自然風(fēng)壓的形成:
風(fēng)流從氣溫較低的井筒進(jìn)入礦井,從氣溫較高的井筒流出。不僅如此,在正在開鑿的立井井筒中,冬季風(fēng)流會沿井筒中心一帶進(jìn)入井下,而沿井壁流出井外;夏季風(fēng)流方向正好相反。這是由于空氣溫度與井筒圍巖溫度存在差異,空氣與圍巖進(jìn)行熱交換,造成進(jìn)風(fēng)井筒與回風(fēng)井筒、井筒中心一帶與井壁附近空氣存在溫度差。氣溫低處的空氣密度比氣溫高處的空氣密度大,使得不同地方的相同高度空氣柱重量不等,從而使風(fēng)流發(fā)生流動,形成了自然通風(fēng)現(xiàn)象。我們把這個空氣柱的重量差稱為自然風(fēng)壓。
自然風(fēng)壓的性質(zhì):
1.形成礦井自然風(fēng)壓的主要原因是礦井進(jìn)、出風(fēng)井兩側(cè)的空氣柱重量差。不論有無機(jī)械通風(fēng),只要礦井進(jìn)、出風(fēng)井兩側(cè)存在空氣柱重量差,就一定存在自然風(fēng)壓
2.礦井自然風(fēng)壓的大小和方向,取決于礦井進(jìn)、出風(fēng)兩側(cè)空氣柱的重量差的大小和方向。這個重量差,又受進(jìn)、出風(fēng)井兩側(cè)的空氣柱的密度和高度影響,而空氣柱的密度取決于大氣壓力、空氣溫度和濕度。由于自然風(fēng)壓受上述因素的影響,所以自然風(fēng)壓的大小和方向會隨季節(jié)變化,甚至?xí)円怪g也可能發(fā)生變化,單獨用自然風(fēng)壓通風(fēng)是不可靠的。因此《規(guī)程》規(guī)定,每一個生產(chǎn)礦井必須采用機(jī)械通風(fēng)。
3.礦井自然風(fēng)壓與井深成正比;礦井自然風(fēng)壓與空氣柱的密度成正比,因而與礦井空氣大氣壓力成正比,與溫度成反比。地面氣溫對自然風(fēng)壓的影響比較顯著。地面氣溫與礦區(qū)地形、開拓方式、井深以及是否機(jī)械通風(fēng)有關(guān)。一般來說,由于礦井出風(fēng)側(cè)氣溫常年變化不大,而淺井進(jìn)風(fēng)側(cè)氣溫受地面氣溫變化影響較大,深井進(jìn)風(fēng)流氣溫受地面氣溫變化的影響較小。所以礦井進(jìn)、出風(fēng)井井口的標(biāo)高差越大,礦井越淺,礦井自然風(fēng)壓受地面氣溫變化的影響也越大,一年之內(nèi)不但大小會變化,甚至方向也會發(fā)生變化;反之,深井自然風(fēng)壓一年之內(nèi)大小雖有變化,但一般沒有方向上的變化。
4.主要通風(fēng)機(jī)工作對自然風(fēng)壓的大小和方向也有一定的影響。因為礦井主通風(fēng)機(jī)的工作決定了礦井風(fēng)流的主要流向,風(fēng)流長期與圍巖進(jìn)行熱交換,在進(jìn)風(fēng)井周圍形成了冷卻帶,此時即使風(fēng)機(jī)停轉(zhuǎn)或通風(fēng)系統(tǒng)改變,進(jìn)、回風(fēng)井筒之間仍然會存在氣溫差,從而仍在一段時間之內(nèi)有自然風(fēng)壓起作用,有時甚至?xí)蓴_主要通風(fēng)機(jī)的正常工作,這在建井時期表現(xiàn)尤為明顯,需要引起注意。