矿井通风阻力测定
知识目标
1、能解释阻力测定原理、并能陈述压差计法、气压计法测定阻力的过程和步骤
能力目标
1、能组织实施矿井的通风阻力测定工作，并提交测定报告；
2、能绘制通风压能图。
矿井通风阻力测定工作是通风技术管理的重要内容之一，其目的在于检查通风阻力的分布是否合理，某些巷道或区段的阻力是否过大，为改善矿井通风系统，减少通风阻力，降低矿井通风机的电耗以及均压防灭火提供依据。此外，通过阻力测量，还可求出矿井各类巷道的风阻值和摩擦阻力系数值，以备通风技术管理和通风计算时使用。
通风阻力的测量方法常用的有两种，一为压差计测量法，二为气压计测量法。
通风阻力测定的基本内容及要求包括以下几个方面：
1．测算井巷风阻。井巷风阻是反映井巷通风特性的重要参数，很多通风问题都和这个参数有关。只要测定出各条井巷的通风阻力和该巷通过的风量，就可以计算出它们的风阻值。只要井巷断面和支护方式不变，测一次即可；如果发生了变化，则需要重测。测风阻时，要逐段进行，不能赶时间，力求一次测准。
2．测算摩擦阻力系数。断面形状和支护方式不同的井巷，其摩擦阻力系数也不同。只要测出各井巷的阻力、长度、净断面积和通过的风
量，代入公式即可计算出摩擦阻力系数。测摩擦阻力系数时，可以分
段、分时间进行测量，不必测量整个巷道的阻力，但测量精度要求高。
3．测算通风阻力的分布情况。为了掌握全矿井通风系统的阻力分布
情况，应沿着通风阻力大的路线测定各段通风阻力，了解整个风路上
通风阻力分布情况。也可分成若干小段，同时测定，这样既可以减少
测定阻力的误差，也可以节约时间。测量全矿井通风阻力时要求连续、快速
一、通风阻力测定的方法及步骤
（一）测定前的准备工作
1．仪表和人员的准备
2. 选择测量路线和测点
3．准备记录表格
（二）压差计法测量通风阻力
1．测量仪器
此种测量法一般是用单管倾斜压差计作为显示压差的仪器，传递
压力用内径4-6mm的胶皮管，接受压力的仪器用皮托管或静压管。
2．测量阻力原理
用单管倾斜压差计测量阻力的计算公式为：
（6-1)
式中 h阻——单管倾斜压差计的读数，mm；
K——单管倾斜压差计的校正系数；
△h动——两断面动压之差，Pa。当1断面的平均动压大于2
断面的平均动压时，为正值，反之，为负值。
上式同样适用于用其它压差计测量任意两测点的通风阻力。
3．井下测量步骤
1）井下测量时仪器的布置如图6-1
所示，将两个静压管用三角架设
于1点和2点，其尖部迎风，管轴和风向平行。用胶皮管将静压管与
压差计相连。
2）读取压差计的夜面读数L读和仪器校正系数K，记录于附表3-3
中。
3）与此同时，其他人员测量测点的风速、干湿球温度、大气压、巷
道断面尺寸及测点间距，分别记录于附表3-1、附表3-2和附表3-4
中。
4）当1、2两测点测完后，顺着风流方向将1测点的静压管移至测点
3，进行与上述相同的测量工作，如此继续循环进行，直到测完为止。
4．注意事项
1）在倾斜巷道内，不宜安设测点，始末两点尽量安设在上下水平巷
道内。
2）开始测量前，用小气筒将两根胶皮管内原有的空气换成测定地点
的空气。
3）测回采面压差时，仪器应安置在运输平巷或回风平巷内、不易被
运输干扰的地点，胶皮管沿工作面铺设。如果该工作面邻近有行人或
通风小眼，也可将胶皮管通过这些小眼铺设。
4）测定过程中，如果压差计出现异常现象，必须立即查明原因，排
除故障，重新测定。故障可能是：
(1)胶皮管因积水、污物进入或打折而堵塞；胶皮管被扎有小眼或破
裂。
(2)压差计漏气，测压管内或测压管与容器连接处有气泡。
(3)静压管放置在风流的涡流区内。
5）在主要运输巷和主要回风测定时，应尽可能增加两测点的长度，
以减少分段测定的积累误差和缩短测定时间
（三）气压计法测量通风阻力
用气压计测量通风阻力，最核心的问题就是如何测定测点的空气静
压，测量空气静压的仪器种类很多，目前在煤矿井下测定通风阻力使
用最多的是矿井通风综合参数检测仪。
1．测量阻力原理
根据能量方程，气压计法就是通过气压计测出测点间的绝对静压差，
再加上动压差和位压差，以计算通风阻力。
气压计测量通风阻力的方法有逐点测定法和双测点同时测定法。
1）逐点测定法
2）双测点同时测定法
它是用两台气压计（I、II号）同时放在1号测点定基点，然后
将I号仪器留在1号测点，将II号仪器带到2号测点，约定时间同
时读取两台仪器的读数后，再把I号仪器移到3测点，II号仪器留
在2测点不动，再同时读数。如此循环前进，直到测定完毕。此法因
为两个测点的静压值是同时读取的，所以不需要进行大气压变化的校
正，但是测定时比较麻烦。
用气压计法测定通风阻力主要以逐点测定法为主。
2．井下测量步骤
1）将两台仪器同放于基点处，将电源开关拨至“通”位置，等待15～
20min后，按“总清”键，记录基点绝对压力值。
2）按“差压”键，并将记忆开关拨于“记忆”位置，再将仪器的时
间对准。
3）将一台仪器留于基点处测量基点的大气压力变化情况，并每逢5
的倍数每隔5min记录一次。
4）另一台仪器沿着测量路线逐点测定各测点的压力，测定时将仪器
平放于测点底板上，每个测点读数三次，也是逢5的倍数每隔5min
记录一次。
5）测定时先测测点的相对压力，然后测巷道断面平均风速和断面尺
寸，最后测温度与湿度，分别记录于附表3-1至附表3-4中。如此逐
点进行，直到将测点测完为止。
（四）测定方法的选择
用压差计法测量通风阻力时，只测定压差计读数和动压差值，就可
以测量出该段通风阻力，不需要测算位压，数据整理比较简单，测量
的结果比较精确，一般不会返工，所以，在标定井巷风阻和计算摩擦
阻力系数时，多采用压差计法。但这种方法收放胶皮管的工作量很大，
费时较多，尤其是在回采工作面、井筒内或者行人困难井巷及特长距
离巷道，不宜采用此方法。
用气压计法测量通风阻力，不需要收放胶皮管和静压管，测定简单。
由于仪器有记忆功能（矿井通风综合参数检测仪），在井下用一台数
字气压计就可以将阻力测量的所有参数测出，省时省力，操作简单，
但位压很难准确测算，精度较差，故一般适用于无法收放胶皮管或大
范围测量矿井通风阻力分布的场合。
二、数据处理及可靠性检查
（一）测定数据的处理
资料计算与整理，是通风阻力测定中比较重要的一项工作，测定数据
的处理虽然较为繁琐，但要求细致、认真，稍有疏忽就会前功尽弃，
反复多次，甚至导致错误的结论，所以必须给予重视。
数据处理内容主要包括平均风速计算、空气密度计算、井巷风量计算、井巷相对静压和动压计算、井巷之间的通风阻力计算、全矿井通风阻
力计算、各井巷风阻和摩擦阻力系数计算以及矿井压能图的绘制等。 通风系统总阻力h总的计算
通风系统总阻力等于该系统从总进风口到总出风口间，沿任意一条风
流路线各测段通风阻力之和，即：
h总＝h阻1-2+ h阻2-3+ h阻3-4+ h阻（n-n+1） Pa； 将计算结果记入附表3-5和附表3-6中。
根据附表3-5和附表3-6中统计整理的数据，在方格纸上以巷道累计
长度为横坐标，分别以温度、湿度、风量和阻力为纵坐标，绘制温度、
湿度、风量和阻力曲线图，如图6-3。
压能图的纵坐标表示相对总压能的绝对值，横坐标表示节点的延展方向，图中右侧的三角形顶点表示通风机的风压。
二）测定结果可靠性检查
测点资料汇总以后，应对全系统或个别地段测定结果进行检查校验。 因为仪表精度、测定技巧的熟练程度等因素的影响，测定时总会发生这样或那样的误差。如果误差在允许范围以内，那么测定结果可以直接应用，如果误差较大应该查明原因进行重新测量。系统全面地分析各种误差的原因，比较困难，也没有必要，但是根据通风阻力测定的
目的和要求，在测定中有目的地进行一些校验测定，则是完全必要的。
1．风量的校验
换算成标准矿井空气状态下的风量，根据“在密度不变的情况下，流进汇点或闭合风路的风量，等于流出汇点或闭合风路的风量”的原则进行风量比较，其误差不应该超过所用风表的允许误差值。如果误差过大，则应分析查明原因，必要时进行局部或全部重新测定。
2．通风阻力的校验
根据闭合风路中，每一条风路的通风阻力累计值都应该相等的原则，如果已经测定了两条以上并联风路的通风阻力，就可以相互校验，其两者相差不应超过5%。假使测定时只需要测量一条路线，为了校验，也应尽可能再选择一条路线最短而又与之并联的风路，测量它的通风阻力以便校验。
测量全矿井系统总阻力时，最好利用通风机房内设置的压差计读数校验。通过压差计的读数及测定风机入风口的动压和矿井的自然风压，计算出全矿井的通风阻力，再与分段测量累计的全矿井总阻力相比较，其误差不应大于5%。
三、矿井通风阻力测定报告的编写
（一）矿井概况
（二）通风安全概况
（三）测量计划和步骤
1、测定方法
2、仪器准备
3、人员组织和任务分配
4、测点线路的选择
5、井下测量
（四）资料汇总与计算
计算的数据包括每一个测点的密度、风速、断面积、风量、动压、位压、静压、相对压力、两测点的通风阻力、最大阻力路线上的总阻力、井巷风阻、摩擦阻力系数等，并要有具体的计算过程，并将结果绘制成表。
（五）误差分析
1、通风机工况变化误差分析
2、测量仪器和测量技术误差分析。
3、测点布置合理性（主要分析小阻力段在风流变化地段）误差分析。
4、井巷标高和断面计算时的误差分析。
（六）绘制压力坡线图和压能图
参照第二章第四节压力坡线图的绘制方法，将通风阻力计算结果绘制成压力坡线图和压能图。
（七）测定结果分析
1、衡量矿井通风管理水平。
2、分析矿井通风系统存在问题，提出改进意见。
3、均压调节火区效果分析。
4、主要通风机的安全运行分析。
矿井通风阻力测定
知识目标
1、能解释阻力测定原理、并能陈述压差计法、气压计法测定阻力的过程和步骤
能力目标
1、能组织实施矿井的通风阻力测定工作，并提交测定报告；
2、能绘制通风压能图。
矿井通风阻力测定工作是通风技术管理的重要内容之一，其目的在于检查通风阻力的分布是否合理，某些巷道或区段的阻力是否过大，为改善矿井通风系统，减少通风阻力，降低矿井通风机的电耗以及均压防灭火提供依据。此外，通过阻力测量，还可求出矿井各类巷道的风阻值和摩擦阻力系数值，以备通风技术管理和通风计算时使用。
通风阻力的测量方法常用的有两种，一为压差计测量法，二为气压计测量法。
通风阻力测定的基本内容及要求包括以下几个方面：
1．测算井巷风阻。井巷风阻是反映井巷通风特性的重要参数，很多通风问题都和这个参数有关。只要测定出各条井巷的通风阻力和该巷通过的风量，就可以计算出它们的风阻值。只要井巷断面和支护方式不变，测一次即可；如果发生了变化，则需要重测。测风阻时，要逐段进行，不能赶时间，力求一次测准。
2．测算摩擦阻力系数。断面形状和支护方式不同的井巷，其摩擦阻力系数也不同。只要测出各井巷的阻力、长度、净断面积和通过的风
量，代入公式即可计算出摩擦阻力系数。测摩擦阻力系数时，可以分
段、分时间进行测量，不必测量整个巷道的阻力，但测量精度要求高。
3．测算通风阻力的分布情况。为了掌握全矿井通风系统的阻力分布
情况，应沿着通风阻力大的路线测定各段通风阻力，了解整个风路上
通风阻力分布情况。也可分成若干小段，同时测定，这样既可以减少
测定阻力的误差，也可以节约时间。测量全矿井通风阻力时要求连续、快速
一、通风阻力测定的方法及步骤
（一）测定前的准备工作
1．仪表和人员的准备
2. 选择测量路线和测点
3．准备记录表格
（二）压差计法测量通风阻力
1．测量仪器
此种测量法一般是用单管倾斜压差计作为显示压差的仪器，传递
压力用内径4-6mm的胶皮管，接受压力的仪器用皮托管或静压管。
2．测量阻力原理
用单管倾斜压差计测量阻力的计算公式为：
（6-1)
式中 h阻——单管倾斜压差计的读数，mm；
K——单管倾斜压差计的校正系数；
△h动——两断面动压之差，Pa。当1断面的平均动压大于2
断面的平均动压时，为正值，反之，为负值。
上式同样适用于用其它压差计测量任意两测点的通风阻力。
3．井下测量步骤
1）井下测量时仪器的布置如图6-1
所示，将两个静压管用三角架设
于1点和2点，其尖部迎风，管轴和风向平行。用胶皮管将静压管与
压差计相连。
2）读取压差计的夜面读数L读和仪器校正系数K，记录于附表3-3
中。
3）与此同时，其他人员测量测点的风速、干湿球温度、大气压、巷
道断面尺寸及测点间距，分别记录于附表3-1、附表3-2和附表3-4
中。
4）当1、2两测点测完后，顺着风流方向将1测点的静压管移至测点
3，进行与上述相同的测量工作，如此继续循环进行，直到测完为止。
4．注意事项
1）在倾斜巷道内，不宜安设测点，始末两点尽量安设在上下水平巷
道内。
2）开始测量前，用小气筒将两根胶皮管内原有的空气换成测定地点
的空气。
3）测回采面压差时，仪器应安置在运输平巷或回风平巷内、不易被
运输干扰的地点，胶皮管沿工作面铺设。如果该工作面邻近有行人或
通风小眼，也可将胶皮管通过这些小眼铺设。
4）测定过程中，如果压差计出现异常现象，必须立即查明原因，排
除故障，重新测定。故障可能是：
(1)胶皮管因积水、污物进入或打折而堵塞；胶皮管被扎有小眼或破
裂。
(2)压差计漏气，测压管内或测压管与容器连接处有气泡。
(3)静压管放置在风流的涡流区内。
5）在主要运输巷和主要回风测定时，应尽可能增加两测点的长度，
以减少分段测定的积累误差和缩短测定时间
（三）气压计法测量通风阻力
用气压计测量通风阻力，最核心的问题就是如何测定测点的空气静
压，测量空气静压的仪器种类很多，目前在煤矿井下测定通风阻力使
用最多的是矿井通风综合参数检测仪。
1．测量阻力原理
根据能量方程，气压计法就是通过气压计测出测点间的绝对静压差，
再加上动压差和位压差，以计算通风阻力。
气压计测量通风阻力的方法有逐点测定法和双测点同时测定法。
1）逐点测定法
2）双测点同时测定法
它是用两台气压计（I、II号）同时放在1号测点定基点，然后
将I号仪器留在1号测点，将II号仪器带到2号测点，约定时间同
时读取两台仪器的读数后，再把I号仪器移到3测点，II号仪器留
在2测点不动，再同时读数。如此循环前进，直到测定完毕。此法因
为两个测点的静压值是同时读取的，所以不需要进行大气压变化的校
正，但是测定时比较麻烦。
用气压计法测定通风阻力主要以逐点测定法为主。
2．井下测量步骤
1）将两台仪器同放于基点处，将电源开关拨至“通”位置，等待15～
20min后，按“总清”键，记录基点绝对压力值。
2）按“差压”键，并将记忆开关拨于“记忆”位置，再将仪器的时
间对准。
3）将一台仪器留于基点处测量基点的大气压力变化情况，并每逢5
的倍数每隔5min记录一次。
4）另一台仪器沿着测量路线逐点测定各测点的压力，测定时将仪器
平放于测点底板上，每个测点读数三次，也是逢5的倍数每隔5min
记录一次。
5）测定时先测测点的相对压力，然后测巷道断面平均风速和断面尺
寸，最后测温度与湿度，分别记录于附表3-1至附表3-4中。如此逐
点进行，直到将测点测完为止。
（四）测定方法的选择
用压差计法测量通风阻力时，只测定压差计读数和动压差值，就可
以测量出该段通风阻力，不需要测算位压，数据整理比较简单，测量
的结果比较精确，一般不会返工，所以，在标定井巷风阻和计算摩擦
阻力系数时，多采用压差计法。但这种方法收放胶皮管的工作量很大，
费时较多，尤其是在回采工作面、井筒内或者行人困难井巷及特长距
离巷道，不宜采用此方法。
用气压计法测量通风阻力，不需要收放胶皮管和静压管，测定简单。
由于仪器有记忆功能（矿井通风综合参数检测仪），在井下用一台数
字气压计就可以将阻力测量的所有参数测出，省时省力，操作简单，
但位压很难准确测算，精度较差，故一般适用于无法收放胶皮管或大
范围测量矿井通风阻力分布的场合。
二、数据处理及可靠性检查
（一）测定数据的处理
资料计算与整理，是通风阻力测定中比较重要的一项工作，测定数据
的处理虽然较为繁琐，但要求细致、认真，稍有疏忽就会前功尽弃，
反复多次，甚至导致错误的结论，所以必须给予重视。
数据处理内容主要包括平均风速计算、空气密度计算、井巷风量计算、井巷相对静压和动压计算、井巷之间的通风阻力计算、全矿井通风阻
力计算、各井巷风阻和摩擦阻力系数计算以及矿井压能图的绘制等。 通风系统总阻力h总的计算
通风系统总阻力等于该系统从总进风口到总出风口间，沿任意一条风
流路线各测段通风阻力之和，即：
h总＝h阻1-2+ h阻2-3+ h阻3-4+ h阻（n-n+1） Pa； 将计算结果记入附表3-5和附表3-6中。
根据附表3-5和附表3-6中统计整理的数据，在方格纸上以巷道累计
长度为横坐标，分别以温度、湿度、风量和阻力为纵坐标，绘制温度、
湿度、风量和阻力曲线图，如图6-3。
压能图的纵坐标表示相对总压能的绝对值，横坐标表示节点的延展方向，图中右侧的三角形顶点表示通风机的风压。
二）测定结果可靠性检查
测点资料汇总以后，应对全系统或个别地段测定结果进行检查校验。 因为仪表精度、测定技巧的熟练程度等因素的影响，测定时总会发生这样或那样的误差。如果误差在允许范围以内，那么测定结果可以直接应用，如果误差较大应该查明原因进行重新测量。系统全面地分析各种误差的原因，比较困难，也没有必要，但是根据通风阻力测定的
目的和要求，在测定中有目的地进行一些校验测定，则是完全必要的。
1．风量的校验
换算成标准矿井空气状态下的风量，根据“在密度不变的情况下，流进汇点或闭合风路的风量，等于流出汇点或闭合风路的风量”的原则进行风量比较，其误差不应该超过所用风表的允许误差值。如果误差过大，则应分析查明原因，必要时进行局部或全部重新测定。
2．通风阻力的校验
根据闭合风路中，每一条风路的通风阻力累计值都应该相等的原则，如果已经测定了两条以上并联风路的通风阻力，就可以相互校验，其两者相差不应超过5%。假使测定时只需要测量一条路线，为了校验，也应尽可能再选择一条路线最短而又与之并联的风路，测量它的通风阻力以便校验。
测量全矿井系统总阻力时，最好利用通风机房内设置的压差计读数校验。通过压差计的读数及测定风机入风口的动压和矿井的自然风压，计算出全矿井的通风阻力，再与分段测量累计的全矿井总阻力相比较，其误差不应大于5%。
三、矿井通风阻力测定报告的编写
（一）矿井概况
（二）通风安全概况
（三）测量计划和步骤
1、测定方法
2、仪器准备
3、人员组织和任务分配
4、测点线路的选择
5、井下测量
（四）资料汇总与计算
计算的数据包括每一个测点的密度、风速、断面积、风量、动压、位压、静压、相对压力、两测点的通风阻力、最大阻力路线上的总阻力、井巷风阻、摩擦阻力系数等，并要有具体的计算过程，并将结果绘制成表。
（五）误差分析
1、通风机工况变化误差分析
2、测量仪器和测量技术误差分析。
3、测点布置合理性（主要分析小阻力段在风流变化地段）误差分析。
4、井巷标高和断面计算时的误差分析。
（六）绘制压力坡线图和压能图
参照第二章第四节压力坡线图的绘制方法，将通风阻力计算结果绘制成压力坡线图和压能图。
（七）测定结果分析
1、衡量矿井通风管理水平。
2、分析矿井通风系统存在问题，提出改进意见。
3、均压调节火区效果分析。
4、主要通风机的安全运行分析。