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自然风压的形成原理图1-1为一个简化的矿井通风系统，0-5为通过系统最高点的水平面，2-3为水平巷道，0-1为两井口的的标高差。在水平面0-5上，各点的大气压力均相等；在该水平面一下，由于空气温度、湿度的不同，空气柱0-1-2和5-4-3的密度也就不同，只是两空气柱作用在水平面2-3上的重力不等，其重力差就是该系统的自然风压。在冬季，由于空气柱0-1-2比5-4-3的平均温度较低，平均空气密度较大，导致两空气柱作用在2-3水平面上的重力，2处大于3处，它使空气源源不断地从井口1流入，从井口5流出。在夏季时，若空气柱5-4-3比0-1-2温度低，平均密度大，则系统产生的自然风压方向与冬季相反。地面空气从井口5流入，从井口1流出。图1-1简化矿井通风系统从上述中可知，在一个有高差的闭合回路中，只要两侧巷道存在高差，空气的温度或密度不等，则该回路就会产生自然风压。根据自然风压的定义，图1-1所示系统的自然风压Hn可用下式计算：）（1-1gdzρ-gdzρHn532120式中z—矿井最高点至最低水平间的距离，m；g—重力加速度，；—分别为0-1-2和5-4-3井巷中dZ段空气密度，。由于空气密度受多种因素影响，因此利用式1-1计算自然风压较为困难。为了简化计算，一般采用测算出0-1-2和5-4-3井巷中空气柱的平均密度和，用其分别代替公式（1-1）中的ρ1和ρ2，则公式(1-1)可写为：）（m2m1ρ-ρzgHn（1-2）