要进回风道、
机电硐室和风硐等主要工作场所的 甲烷,一氧化碳,二氧化碳,
氧气,温度,风速,压力,通风设施,粉尘,烟雾 等环境参数，
以及 风机开关,风门开关,风筒开启,生产设备 等运行状态监测和监控。
《矿井通风,27
监测系统的结构如图所示，由地面中心站、井下分站、传感器和传输系统组成。
地面中心站有传输接口装置（调制解调器）、若干台计算机、电源、数据处理与系统运行软件、信息的存贮、打印、
显示等装置组成。
第十三章 矿井通风管理与监测
◆ 第一节 矿内 风速测量
◆ 第二节 矿内空气压力的测定
◆ 第三节 粉尘浓度检测仪器
◆ 第四节 漏风的测定
◆ 第五节 通风阻力的测定
◆ 第六节 矿山安全环境监测监控系统
《矿井通风,2
目前常用的风速测量仪器仪表有,机械式风表,数字风表 和超声波风速仪,热电式风速仪 和 皮托压差计 。
１,机械式 风表常用风表有 杯式风表 和 叶轮式风表 两种。杯式风表用于测定高风速 >10m/s。叶轮式风表用于测定中低风速，其又分用于测定中风速 0.5～ 10m/s的中速风表和低风速 0.1～ 0.5的低速风表。
《矿井通风,3
◆ 风表结构主要由叶轮、传动蜗轮、蜗杆、计数器、指针及回零杆、
离合闸板、护壳底座等构成。离合闸板 启动和停止指针转动的开关。回零装置，使指针返回到零刻度。
◆ 工作原理叶轮受风流动压作用后,产生旋转,经过钟表传动机构带动指针转动,指示出风流在一定时间内所流过的距离 。
风表测定风速时，必须在校正曲线上根据表速 N换算成实际风速 vs，每个风表都有它的校正曲线。
《矿井通风,4
2、数字风表叶轮式数字风表感受元件仍是叶轮，只是在叶轮上安装一些附件，根据光电、电感和干簧管等原理把物理量转变为电量，利用电子线路实现自动记录和检测数字化。
3、热球风速仪热球风速仪的测风原理是，一个被加热的物体置于风流中，其温度随风速大小和散热多少而变化，因此测量物体在风流中的温度便可测量风速。
《矿井通风,5
４、用皮托管与压差计测定测出断面上某点的动压值，然后再根据动压公式换算成测点的风速。
vi
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Hv 2?
测点的布置和测算断面平均风速 。
m/s
《矿井通风,6
矿井中常用的测压仪器主要有 空盒气压计,精密气压计,压差计 以及与安全生产监测系统相配套的 压力传感器 。
一、空盒气压计主要是由感受压力的波纹真空膜盒１、
传动机构２、指针３及刻度盘组成。空气压力发生变化时，膜盒收缩或膨胀，产生轴向变形，通过拉杆和传动机构２使指针偏转，指示空气压力值。
其测压范围一般为 80～ 108kPa。
《矿井通风,7
二、精密数字气压计该仪器是一种便携式本质安全型气压计。它既可测定矿井的绝对压力，也可测定相对压力或压差。
仪器由气压探头组件、面板组件、电源和机壳、机箱等组成,
其工作原理框图如图。
《矿井通风,8
三、补偿式微压计它由小容器１、大容器２读数盘３，指针４、螺盖５、
反射镜６、水准器７、螺母８、胶管９和调平螺钉 10等组成。
《矿井通风,9
在无压差时，两容器液面处于同一水平面上。当压力作用在小容器上时，其液面下降。为了恢复其原液位，转动固定于丝杆上的读数盘，大容器沿丝杆上升。在小容器内装有光学设备，可在反射镜内看到水准器的尖端同它自己的像互相接触，从而由大容器液面新的平衡位置来确定大小容器所受到的压力差。
《矿井通风,10
四,水银气压计
《矿井通风,11
五、倾斜压差计由两个不同直径的管子互相连通组成，在其中装有酒精，细管倾角可调节。
粗管与细管面积比
F1/F2 = 200
当粗管液面下降 1mm时，细管液面将上升 200mm。
lKH
《矿井通风,12
六、皮托管与 U型压差计
《矿井通风,13
第三节 粉尘浓度检测仪器一、滤膜采样测尘仪器
1、测尘原理：测定时，抽取一定体积的含尘空气，将粉尘阻留在已知质量的滤膜上，由采样器采样后滤膜的增量来求出单位体积空气中粉尘的质量（ mg/m３ ）。然后，按下式计算粉尘质量浓度：
式中,C－粉尘质量浓度； m1－采样前的滤膜质量；
m2－采样后的滤膜质量； Q－采样器采样流量；
t－采样器采样时间，
《矿井通风,14
2、粉尘采样器由采样头（内装滤膜）、流量计（稳流电路）、抽气泵、
计时器（或可编制自动计时控制电路）和电源等组成。
粉尘采样器可分为呼吸性粉尘采样器和全（总）尘采样器。
呼吸性粉尘采样器与全尘采样器差别在于呼吸性粉尘采样器增设了一个前置预捕集器。
前置预捕集器用以捕集非呼吸性粉尘，能对危害人体的呼吸性粉尘和非呼吸性粉尘进行分离。
《矿井通风,15
《矿井通风,16
二、快速测尘仪（直读式测尘仪）
采用光电测尘原理，即滤膜集尘消光原理和光电效应来实现粉尘浓度测定的。合上电源开关，微电动机起动，带动气泵抽气，含尘气体经过采样孔，透过滤膜，粉尘被吸附在滤膜上。当采样气体达到规定时间时，延时开关自动关断，采样结束。
《矿井通风,17
第四节 漏风的测定一、利用风表或利用皮托管配合压差计测量漏风如图所示,AB段中间有风漏入。用风表分别测量 A,B断面的平均风速和断面积，并计算断面风量。计算 B,A断面的风量之差，即为漏入巷道内的漏风量。
也可以利用皮托管配合压差计测算出 A,B断面平均风速，
进而算出漏风量。
《矿井通风,18
二、利用示踪气体测定漏风测定原理：选择具有一定特性的气体做标志气体（示踪气体），利用风流和漏风做载气，在压能高的位置释放一定量的标志气体，在其可能出现的位置采样，通过气体分析，确定标志气体的流动轨迹和浓度，据此可计算出风量或漏风量。
《矿井通风,19
第五节 通风阻力测定一、测定线路选择如果测定目的是为了了解 通风系统的阻力分布,其测定路线必须选择通风系统的最大阻力路线。如果路线上有难以通过的巷道，可选择其并联分支进行测量。
如果测定目的是获得 摩擦阻力系数和分支风阻,则应选择不同支护形式、不同类型的典型巷道。除此之外，还应考虑选择风量较大、人员易于通过的井巷。测定的结果应能满足网络解算要求。
《矿井通风,20
二、通风阻力测定方法
1、压差计法用压差计法测定通风阻力的实质是测量风流两点间的势能差和动压差，计算出两测点间的通风阻力。
2、气压计法用气压计法测定通风阻力，是用精密气压计测出测点间的绝对静压差，再加上动压差和位能差，以计算出通风阻力。
《矿井通风,21
1,水平巷道在水平巷道中风流从断面 1流向断面 2,基准面选在巷道中心线,则 z1=z2=0
（ 1） 两断面面积相等
∵ s1=s2 v1=v2
近似将 ρ 1=ρ 2
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1 vv则：
又,ρ m1gz1 -ρ m2gz2 =0
则通风阻力为：
h1-2 = p1- p2 =Hs
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上式表明,在断面不等的水平巷道,通风阻力等于两断面间的全压差 。 即静压差与动差之和 。
只要测出 1,2两断面的静压差 p1=p2和 v1,v2以及 ρ 1,ρ 2，
就可根据上式计算出这段巷道的通风阻力。
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（ 2）两断面不相等
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2,倾斜或垂直巷道
（ 1） 断面相等的倾斜或垂直巷道风流由断面 1流向断面 2时,
∵ s1=s2,v1=v2
又认为 ρ 1=ρ 2，
022 222121 vv
则：
由能量方程得：
h1-2 =（ p1-p2） +（ ρ m1gz1-ρ m2gz2 ）
上式表明，在断面相等的倾斜或垂直巷道中，通风阻力等于两静压差与位压差之和。
《矿井通风,24
用气压计测定时,只要测出两断面的绝对静压 p1 和 p2。 ρm1
和 ρm2 及两断面的高差,根据上式即可得出巷道的通风阻力 。
用压差计测定,计算工作更为简便 。
压差计上的示度 Δp,即为井巷的通风阻力 。
h1-2 =Δp
《矿井通风,25
（ 2） 断面不等 的倾斜或垂直巷道必须测定两断面的风速 v1,v2和 ρ 1,ρ 2,然后按下式计算出井巷的通风阻力 。
式中 Δp— 压差计上的示度值,Pa。
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第六节 矿山安全环境监测监控系统环境监测系统用于监测采掘工作面、采区主要进回风道、
机电硐室和风硐等主要工作场所的 甲烷,一氧化碳,二氧化碳,
氧气,温度,风速,压力,通风设施,粉尘,烟雾 等环境参数，
以及 风机开关,风门开关,风筒开启,生产设备 等运行状态监测和监控。
《矿井通风,27
监测系统的结构如图所示，由地面中心站、井下分站、传感器和传输系统组成。
地面中心站有传输接口装置（调制解调器）、若干台计算机、电源、数据处理与系统运行软件、信息的存贮、打印、
显示等装置组成。
