阻力影响因素范文

阻力影响因素范文（精选8篇）

阻力影响因素 第1篇

浆体在管道内流动,内部流层之间的相对运动以及外部与管道内壁的摩擦都会产生压力的损失,造成能量的减少。对于管道运输阻力的研究应从影响因素下手,在掌握了影响因素效果之后便可以找到更加经济、合理的运输条件,造福于管道输送业。本文探讨了浆体的管道运输阻力的影响因素。分析认为,管道输送浆体阻力的影响因素大致可分为4大类,即:物料特性、浆体特性、管道特性、流动特性。这里浆体主要指固液两相流,包括:污水、粉煤灰、石油等。

1物料特性

流体类型的不同会使管道输送的影响因素发生变化。例如污水中固体颗粒微小,在运输过程中对阻力的影响不大。但像粉煤灰、泥沙等浆体中的固体颗粒对输送阻力有一定影响。

1.1颗粒粒径

粒径对管阻的影响主要体现在液体中的浮重大小,即压力做功维持颗粒在液体中的悬浮,继而影响到了阻力。在工程中为计算方便,常用以下参数描述颗粒粒径:

中值粒径—级配曲线中50%为小粒径, 以d50表示;

平均粒径—一般在d60~d65左右,比中值粒径大;

上限粒径— 一般为d90或d95。

颗粒粒径越大,维持悬浮所需要的能量也就越大,管道的阻力损失也就越大,越不利于水利输送。对于粒径因素的影响目前无法得出确切的判断。

1.2颗粒密度

密度的影响与粒径相同,主要体现在颗粒在液体中浮重的大小。Durand等人进行了实验。实验分别采用密度大于水和密度小于水的物质,得出带颗粒液体阻力损失fm与清水的阻力损失fw之间的关系如下:

式中:M—以质量表示的两相流流量;

fm—浆体阻力损失;

fw—清水阻力损失。

当固体颗粒比水重时, 随着固体密度的增大,阻力损失越来越大;当固体颗粒比水轻时,随着固体密度的减小,阻力损失也越来越大。

1.3颗粒形状

目前就颗粒形状对管道阻力的影响还没有足够的证据证明。但颗粒形状对沉降速度有很大影响,沉速越大,所需输送流速越大,阻力损失越大。为了表示不规则形状固体物料对管道输送阻力的影响,引入形状系数Φ:

式中:Spb—圆球体的表面积;

Sfb—颗粒的表面积。

与其他因素相比较,颗粒形状对管道阻力损失的影响是次一级的。

1.4颗粒级配

两相流中的固体物质通常是由粗细不均匀的颗粒组成,所以存在颗粒级配问题。颗粒级配反映了群体颗粒的大小分布,常用粒径频率分布曲线来表示[2]:

式中:P—小于某粒径的重量百分数;

di—某级粒径大小;

△pi—某级粒径在总重量中所占百分数。研究表明,颗粒级配对管道阻力损失有显著地

影响[3]。当颗粒级配较细,组成的不均匀性加大时,阻力损失有明显减小的趋势。

2浆体特性

2.1浓度

浆体浓度可分别用体积浓度和重量浓度来表示。体积浓度:

重量浓度:

Cw=Gs Gm=γs Vsγm Vm(5)

浓度可理解为液体中所含固体的质量分数。浓度的增加, 使单位体积内固体得质量分数增加,导致浆体粘度增加,一方面会使颗粒间相互作用的程度加剧,另一方面使得水流流动能量中用于支持颗粒悬浮的能耗也增大,从而导致管道水头损失增加[4]。当浆体浓度过高时,浆体更易形成絮凝状态的网状结构,使浆体粘性和初始切应力急剧增大,从而管道输送摩擦阻力损失也相应增大。浓度对浆体的流动状态有一定影响,对两相流而言,低浓度时为牛顿流体,随着浓度的增加,流体过渡为非牛顿流体,这对浆体的研究具有一定影响。例如灰浆,在低浓度时为牛顿体,高浓度时为宾汉体。

2.2粘度

粘度的影响可以使一些非沉降性工业浆体如矿浆、泥浆等流体出现非牛顿流体的性质。常用的流变模型有牛顿流体和非牛顿流体。

牛顿流体:

式中:μ— 动力粘度系数,Pa·s。

非牛顿流体:

1.塑性流体:

式中:τB—屈服应力,Pa;

η—塑性粘度,Pa·s。

2.拟塑性流体:

式中: k—稠度系数,N·;

n—流变指数。

3.膨胀流体:

式中:k—稠度系数,N·sn/m2;

n—流变指数。

浆体的粘度是影响管道输送的重要因素。以往的很多研究多是局限在浓度和温度上,例如张鹏[5]通过实验推导出粘度与浓度、温度的关系式,董玉婧[6]实验得出给水厂浓缩污泥的粘度与浓度之间成指数规律,随温度的升高而降低。粘度的确定能进一步反映出浆体流动性的好坏,直接影响管道中浆体的输送阻力。

颗粒组成很细的浆体(最大固体颗粒d<0.20.3mm)粘度越高 ,浆体流动 性越差 ,管道输送 阻力越大。粘度对于含粗颗粒物料的流体来说,粘度影响较小。

2.3温度

温度对管道输送阻力的影响是通过对粘度的影响来体现的。一般情况下,温度越高,浆体的粘度越小,管道的阻力损失也就越小。但目前尚无足够的实验数据证明。

3管道条件

3.1粗糙度

当流动处于水力粗糙状态时,管壁粗糙度对流动阻力损失显现,粗糙度越大,阻力损失越大。在实际工程中应根据预算、长度、流体性质等因素选择合适材料的管道。例如,钢管粗糙当量为0.046,镀锌钢管当量粗糙度为0.15,新氯乙烯管当量粗糙度为0~0.002。白晓宁的研究指出,粗糙度除了与管材有关外,还与输送物料的粒径有关;前苏联学者Γ.H.Poep给出了绝 对粗糙度 ε与物料 加权平均 粒径d的计算关 系[1]; 前苏联学 者柯别尔 尼克等人[7]以直径为510 mm和700 mm水力输沙和尾砂的钢管所作的研究表明,对于新管的使用需有一段的调试期。管壁粗糙度对阻力损失的影响很小,在Re不高的情况下,可以近似认为i与ε无关[8,9]。

3.2管径

在管道运输过程中,管径也是一个至关重要的影响因素。大管径可以在单位时间内输送更多的流体,但也受到环境、重量等因素的限制。诸多试验表明,在一定条件下,管道阻力损失与管径成反比,管径越小,阻力损失越大。因为管径越小,浆体流动时与边壁互相作用而产生的漩涡程度及紊动的强度都会增加,阻力损失因而增大。

3.3倾角

倾角对清水的流动没有水头损失的影响,对于固液两相流来水倾角的影响目前存在一些争议。

Worster[10]认为倾斜管道阻力损失是垂直管道和水平管道阻力损失的向量和:

Kao[11]认为+θ和-θ对水头损失的影响是截然不同的。

随着倾角的增加,阻力损失系数先有增加趋势然后减少。因流速等因素的不同,倾角值出现的最大值也不同。因为两相流中的颗粒在运动中要克服重力做功, 同时与管道内壁摩擦也会有能量的损失,所以阻力损失会相应的增加,反之阻力也相应的减少。

4流速

管道输送阻力与流速有直接的关系,同时也比较复杂。流型、管径、管材的不同都会影响流速的变化规律。当流速较小时,流体处于层流状态,易发生颗粒的沉积,堵塞管道;当流速较大时,浆体处于紊流状态,但管道阻力随之上升。于是需要选择一个最佳的流速,此时能耗较低、输率较高。目前,对于临界流速的定义不尽相同,但一般认为是使管道处于无沉积的悬浮工作状态的流速。

此外,还有一些国内外学者如Kazanskij[14]、Shah[15]、Wasp[16]、Shook[17]、王可钦[18]、李培芳[14]、丁宏达[20]等人提出了经验或半经验公式。但在实际应用中应注意各个公式使用条件。临界流速对管道输送具有非常重要的意义, 但目前对临界流速的研究还较少,有待学者们的更多研究发现。

5结论

(1)浆体相比 较于清水 要复杂得 多 ,各种因素对浆体输送过程的影响不尽相同。 各个因素在管道输送过程中的影响也不是单一的,他们是相互制约相互影响着的,应全面考虑输送过程中的影响效果。

(2)在诸多影响因素中临界流速、管道倾角、温度、颗粒粒径等对浆体管道输送的影响还有待更多学者的进一步研究。现有研究过于单一化,应更多元化地分析研究这些影响因素。

阻力影响因素 第2篇

大气阻力摄动对卫星编队飞行队形的影响分析

为了分析大气阻力摄动对卫星编队队形的影响,利用相对轨道根数法推导了包含大气阻力摄动的卫星编队相对运动的状态转移方程.仿真结果表明当几何形状和质量不同的两颗卫星在低轨道做编队飞行时,大气阻力摄动对编队队形的影响很大而不能忽略;当主卫星的半长轴相等时,主卫星轨道的`偏心率越大编队飞行受大气阻力摄动的影响也越大;大气阻力摄动主要影响编队飞行迹向相对距离.

作 者：吴宝林 曹喜滨 Wu Baolin Cao Xibing  作者单位：哈尔滨工业大学卫星技术研究所,哈尔滨,150001 刊 名：航天控制  ISTIC PKU英文刊名：AEROSPACE CONTROL 年，卷(期)：2006 24(1) 分类号：V412.4 关键词：大气阻力摄动   卫星编队飞行   相对轨道根数   状态转移方程  

袋除尘器阻力的影响因素分析 第3篇

1 袋除尘器阻力的构成

袋除尘器在正常运行情况下, 新滤料时系统阻力在1 200Pa左右, 运行一段时间后, 除尘阻力有所上升并趋于稳定, 大约在1 500Pa左右, 个别瞬时会有所偏高, 但最高不要超过2 000Pa[1], 如果高于这个值, 既影响滤袋的使用寿命, 又增加风机运行能耗, 甚至还会造成设备不能正常运转。

对于传统结构的袋除尘器, 其阻力ΔP主要由结构阻力ΔPg和过滤阻力ΔPL两部分组成, 过滤阻力又分为洁净滤料阻力ΔPq、滤料中粉尘残留阻力ΔPc和堆积粉尘阻力ΔPd三部分, 即:ΔP=ΔPg+ΔPL, ΔPL=ΔPq+ΔPc+ΔPd, 阻力分布见表1 (该表为电力、冶金行业参数, 水泥生产企业可以此做参考) 。

2 袋除尘器阻力的影响因素分析

2.1 结构设计

结构设计包括进出风道截面尺寸、均风装置以及锁风、检修门密封和设备保温等。设计中, 风道截面风速一般采用公式v=Q/ (3 600S) 计算。式中:v为进出风道截面风速, m/s;Q为袋除尘器处理风量 (工况) , m3h;S为风道、进出风口的截面面积, m2。

进口阀门风速在不超过标准值前提下以不积灰为原则, 实际应用表明, 进出风道截面和气体流通截面风速标准应<15m/s, 以10m/s左右为佳。出口风速对机械阻力的影响较大, Fuller公司要求13~15m/s, 河南中材环保有限公司一般控制在10m/s以下, 8m/s左右最为合适。

系统漏风会引起设备运行阻力偏高, 其中人孔门、检查门和阀门等多为漏风点[2]。设计时, 应采用恰当的密封形式、选择合理的密封材料, 以保证设备气密, 降低漏风率。除尘器常规漏风率应控制在5%以下, 最好在3%左右 (煤磨袋除尘器漏风率须控制在3%以下) 。设计袋除尘器时, 漏风率以遵循表2为宜。

2.2 粉尘特性

粉尘特性对袋除尘器阻力的影响主要是粉尘浓度、粉尘粒度和粉尘湿度。

1) 粉尘浓度是指粉尘和气体的混合比率。粉尘浓度过高时, 颗粒之间碰撞的几率增大, 使得颗粒快速黏附在一起, 这对除尘器的效率和阻力有一定的影响。随着粉尘浓度的增加, 在同一过滤面积上的压力损失也随之增加, 这种情况通常采用提高清灰频率来保证设备正常运转, 但这往往也缩短了滤袋自身的寿命, 使滤料失效, 反过来更加剧阻力增加。因此, 在进风口处加分布板和导流板, 增设预收尘装置, 可以有效减小除尘器滤袋负荷, 降低设备阻力。

2) 粉尘粒度是指粉尘颗粒的大小, 对袋除尘器的影响主要表现在压力损失和设备磨损上, 粉尘粒径越细小, 越容易穿入滤料堵塞滤层, 降低滤料透气性, 增大运行阻力。因此, 对于细颗粒粉尘, 应选用具有表面涂层或覆膜的滤料, 以减少细小粉尘穿入滤料。

3) 粉尘湿度亦即粉尘的含水量, 通常以含尘气体的相对湿度来界定含水量的多少, 相对湿度在30%以下为干燥气体, 在30%~80%之间为一般状态, 超过80%即为高湿气体。对于高湿含尘气体, 又处于高温状态时 (特别是气体中含有SO3) , 它在喷吹过程中遇冷极易结露, 粉尘黏滞, 堵塞滤袋, 这样不仅除尘效率降低、设备阻力增加, 而且还腐蚀设备壳体[3]。因此, 遇粉尘湿度大的气体, 应选用表面光滑的滤料, 即覆膜或者有涂层滤料, 另外, 还要做好设备自身保温和检修门的防漏风措施。

2.3 过滤风速

过滤风速是指气体穿过滤袋的平均速度, 是袋除尘器重要的技术参数, 也是阻力产生的主要因素之一。除尘器阻力与过滤风速的关系见图1, 可以看出, 随着过滤风速的增大, 阻力呈上升趋势, 当阻力达到设定值时, 就需要清灰。清灰时, 阻力降不到规定值, 说明清灰不彻底, 此时如果继续过滤, 阻力会急剧上升[4], 粉尘负荷与阻力的定性关系见图2。

由此, 对于袋除尘器, 需要匹配合理的过滤风速来降低除尘器阻力。应根据设备应用的具体场合和清灰方式、滤布材质、粉尘特性选择具体的过滤风速, 过滤风速的计算公式为v=Q/ (60A) , 式中:v为过滤速度 (表观过滤风速) , m/min;Q为除尘器处理气体量, m3/h;A为除尘器滤料的过滤面积, m2。依据生产实际和经验, 河南中材环保有限公司推荐水泥行业的过滤风速见表3和表4。

/ (m/min)

在水泥行业中, 具体操作为:针对湿度小、黏性相对小的粉尘, 采用的过滤风速一般为0.8~1.0m/min;对于湿度大、黏性较大的粉尘, 若采用反吹风袋除尘器, 过滤风速一般控制在0.3~0.5m/min, 若采用长袋脉冲袋除尘器, 过滤风速控制在0.7~0.9m/min;对于浓度大、颗粒小、易燃易爆粉尘, 过滤风速一般控制在0.6~0.8m/min;对于颗粒小、浓度高, 又具有一定黏性的粉尘, 过滤风速一般控制在0.7~0.9m/min[3]。

另外, 除尘风机压力过高也会引起过滤风速偏大, 从而造成气流通过滤袋的阻力升高[5]。遇此种情况, 应通过液力耦合器适当调整风机转速。

2.4 滤袋特性

一般情况下, 洁净滤料的透气性好, 阻力小。在实际工作中, 阻力小的滤袋孔隙相对较大, 粉尘易穿透, 除尘效率较低。所以, 在选择滤袋时, 排放要求是很注重的要素, 除了要降低阻力、孔隙不易堵塞, 更重要的还要达到排放指标, 延长使用寿命。对于水泥行业, 采用覆膜滤料和超细纤维高密面层滤料, 可显著降低滤料残留阻力和粉尘厚度。

2.5 清灰效果

滤袋表面粉尘层对袋除尘器的运行阻力有很大影响, 因而清灰效果尤其重要。影响清灰效果的因素很多, 如喷吹压力、清灰周期、滤袋长度及滤袋与滤袋的间距等。从降低除尘器运行阻力角度讲, 滤袋表面始终处于清洁状态时的阻力最小, 一般采用频繁对滤袋进行喷吹清灰, 但这样是以牺牲滤袋的使用寿命为代价的。所以在实际操作过程中, 需要根据烟气中粉尘的浓度大小和黏稠性, 灵活掌握喷吹清灰频次, 使得滤袋经脉冲阀喷吹后, 既能清除干净, 又能保证使用寿命。

2.6 电气控制

对除尘器而言, 与其配套的电气部分不合理以及工作不正常, 也是阻力偏高的原因。电气部分主要包括电气控制装置和气动元件。电气控制主要考虑的是清灰顺序、脉冲宽度、喷吹间隔、喷吹压力、离线和在线清灰形式等;气动元件主要是脉冲阀和进出气阀门气缸的选择等。

1) 清灰顺序取决于除尘器气路结构, 一般采用逐室清灰。对于一个袋室, 建议脉冲阀采用间隔喷吹, 这样, 即使阀与阀喷吹时间间隔很短, 气包也能快速对脉冲阀补气, 保证滤袋清灰干净, 减少粉尘阻力。

2) 清灰周期主要取决于脉冲宽度和喷吹间隔时间。脉冲宽度 (即脉冲阀从开启到关闭的时间) 若太短, 喷吹气量不足, 滤袋表层吸附的灰尘不能清除干净, 造成滤袋阻力升高;若太长, 除了喷入更多正压气体, 提高设备运行阻力外, 对清灰几乎不产生任何积极影响。喷吹间隔若短, 滤袋表面形不成粉尘层, 达不到喷吹条件即开始清灰, 粉尘不成片状便开始下落, 易二次扬尘, 影响清灰效果进而影响设备阻力, 这样清灰周期变短, 同时也影响了脉冲阀和滤袋寿命。所以设计除尘器时, 要求脉冲宽度、喷吹间隔可调, 根据入口粉尘浓度、滤袋材质、粉尘特性, 来决定清灰周期, 具体时间设定见表5。

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3) 除尘器喷吹压力分为高压和低压两种, 高压应在0.5MPa以上, 而低压一般在0.2~0.4MPa。由于很多用户很难保证0.5MPa以上的压缩气源, 因而低压脉冲更受欢迎。对于一台除尘器而言, 没有足够的喷吹压力和能量, 就不能彻底清除滤袋表面的粉尘层, 容易使滤袋表层粉尘阻力升高。但喷吹压力也不宜过大, 否则滤袋就会破损, 缩短使用寿命, 影响排放。喷吹压力要根据粉尘的浓度合理调整, 一般应控制在0.2~0.4MPa。

4) 除尘器清灰方式分为离线清灰和在线清灰。区别主要在于有无出气阀门。若有出气阀门, 清灰时出气阀门关闭即为离线清灰;若无出气阀门, 清灰和过滤同时进行即为在线清灰, 这种形式易使清下的部分细小灰尘再次被吸附到滤袋上。现在欧美发达国家的袋除尘技术都主张在线清灰[6], 因为在线清灰可以更有效地利用全过滤面积, 没有离线清灰阀门, 机械阻力低, 节省能源消耗和维护费用。

5) 除尘器气动元件对阻力的影响主要在脉冲阀和进出气阀门气缸上。首先脉冲阀, 若脉冲阀膜片老化、磨损就会造成正常脉冲周期喷吹后不能及时停止, 压缩空气大量流失, 气包压力不足, 后续其他脉冲阀不能正常喷吹, 清灰效果欠佳;若控制脉冲阀的电磁阀不工作, 将会导致整个单元内的脉冲阀不动作, 袋室阻力迅速升高;若控制脉冲阀的电磁阀长时间得电不断开, 脉冲阀就会长时间喷吹, 气源压力降低, 使压缩空气起不到清灰的作用, 同时会造成气包甚至整个储气罐压缩空气流失, 从而影响其他脉冲阀的清灰动作。其次是出气口阀故障, 出气口阀由阀板和气缸组成, 若阀板密封不严, 阀板漏风会使袋室处于清灰状态时仍有烟气通过, 引起二次扬尘, 滤袋清灰不彻底, 阻力增大;若气缸电磁阀动作故障或限位失灵, 则该过滤室不能进行有效清灰, 滤袋阻力也会短时间内大幅上升。

2.7 进气形式

目前进气形式主要有两种, 即下进风和侧进风。

1) 下进风时含尘气流从除尘器下方灰斗进入, 通过滤袋净化后从除尘器顶部排出, 含尘气流运动方向和颗粒物的沉降方向相反, 不但阻碍了烟尘颗粒物的沉降, 而且在反吹时容易使滤袋内部清除下来的粉尘还未全部沉降到灰斗之前又被吹回到滤袋表面, 影响了除尘器的除尘效率。

2) 侧进风时含尘气流进入烟道进口后, 再经过烟气分配装置侧向进入袋室, 避免了含尘气体对滤袋的直接冲刷, 能够进一步提高整个除尘器的除尘效率。由于是侧向进气, 所产生的气流上升速度较慢, 当粉尘从除尘器顶部坠落到底部时, 再次被带走的可能性小, 阻力明显减小[7]。

3 结束语

通过上述众多因素分析可知, 袋除尘器运行阻力偏高的问题, 可能是其中某一方面所致, 也可能是多方面因素的综合。因此, 在设计和实际生产过程中, 应依据影响因素, 恰当地设计选型、合适地选择滤材、正确地设定相关参数等, 使设备阻力控制在理想范围之内, 降低能耗、节约资源、提高效率、延长滤袋寿命。当然, 降低设备阻力是一个系统工程, 除所讨论的因素外, 还与安装调试以及后续的日常维护管理分不开, 所以, 相关人员还应根据实际运行过程中积累的丰富经验, 精心施工、科学管理, 才能保证设备安全、高效、稳定。

参考文献

[1]王冠, 王海涛, 张殿印.脉冲袋式除尘器的阻力分析[J].中国环境保护, 2011 (9) :31-34.

[2]江涛, 孙世群, 徐文一.浅析袋式除尘器运行阻力偏高的原因[J].新世纪水泥导报, 2010 (1) :55-56.

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[4]刘后启, 窦立功, 张晓梅, 等.水泥厂大气污染物排放技术[M].北京:中国建材工业出版社, 2007.

[5]李玮, 高连顺.长袋式脉冲除尘器过滤室阻力异常故障分析[J].冶金设备管理与维修, 2007 (2) :17-18.

[6]成庚生.上升速度和侧进气对脉冲袋式除尘器大型化的影响探讨[J].水泥工程, 2008 (3) :58-64.

矿井通风阻力影响因素的案例分析 第4篇

1.1 影响因素

井巷通风阻力是指风流在井巷中运动时, 由于空气的粘滞性和惯性以及井巷壁面等对风流的阻滞、扰动作用而形成的阻力。通风阻力分为摩擦阻力及局部阻力。

1.1.1 摩擦阻力

摩擦阻力主要是由于流体层间的摩擦和流体与井巷壁面间的摩擦所导致, 故也叫沿程阻力。大多数矿井通风井巷风流处于完全紊流状态[1], 该状态下, 井巷摩擦阻力计算公式为:

式中:hf-摩擦阻力, Pa;α-摩擦阻力系数, kg/m;L-井巷长度, m;U-井巷断面净周长, m;Q-井巷的风量, m3/s;S-井巷的净断面积, m2。

在计算井巷的摩擦阻力时, 只需了解井巷长度、净断面积、净周长、支护形式和通过的风量等参数, 其中摩擦阻力系数可通过查表法确定。

由公式 (1) 可知, 井巷摩擦阻力hf与摩擦阻力系数a、井巷长度L、巷道净周长U和断面积Q2成正比, 与S3成反比关系。同一段巷道内, 风量及断面积, 对其摩擦阻力的影响较大。故在设计中, 增加主要进、回风巷的断面积能有效减小矿井的摩擦阻力, 同时也能保证巷道风速不超标。摩擦阻力系数a与巷道本身断面形状、支护形式等有关, 在通风设计中, a的赋值具有特定性, 且不宜轻易变化。但是, 巷道功能不同, 其摩擦阻力系数便有较大差异。比如回风大巷 (顺槽) 比胶运、辅运、进风大巷 (顺槽) 的摩擦阻力系数要小。因此, 采区布置中井筒、工作面顺槽与大巷的相对位置, 对矿井通风的摩擦阻力有一定的影响。

1.1.2 局部阻力

局部阻力是由于井巷断面、方向变化以及分岔或汇总等原因, 造成均匀流动气体在局部地区受到影响, 而引起风流速度场发生变化和产生涡流等现象而形成的能量损失。

由于局部阻力产生风流速度场分布的变化比较复杂, 故对此的计算一般采用经验公式。在井巷通风阻力计算中, 可根据井下巷道复杂程度, 将得出的摩擦阻力值乘以一定的系数, 作为局部阻力计算值。

1.2 摩擦阻力系数确定

紊流状态下, 摩擦阻力计算式:

式中, , 即摩擦阻力系数, 单位为kg/m3, 或Ns2/m4。其中, λ为无因次系数 (沿程阻力系数) , 其值通过实验求得;ρ为空气密度。

摩擦阻力系数α在阻力平方区是风道相对糙度和空气密度的函数。由于井巷断面大小、支护形式及材料的多样性, 不同井巷的相对糙度差别很大。对于砌碹和锚喷巷道, 壁面糙度可用尼古拉兹试验[1]的相对糙度概念来比拟, 只考虑断面方向的相对糙度。前人通过大量试验和实测所得的、在标准状态 (ρ0=1.2kg/m3) 条件下的各类井巷的摩擦阻力系数, 即所谓标准值α0值, 可通过“井巷摩擦阻力系数α值表”查得。[2]

一般情况下, 铺设胶带运输机巷道的α值要比只作通风行人巷道的α值大30~40%。辅助运输巷、井底车场巷道等可通过查表、经验对比、实测等方法确定[3]。

2 工程案例

2.1 概况

高河矿井位于山西省长治市长治县和长子县, 设计生产能力6.00Mt/a。井田南北长约13.4km, 东西宽约4.9km, 面积66.68km2。3号煤层设计可采储量为318.89Mt。

高河矿井采用立井、单水平开拓方式, 开采水平标高为+450m, 矿井达产时有五个立井, 在工业场地布置主立井、副立井和中央回风立井。矿井采用分区式通风系统, 抽出式通风方式。矿井达产时有两个通风分区, 即在工业场地内布置主、副立井和中央回风立井, 主、副立井进风, 中央回风立井回风, 服务于主、副立井两侧的东一盘区;在矿井工业场地外的西南部小庄村附近布置一对小庄进、回风立井, 担负南翼大巷西侧采区的通风任务。工业场地回风立井所需风量370m3/s, 最大通风阻力3425a;小庄风井场地回风立井所需风量330m3/s, 最大通风阻力2570Pa。高河矿井通风分区现状见图1。

2.2 问题提出

《煤炭工业矿井设计规范》规定, 高瓦斯矿井应采用对角式或分区式通风。高河矿为高瓦斯矿井, 矿井通风分区现状图可以看出, 中央风井、鲍村风井及小庄风井分别负责井田中部、北部、中西部盘区的通风, 且各盘区通风阻力符合《规范》中“矿井后期通风负压不宜超过3920Pa”的要求[4]。

根据高河矿生产计划, 需准备井田南翼采区, 以满足矿井接替需求, 在后期开采过程中, 该采区需布置两个综采工作面。南翼采区南北长4.1km, 东西宽4.8km, 采区范围较大。

原酒村风井初步设计, 计划在南翼采区中北部的酒村建一个风井场地, 即酒村风井场地, 内设一对进、回风立井, 以满足该采区生产通风的要求。该工况下, 酒村风井通风容易时期负压1420.2Pa, 通风困难时期负压2086.8Pa, 回风立井负压值较合理。

但鉴于目前煤炭形势及当地征地困难等实际情况考虑, 矿方提出借助小庄甚至中央进、回风井, 减少酒村风井数量或减小风井场地面积, 甚至取消酒村风井场地建设的想法。

3 工程设计

3.1 通风形式

若取消酒村风井的建设, 根据工程实际情况以及井巷摩擦阻力计算公式可知, 理论上酒村风区的通风任务可由小庄风井, 甚至中央风井承担。决定风井场地建设必要与否的重要因素, 就是通风解算的负压值。负压值过大, 对风机选型及效率等方面影响较大。从通风线路上分析, 小庄风区与酒村风区相邻, 经测量, 小庄风井距酒村风区2.9km, 而中央风井为酒村风区供风的通风线路要比小庄风井长, 因此, 对酒村风区通风解算时, 先计算小庄风井为其供风的通风阻力值, 若该工况下的计算值不合理, 便无需再考虑中央风井供风的通风结算。

另外, 在考虑小庄风井为酒村风区供风的同时, 也考虑在酒村风井场地建设一个井筒, 以节约场地面积, 和将酒村风井场地移至井田南部边界外, 以及将酒村风区通风总风量减少这三种情况。

因此, 本次工程设计从以下几个工况条件下进行解算。

工况1:小庄进、回风井 (两个工作面) ;

工况2:小庄进风井+酒村回风井 (中部场址、两个工作面) ;

工况3:小庄回风井+酒村进风井 (中部场址、两个工作面) ;

工况4:小庄进风井+酒村回风井 (南部场址、两个工作面) ;

工况5:小庄进、回风井 (一个工作面) 。

3.2 通风解算

为提高计算精度和保证对比可信度, 我们采用专业通风软件对上述工况进行解算, 各工况下同一巷道的摩擦阻力系数赋值相同。

经解算, 各工况下负压值见表1。

表1中, 摩擦阻力为软件解算得到的井巷摩擦阻力值, 总负压为考虑局部阻力和自然负压之后的井巷总负压值。

4 结束语

风机选型时, 主要根据井巷总负压的最小值与最大值。在小庄风区范围内, 由于工作面位置不同, 其负压值也会不一样, 便会产生负压最大值与最小值, 即容易时期与困难时期, 这也就决定了风机的型号及功率。小庄风井设计时, 所选的风机原则上只相对于该风区范围内特定风量及负压值区间是合理的。由上表解算结果可知, 无论是否建设酒村风井场地, 或者只在酒村风井场地设一个井筒, 其总负压值都大于5839.2Pa, 而该值也远超过小庄风区通风的最大负压值。

实际生产中, 小庄回风井的通风机可能无法承担酒村风区的通风任务。若考虑通过更换风机来提高小庄回风立井的通风能力, 可能会出现井下断风、局部巷道风速过高、风机效率过低等不安全、不合理情况。而只在酒村风井场地设置一个回风立井, 会导致通风线路过长、采区接替困难等问题。

综上, 利用小庄风井或者中央风井分担酒村风区的部分或者全部通风任务是不可行的, 酒村风井场地建设很有必要, 而且须同时开拓一对进、回风立井, 以满足酒村风区的通风需求。分区式独立通风, 还能保证采区的正常接替, 无论是在管理上, 还是在安全上都更有保障。

参考文献

[1]张国枢.通风安全学[M].徐州:中国矿业大学出版社, 2007.

[2]杨加伟.浅谈矿井通风阻力产生的原因及降低阻力的方法[J].采矿技术, 2010, 3 (2) .

[3]国家安全生产监督管理总局.MT/T 440-2008.矿井通风阻力测定方法[M].煤炭工业出版社, 2010.

桩侧及桩端阻力影响因素的研究 第5篇

影响单桩桩侧摩阻力的因素有:桩的设置方法、土的种类、桩的入土深度、桩土间的相对位移、成桩后的时间等。

1.1 桩的设置方法影响桩周土的应力状态

在设置桩之前, 土中的应力处于K0状态, 即土中的侧向应力与竖向应力之比为K0 (K0为静止侧压力系数) 。对于预应力管桩, 在施工过程中桩周土受到挤压, 在桩周形成挤密区或扰动区。当土被挤密时, 作用在桩身上的法向应力和竖向应力 (土的上覆压力) 之比会高于K0。一般情况下, 法向应力比被动侧压力小些。当土被扰动时, 扰动区土的强度降低, 桩侧阻力也下降。但静置一段时间, 其强度可能慢慢提高, 恢复到设置桩前的强度或更高的强度、桩侧阻力也随时间慢慢增大。

1.2 深度对桩侧阻力的影响

1) 由于桩打入土中时的挤土作用, 在地表浅部形成隆起、产生径向裂隙, 地下水沿间隙渗入, 在地表以下约8d范围内桩侧摩阻力基本丧失, 在向下约 (8~16d) 范围内的桩侧摩阻力有所降低。

2) 在桩底端附近, 由于桩端阻力的影响, 侧向应力有所松弛, 或出现径向裂缝, 或部分上随桩一起向下移动, 使近桩端约 (3~5) d范围内的桩侧摩阻力有所降低。

3) 在均质土中, 桩侧摩阻力在一定深度范围内是随深度而增大的, 超过该深度后, 桩侧摩阻力基本趋于定值, 该深度即桩侧摩阻力的临界深度。

1.3 桩土间的相对位移

桩侧摩阻力的发挥与桩土间的相对位移有关。朱小林等通过直剪摩擦试验测定不同接触压力下材料 (钢、混凝土等) 与土 (淤泥质粘土、粉质粘土、中密和密实砂土) 间摩阻力相对位移的变化。Masam、Fukuko (1988) 对某地灌注桩 (桩径d=2m, 桩长L=40m) 实测了桩土相对位移s与桩侧摩阻力τ, 发现随着土层埋深的增大, τ达到极限值所需的位移也增大。浅层土τ达极限值对应的s/d≈2.2%, 24m以下, 当s/d达到10%时侧摩阻力尚未达到最大值。

1.4 时间效应

桩侧摩阻力受桩身周围的有效应力条件控制。饱和粘性土中的挤土桩, 在成桩过程中使桩侧土受到挤压、扰动和重塑, 产生朝孔隙水压力, 故成桩时桩侧有效应力减小, 桩侧摩阻力是不大的。超孔隙水压力沿径向随时间逐渐消散, 桩侧摩阻力则随时间逐渐增大。非挤土桩由于成孔过程中不产生挤土效应, 不引起超孔隙水压力, 土的扰动比挤土桩小, 桩侧摩阻力随时间的增长并不大, 时间效应可予忽略。

2 影响桩端阻力的发挥的因素

随着桩顶荷载的增大, 桩底土层因受到压缩而产生桩端阻力。当桩身摩阻力全部发挥出来达到极限后, 若继续增加荷载。其荷载增量将全部由桩端阻力承担。由于桩端持力层的大量压缩和塑性挤出, 位移显著增大, 直至桩端阻力达到极限或出现不适于继续承载的变形。桩端土层的破坏形式主要受桩端土层及桩端上覆土层的性质影响, 另外成桩效应、加载速率对桩端土层的破坏形式亦有影。

2.1 影响桩端阻力的发挥的因素

影响单桩桩端阻力的因素有:桩的设置方法、穿过土层及持力层的特性 (剪切和压缩特性) 、进入持力层深度、桩的尺寸和加荷速率等。

1) 成桩效应对桩端阻力的影响:对于挤土桩成桩过程, 桩端附近土受到挤密, 导致端阻力提高。对于粘性土与非粘性土, 饱和与非饱和状态, 松散与密实状态, 其挤土效应差别较大, 因此成桩效应对端阻力的影响相差也较大。当土层是砂性土时, 土层较为松散的, 会因成桩效应而变得密实, 端阻力提高显著, 但对于较为密实的砂土, 端阻力下降提高不多。对于粘性土, 在合适的含水率下, 使桩尖土层能最大限度地吸纳外来的动能量, 锤击能量的强夯作用使土层达到很大的密实度, 端阻力大有提高。另外对于坚硬粘性土层或强风化岩层, 由于管桩耐打性好, 当桩尖进入坚硬粘性土层或强风化岩层后, 经过强烈的挤压。桩尖下的坚硬粘性土层或强风化岩层己不是原有的状态, 岩体的承载力几乎达到中风化岩体的原状水平。桩尖周围的土体同样受到强烈挤压、致密, 桩入坚硬粘性土层或强风化岩层的深度范围内相当于形成一个端承扩大头, 扩大桩端的受力面积, 一般认为入坚硬土层深度少于4d形成桩端扩大头作用明显, 如果入坚硬土层不深, 该作用不会很明显。

2) 桩端持力层的土类:对于预应力管桩这种挤土桩, 当土层为砂土时, 松砂变密实:但在桩端以下的密砂在高压下会被压碎或损坏桩端。当土层为硬粘土时, 土受挤而开裂, 也会发生湿化软化。

3) 进入持力层深度:桩端阻力随桩入土深度按特定的规律变化。当桩端进入均匀土层或穿过软土层进入持力层, 开始桩端阻力随深度基本上呈线性增大;当达到一定深度后, 桩端阻力基本恒定, 深度继续增加, 桩端阻力增大很小。该深度即桩端阻力的临界深度, 该恒定桩端阻力为桩端阻力稳值。

4) 桩的尺寸;桩的尺寸对桩端极限阻力是有影响的, 一般认为随着桩尺寸的增大, 桩端极限阻力变小。

5) 加荷速率:在砂土中加荷速率增快100倍, 桩端阻力增大约20%。在软粘土中, 加荷速率对桩端阻力的影响在10%以内。

摘要：近几年来大直径灌注桩应用不断增多, 对大直径桩承载性状的认识逐步深入。就桩侧阻力的发挥性状而言, 大量测试结果表明, 发挥侧阻所需要相对位移并非定值, 而与桩径大小、施工工艺、土层性质与分布位置有关。不过, 大量常规直径桩的测试结果表明, 发挥侧阻力所需相对位移一般不超过10mm, 且先于端阻发挥出来, 因此对于常规直径桩, 认为发挥桩侧阻力所需相对位移趋于定值的结论应用于实际工作中也不会有很大的误差。当桩侧土中最大剪应力发挥到极限时, 即开始出现塑性滑移。但该滑移面往往不是发生在桩土界面, 而是出现在紧靠桩表面的土体中。这是由于成桩过程形成一紧贴于桩身的硬壳层。对于饱和粘性土中的打入式预制桩, 桩土界面的挤压应力最大, 超孔隙水压力也最大, 在桩土界面上形成一“水膜”。该水膜不仅起到降低沉桩贯入阻力的作用, 而且有加速桩表面土固结的作用, 经静置固结, 形成一紧贴于桩表面的硬壳层。剪切滑移面发生于硬壳外侧, 相当于增大了有效桩径, 总侧阻力因此提高。

关键词：桩,基础,塑性滑移

参考文献

[1]董金荣, 林胜天, 戴一鸣.大口径钻孔灌注桩荷载传递分析[J].岩土工程学报, 1994.

[2]高广运, 王文东, 吴世明.黄土中灌注桩竖向承载力试验分析[J].岩土工程学报, 1998.

[3]费鸿庆, 王燕.黄土地基中超长灌注桩工程性状研究[J].岩土工程学报, 2000.

[4]Andrzej F, Tejchman.Model Investigations of Pile Groups in Sand[J].Journal ofthe Soil Mechanics and Foundation Division, Proceedings of the American societyof civil engineers, 1973.

阻力影响因素 第6篇

关键词：切削阻力,含水率,土壤,切削深度,切削角度

0引言

粘性土壤广泛分布于我们的长江流域, 粘性土壤耕作是农业生产的必要环节, 也是农业生产中能源消耗最大的环节[1]。同时由于土壤的构成材质十分复杂, 也受到耕作条件各方面的影响, 我们对土壤的破碎机理的认识仍然十分有限[2]。

目前, 用于土壤破碎研究的实验方法包括冲击破碎方法、摔落法、剪切法以及使用机具耕作的实测方法, 并且基于实验方法的土壤破碎研究有较多报道[3]。但是, 仅仅靠这些实验结果仍然较难揭示土壤破碎的发生机理。

本研究从土壤的室内切削实验入手, 探讨并提供一套适用于土壤破碎研究的技术手段, 主要包括室内模型土壤切削实验, 获取不同实验条件下标准试验土样的切削过程的力、位移的变化, 从而可以从一定程度上分析描述土壤的破碎机理。

1材料与方法

1.1切削土样的制备

1.1.1土槽的设计。土槽是用于制作一定尺寸的土样, 该实验所用的土槽为5mmm厚度的钢板制作而成, 其侧面用螺栓连接而成。根据试验方案, 制作尺寸为300 mm×100 mm×100 mm的长方体土槽, 压样装置为压样装置采用CSS44100型电子万能实验机[4]。

1.1.2制样的准备。实验所用土壤取自南京八百桥农场, 样品置于室内风干, 并用磨面机碎土, 然后用喷雾器法按照按5%级差调配不同含水率, 获取含水率分别为10%、15%、20%的土壤。保证每组土样密度为1.3g/cm3, 土样总重3.9kg (图1) 。

为保证土样的密度均匀性, 我们采用分层制样的方法调配不同含水率的土样。取按照预期含水率计算实验所用过筛后的风干土, 平铺于不吸水的盘内, 用喷雾器喷洒预计的水量, 拌匀, 然后装入塑料袋内扎紧, 静置24h以上。

式中:m0—原始土壤总质量;

w0—原始含水率;

m—目标加水量。

1.2切削实验台介绍

其主要包括土壤槽、工具轴承、刀具, 液压传感系统, 和以计算机为基础的数据采集控制系统。将矩形钢管切割成两个大小不同的小钢管, 并通过螺栓构造一个2000mm长和600mm宽的实验台。两栏杆在实验台上设置一个土槽与两个支架, 左右侧面和前面安装刚螺丝以起固定作用 (图2) 。

根据需要的角度, 将刀具用螺丝钉固定在其相应的位置。通过改变固定刀具上不同高度位置的孔来调整所需的切削深度。孔 (直径15mm) 在不同角度钻入钢板, 使其前角可以根据所做的情况进行调整。

进行切割试验时土槽连接到液压系统通过液压驱动电机 (2.2kw) 缸。电磁阀控制土槽进行往复运动。土槽另一端连接到电脑, 运用LABVIEW软件进行数据采集。

1.3切削实验

本次实验共取三个不同含水率10%、15%、20%, 以及两个不同切削深度20mm、30mm, 两个不同切削角度30°、60°进行共12组实验。切削速度为30mm/s。

将实验台连接到电脑, 利用安装好的LABVIEW软件进行数据的采集, 并进行标定转换, 导入到excel里进行进一步的数据分析。

2数据分析及结果

2.1含水率与切削阻力分析

切削深度和切削角度不变时, 随着含水率的增加, 切削阻力明显增加。20%阻力>15%阻力>10%阻力。其中, 在切削角度均为60°, 切削深度分别为20和30mm时, 含水率为15%土壤的切削阻力受到明显影响。其中图线的不稳定波动可能是由于试验中未考虑到的因素造成的。

2.2切削深度与切削阻力分析

根据图5, 6, 7分析可以得出, 切削阻力受切削深度的影响较大。随着切削深度的增加, 切削阻力呈上升趋势。土壤抗剪强度随着耕作深度的增加而增大, 导致耕作过程切削阻力总体呈增大趋势[5]。当切削角度为30°, 含水率10%时, 切削阻力较其他几组变化更为平缓, 并且切削阻力相对最小。

2.3切削角度与切削阻力的分析

当固定含水率与切削深度时, 随着角度的增加, 切削阻力逐渐减小如图10, 11, 12, 13。但是相比含水率和切削深度, 切削角度对于切削阻力的影响较小。并且, 当切削深度在30mm, 切削角度为30°, 含水率为15%时, 切削阻力相对较小。

3结论

1) 切削阻力随着位移的增加而减小, 刚入土切削瞬间, 切削阻力达到最大值, 随后逐渐减小。

2) 土壤的破碎是土壤耕作研究的一个基本问题, 但是, 用于土壤破碎机理研究的方法仍然存在一定的限制。本文从室内切削实验、土壤切削破碎的仿真以及破碎后土壤的统计分析三个方面系统介绍了可用于土壤破碎机理研究的手段与方法。

3) 经实验分析可得, 含水率对土壤切削阻力影响最大, 切削深度次之, 切削角度对切削阻力影响最小。

参考文献

[1]孟凤英.粘性土壤破碎机理及分形规律研究[D].南京:南京农业大学, 2009.

[2]丁启朔, 沈凤悦等.粘性重塑方法分析与破碎性能比较[J].农业机械学报.2013, 44 (1) :90-94.

[3]程在在, 丁启朔.基于破碎实验的土壤切削与仿真研究[J].2011, 28 (2) :98-100.

阻力影响因素 第7篇

现举例说说高效课堂阻力之教材内容编选因素。

语文版《唐宋八大家散文鉴赏》 (选修) 是文选式的教材, 在这套教材的“前言”有这样的话:“希望同学们通过学习本课程, 培养鉴赏古代散文的浓厚兴趣, 丰富自己的情感世界, 养成健康高尚的审美情趣, 提高文学修养。”可以看出我们的教材编者意图在“明诏大号”, 要求教师学生重视情感教育、审美教育, 重视思想内容的理解, 是“内容”第一, 有“内容”无“形式”。而教师在教学文言文时, 只重视“言”不见有“文”, 只讲实词虚词特殊句式, 只讲字词句, 只讲了课文的内容是什么, 把文章“肢解”“碎割”, 不见了文章的整体美妙。“言”“文”两张皮, 或者只有“言”这一张皮了。这里边有应试教育的原因, 考什么就教什么, 怎样能提高分数就怎样教, 把选修教成必修, 选修必修化现象很严重。班级还是原来的班级, 学生还是原来的学生, 教师也还是原来的教师, 既不是有共同兴趣爱好特长的学生, 又要面向“全体”, 所以, 探究比较鉴赏等发展特长就都谈不上。选修本来是必修基础上的延伸和提高, 却成了必修的延长。这些教学现状, 不尽如人意者多多, 但我认为教材编者是不是做的也很不够呢?

再比如, 语文版《外国优秀短篇小说选读》 (选修) 共有五个单元, 第一单元长大成人———小说要素之一:故事;第二单元战地钟声———小说要素之一:人物;第三单元热爱生命———小说要素之一:情节;第四单元在水一方小说要素之一:结构;第五单元芸芸众生———小说要素之一:叙事。单是从这个目录上就可以看出来, 教材编者意图重视内容轻视形式重视人文性轻视工具性。比如第一单元“长大成人”所选 两篇小说都是青少年在成长过程中遇到的困惑和苦恼, 一个是叙述少小辍学即将走进社会的人, 用青少年的眼光看成人的世界, 既有对明天未来的希望也有对现实的迷惘;一个是叙写小小少年苦苦的单恋暗恋。第三单元“热爱生命”两篇小说其实也就是励志教育和情感教育。而第四单元“在 水一方”则是说男女间纯洁美好的情感问题。可以看出教材是在讲故事讲道理讲情感讲人文性, 虽然也顺带地说了小说要素的人物、故事、情节、叙事、结构等, 但是在这方面真的是浅尝辄止, 学生基本学不到什么东西。课堂语文是专业发展的道路, 生活语文是社会化的路子, 在课堂语文的专业道路上, 学生不能得到其他途径不能得到的东西, 就说明我们的课堂有问题, 我们的教材编写有问题。米兰·昆德拉《小说的艺术》告诉我们要去思考小说与存在的关系, 而不仅是讲故事讲道理和图消遣, 小说这门艺术的最终目的, 是发现不同人生, 理解我们与世界的关系, 从中获得理性的生存智慧。

关于道德精神教育人文性等, 叶圣陶先生在《国文教育的两个基本观念》中说:“国文诚然是这方面的有关学科, 却不是独当其任的唯一学科。所以, 国文教学, 选材能够不忽略教育意义, 也就足够了, 把精神训练的一切责任都担在自己肩膀上, 实在是不必要的。”“国文教学自有它独当其任的任, 那就是阅读与写作的训练。”夏丏尊、朱自清在《国文教学·序》中说:“五四运动以来, 国文科的教学, 特别在中学里, 专重精神或思想一面, 忽视了技术的训练, 使一般学生了解文字和运用文字的能力没有得到适量的发展。”

什么样的言语形式就有什么样的言语内容。“形式”决定“内容”。夏丏尊、叶圣陶在《阅读与写作》里说:“凡是学习语言文字如不着手形式方面, 只在内容上去寻求, 结果是劳力多而收获少。”夏丏尊说:“凡是文字, 都是作者的表现。不管所表现的是一桩事情, 一种道理, 一件东西或一片情感, 总之逃不了是表现。我们学习国文所当注意的并不是事情、道理、东西、感情本身, 应该是各种表现方式和法则。”

阻力影响因素 第8篇

关键词：爆破,成型,通风阻力

0 引言

岩巷光面爆破施工工艺已被煤矿广泛推广使用, 巷道爆破成型效果不仅会增加掘进排矸量和支护材料消耗量、影响单进水平、巷道失修率加大, 还会影响到通风系统的效率, 表现风流与井巷周壁摩擦以及空气分子间的扰动和摩擦而产生的阻力升高, 由此阻力而引起的风压损失即摩擦阻力损失。摩擦阻力一般占矿井通风阻力的90%左右。

巷道粗糙度影响巷道摩擦阻力的大小, 同一巷道成型质量的好坏反映在摩擦阻力数值方面差别较大, 由此带来的风压升高、主要通风机能耗提高、电费增加明显。以垞城煤矿-260～-600 m总回风道为例, 就不同的施工成形质量对主要通风机的耗能进行分析。

1 工程概况

垞城煤矿通风系统改造工程除新掘风井外, 在井下布置-260～-600 m总回风道担负通风系统改造后全矿井的总回风任务。巷道设计长度805 m, 巷道倾角25°, 采用锚喷支护, 断面为半圆拱形, 净宽5 200 mm, 高1 800 mm, 净断面积19.98 m2, 净断面周长16.97 m。随着矿井作业场所的不断延深, 矿井总回风量将达8 000 m3/min (133.33 m3/s) 。

此巷道自开工以来, 施工队伍质量观念淡薄, 由于周边眼间距、装药量等选择不当, 造成爆破效果不理想, 巷道成型差, 轮廓平均凸凹度为170 mm。

2 摩擦阻力、电耗计算

巷道摩擦阻力[1]按下式计算:

式中h摩—摩擦阻力, Pa;

α—摩擦阻力系数, N·s2/m4;

L—井巷长度, m;

P—井巷净断面周长, m;

Q—通过井巷的风量, m3/s;

S—井巷净断面积, m2。

α是一个与巷道粗糙度有关的反映摩擦阻力程度的系数。主要通风巷道采用光面爆破时 (巷道平均凸凹度<150 mm) α取值0.007 16～0.008 43之间, 采用非光面爆破时 (巷道平均凸凹度>150 mm) α取值0.008 43～0.010 98之间, 此例取光面爆破时α值0.007 5和非光面爆破时α值0.010 0进行比较。

同时设定矿井总回风量为8 000 m3/min (133.33 m3/s) 。

(1) 光面爆破时-260～-600 m总回风道摩擦阻力。

(2) 非光面爆破时-260～-600 m总回风道摩擦阻力。

(3) 因非光面爆破造成的摩擦阻力增加。

(4) 因非光面爆破造成的主要通风机每年增加电力费用。

该矿主要通风机性能测试数据表明电耗为0.516 kWh/Mm3·Pa, 2008年平均电费0.64元/kWh。

经计算电费每年增加10.55万元。

3 结论

通过计算可以看出, 因总回风道成型差造成主要通风机每年增加电力费用10.55万元, 由此带来的浪费是惊人的。充分发挥光爆的优势, 严格控制巷道成形质量是矿井实现降本增效的有利手段, 务必引起有关部门和施工单位的高度重视。

参考文献