第一节 自然风压
一、 自然风压的形成及特性
如图4-1所示为一个没有通风机工作的矿井。

风流从气温较低的井筒进入矿井，从气温较高的井筒流出。

不仅如此，在正在开凿的立井井筒中，冬季风流会沿井筒中心一带进入井下，而沿井壁流出井外；夏季风流方向正好相反。

这是由于空气温度与井筒围岩温度存在差异，空气与围岩进行热交换，造成进风井筒与回风井筒、井筒中心一带与井壁附近空气存在温度差，气温低处的空气密度比气温高处的空气密度大，使得不同地方的相同高度空气柱重量不等，从而使风流发生流动，形成了自然通风现象。

我们把这个空气柱的重量差称为自然风压H 自。

由上述可见，如果把地表大气视为一个断面无限大、风阻为零的假想风路，则可将通风系统视为一个有高差的闭合回路，由自然风压的形成原因，可得到其计算公式：
H 自=⎰2
0 1gdz ρ－⎰5 3 2gdz ρ，Pa （4-1）
式中 Z ——矿井最高点到最低点间的距离，m ；
g ——重力加速度，m/s 2；
ρ1、ρ2——分别为0-1-2和5-4-3井巷中dz 段空气密度，kg 3/m 3。

由于空气密度ρ与高度Z 有着复杂的函数关系，因此用式（4-1）计算自然风压比较困难。

为了简化计算，一般先测算出0-1-2和5-4-3井巷中空气密度的平均值ρ均进、ρ均回，分别代替式（4-1）中的ρ1和ρ2，则式（4-1）可写为：
Ｈ自＝（ρ均进－ρ均回）g Ｚ，Pa （4-2）
三、 自然风压的测定
生产矿井自然风压的测定方法有两种：直接测定法和间接测定法。

1.直接测定法
矿井在无通风机工作或通风机停止运转时，在总风流的适当地点设置临时隔断风流的密闭，将矿井风流严密遮断，而后用压差计测出密闭两侧的静压差，该静压差便是矿井的自然风压值。

或将风硐中的闸门完全放下，然后由风机房水柱计直接读出矿井自然风压值（如图4-2所示）。

2.间接测定法
以抽出式通风矿井为例。

如图4-3所示的抽出式通风矿井，因风硐中通风机入口风流的相对全压h全与自然风压H自的代数和等于矿井的通风阻力，即
h全+H自=RQ2（4-3）式中R——矿井总风阻，Ns2/m8；
Q——矿井总风量，m3/s。

所以首先在通风机正常运转时，测出矿井总风量Q及通风机入风口处风流的相对全压h全，而后停止主要通风机的运转，若有自然风流，立即测出自然风流的风速v自，计算出
自然通风的风量Q 自=S ×v 自，S 是测v 自处的风硐的断面积，可得下式：
H 自= RQ 自2
（4-4） 解式（4-3）和（4-4）的联立方程组，得矿井自然风压：
H 自=h 全2
22自
自Q Q Q ，Pa （4-5）。