自然风压对一些矿井具有很大的影响，但是如果没有精确的模型，我们常常不能很好地弄清自然通风的作用，并且很难预测。

 

矿井三维通风仿真系统[高级版]中的自然通风仿真模拟工具，使用户有机会检查自然通风对他们矿井通风系统的影响，有时会得到令人意外的结果。用户可以通过从“数据表”或“颜色图例管理器”中选择“压力>自然风压”来查看模拟的自然风压结果。

 

自然通风是矿井中通过空气气流因为密度及海拔高度不同而累积的重力效应。稠密或稀薄的垂直空气柱可以与其他垂直空气柱（或外部大气）之间产生压力差。所有矿井都可能有一些自然风压，但当矿井的进风入口与回风出口之间有相当大的海拔高度差和比较高的温度梯度时，自然风压的影响通常是最强的。自然通风可以协助或在某些情况下甚至阻碍矿井的机械通风。

 

那么是什么导致了空气密度的变化呢？空气密度的变化主要受温度和压力的影响。

 

热

地热是造成​​自然风压的主要影响因素之一。当风流通过矿井时，热量从岩壁传递到风流中，因此矿井回风井口风流温度普遍较高（同时空气密度较小）。如果矿井的进风井与回风井是垂直或倾斜的，则进风井风流温度低密度大，而回风井风流温度高密度小，由于重力的影响将会在进风井与回风井之间产生压差，进而产生通过进、回风井口的一个持久流动的风流（假定岩壁温度保持不会）。进、回风竖井井口不在同一海拔高度时，可以增强这种影响，矿井外部空气密度也可能加强井内密度差的影响。

 

采矿活动（如柴油机设备，爆炸，电动机运转等）所产生的热量也会影响温度，从而会进一步影响自然通风。

 

一个经常被忽视的因素是由于岩石表面水分蒸发造成的冷却，它可以降低由于地热造成的风流温度上升。事实上，如果充分地利用蒸发冷却空气，它完全可以减小甚至逆转自然通风中地热的影响。

 

压力

外部气压对自然通风的影响，随深度加深而消除（大气压力在所有风路中是一样的），机械风机所产生的压差对矿井不同部分巷道空气密度产生影响。风压越高的区域空气密度也越大，这同样可以造成自然通风效果，并影响风机性能。

 

自然风压的不稳定性

最后，自然通风不是恒定的。它在白天和黑夜，冬季和夏季，以及各种井下生产和释放热量的活动中不断变化。风扇关闭时测量的自然风压，不能简单地作为矿井运行时的计算依据。只要风机重新开始运行，整个矿山的热量和风量将被重新分配，自然风压也会随之改变。

自然风压模拟

 

GinVent三维通风仿真系统[高级版]在“热模拟”的模拟过程中考虑到上述所有因素。由于采用“稳态”的气流模拟算法，上次模拟结果中的热量和压力在随后的模拟中被用来计算自然风压。因此如果一个工程的模拟计算过程从未运行过，应该将模拟计算操作运行至少两次。在极少数情况下，自然风压和矿井风压正好平衡，这可能会导致几次模拟计算结果之间矿井局部风流发生变化（甚至反向），这种不稳定性可能在进一步的模拟运算中稳定下来或者继续表现出不稳定性。这种情况通常说明环境参数对该处风流影响相对明显，如果出现不稳定的位置对通风系统比较关键（如：主斜坡道），则需要对整个矿井的通风系统重新进行评估，以减少自然风压对风量变化所产生的影响。

 

在某些矿井，卡车在坡道下行的过程中，巷道的风量莫名其妙的减小（甚至风流反向），巷道充满了柴油机设备排放的黑烟和污染物，这种情况就是上述自然风压影响风流稳定性的常见征兆；这往往是因为通风系统设计的不可靠，导致柴油发动机产生热量所引起的自然风压克服了风扇所产生的主通风压力，并对矿井的风流产生了不利的影响。在GinVent三维通风仿真系统[高级版]中可进行检验，通过在主运输线路中设置柴油热源的方式，经过多次热模拟来确定风流是否有变化。