通风安全学第五矿井通风网络中风量分配与调

通 风 安 全 学 第 五 章 矿 井 通 风 网 络 中 风 量 分 配 与 调 节安徽理工大学能源与安全学院安全工程系 本 章 主 要 内 容 一 、 风 量 分 配 基 本 定 律 二 、 网 络 图 及 网 络 特 性 三 、 通 风 网 络 动 态 特 性 分 析 四 、 矿 井 风 量 调 节 五 、 应 用 计 算 机 解 算 复 杂 通 风 网 络 一 、 风 量 分 配 基 本 定 律1.矿 井 通 风 网 络 与 网 络 图(1） 矿 井 通 风 网 络矿 井 通 风 系 统 ： 由 纵 横 交 错 的 井 巷 构 成 的 一 个 复 杂 系 统 。 用图 论 的 方 法 对 通 风 系 统 进 行 抽 象 描 述 ， 把 通 风 系 统 变 成 一 个由 线 、 点 及 其 属 性 组 成 的 系 统 ， 称 为 通 风 网 络 。通 风 网 络 图 ： 用 直 观 的 几 何 图 形 来 表 示 通 风 网 络 。1） 分 支 （ 边 、 弧 ） ： 表 示 一 段 通 风 井 巷 的 有 向 线 段 ， 线 段的 方 向 代 表 井 巷 中 的 风 流 方 向 。 每 条 分 支 可 有 一 个 编 号 ， 称为 分 支 号 。 一 、 风 量 分 配 基 本 定 律2） 节 点 （ 结 点 、 顶 点 ） ： 是 两 条 或 两 条 以 上 分 支 的 交 点 。 342 15123 45 67 一 、 风 量 分 配 基 本 定 律3） 路 （ 通 路 、 道 路 ） ： 是 由 若 干 条 方 向 相 同 的 分 支 首 尾 相连 而 成 的 线 路 。 如 图 中 1 2 5、 1 2 4 6和 1 3 6等 均 是 通 路 。4） 回 路 ： 由 两 条 或 两 条 以 上 分 支首 尾 相 连 形 成 的 闭 合 线 路 称 为 回路 。 如 图 中 2 4 3、 2 5 6 3和 1 3 6 7 342 15123 45 67 一 、 风 量 分 配 基 本 定 律5） 树 ： 是 指 任 意 两 节 点 间 至 少 存 在 一 条 通 路 但 不 含 回 路 的一 类 特 殊 图 。 由 于 这 类 图 的 几 何 形 状 与 树 相 似 ， 故 得 名 。 树中 的 分 支 称 为 树 枝 。 包 含 通 风 网 络 的 全 部 节 点 的 树 称 为 其 生成 树 ， 简 称 树 。(2） 矿 井 通 风 网 络 图特 点 ： ） 通 风 网 络 图 只 反 映 风 流 方 向 及 节 点 与 分 支 间 的 相 互 关 系 ，节 点 位 置 与 分 支 线 的 形 状 可 以 任 意 改 变 。 ） 能 清 楚 地 反 映 风 流 的 方 向 和 分 合 关 系 ， 并 且 是 进 行 各 种通 风 计 算 的 基 础 ， 因 此 是 矿 井 通 风 管 理 的 一 种 重 要 图 件 。 一 、 风 量 分 配 基 本 定 律网 络 图 两 种 类 型 ：一 种 是 与 通 风 系 统 图 形 状 基 本 一 致 的 网 络 图 ， 如 图 5-1-3所示 ； 另 一 种 是 曲 线 形 状 的 网 络 图 ， 如 图 5-1-4所 示 。 但 一 般常 用 曲 线 网 络 图 。绘 制 步 骤 ：1)节 点 编 号 在 通 风 系 统 图 上 给 井 巷 的 交 汇 点 标 上 特 定 的 节点 号 。2)绘 制 草 图 在 图 纸 上 画 出 节 点 符 号 ， 并 用 单 线 条 （ 直 线 或弧 线 ） 连 接 有 风 流 连 通 的 节 点 。3)图 形 整 理 按 照 正 确 、 美 观 的 原 则 对 网 络 图 进 行 修 改 。 一 、 风 量 分 配 基 本 定 律通 风 网 络 图 的 绘 制 原 则 ：1） 用 风 地 点 并 排 布 置 在 网 络 图 中 部 ， 进 风 节 点 位 于 其 下 边 ；回 风 节 点 在 网 络 图 的 上 部 ， 风 机 出 口 节 点 在 最 上 部 ；2） 分 支 方 向 基 本 都 应 由 下 至 上 ；3） 分 支 间 的 交 叉 尽 可 能 少 ；4） 网 络 图 总 的 形 状 基 本 为 “ 椭 圆 ” 形 。5） 合 并 节 点 ， 某 些 距 离 较 近 、 阻 力 很 小 的 几 个 节 点 ， 可 简化 为 一 个 节 点 。6） 并 分 支 ， 并 联 分 支 可 合 并 为 一 条 分 支 。 一 、 风 量 分 配 基 本 定 律2.风 量 平 衡 定 律 风 量 平 衡 定 律 是 指 在 稳 态 通 风 条 件 下 ， 单 位 时 间 流 入 某节 点 的 空 气 质 量 等 于 流 出 该 节 点 的 空 气 质 量 ； 或 者 说 ， 流 入与 流 出 某 节 点 的 各 分 支 的 质 量 流 量 的 代 数 和 等 于 零 ， 即 0 iM 一 、 风 量 分 配 基 本 定 律 若 不 考 虑 风 流 密 度 的 变 化 ， 则 流 入 与 流 出 某 节 点 的 各 分支 的 体 积 流 量 （ 风 量 ） 的 代 数 和 等 于 零 ， 即 ： 如 图 a， 节 点 4处 的 风 量 平 衡 方 程 为 ： 上 述 节 点 扩 展 为 无 源 回 路 ， 则 风 量 平 衡 定 律 依 然 成 立 。 0iQ1 6 523图a 0 6454434241 QQQQQ 一 、 风 量 分 配 基 本 定 律 如 图 b所 示 ， 回 路 2-4-5-7-2的 各 邻 接 分 支 的 风 量 满 足如 下 关 系 ：2178 35 6图b 087654321 QQQQ 一 、 风 量 分 配 基 本 定 律3.能 量 平 衡 定 律 假 设 ： 一 般 地 ， 回 路 中 分 支 风 流 方 向 为 顺 时 针 时 ， 其 阻力 取 “ ” ， 逆 时 针 时 ， 其 阻 力 取 “ ” 。 （ 1） 无 动 力 源 （ Hn Hf） 通 风 网 路 图 的 任 一 回 路 中 ， 无 动 力 源时 ， 各 分 支 阻 力 的 代 数 和 为 零 ， 即 ： 如 图 ， 对 回 路 6中 有 ：0 Rih 02436 RRRR hhhh 2 3 456 一 、 风 量 分 配 基 本 定 律 （ 2） 有 动 力 源 设 风 机 风 压 Hf， 自 然 风 压 HN。 如 图 ，对 回 路 2 3 4 5 1中 有 ：一 般 表 达 式 为 ： 即 ： 能 量 平 衡 定 律 是 指 在 任 一 闭 合 回 路 中 ， 各 分 支 的 通风 阻 力 代 数 和 等 于 该 回 路 中 自 然 风 压 与 通 风 机 风 压 的 代 数 和 。 54321 RRRRRNf hhhhhHH RiNf hHH 2 3 456 一 、 风 量 分 配 基 本 定 律4.阻 力 定 律 2RQh 二 、 网 络 图 及 网 络 特 性1.串 联 风 路 由 两 条 或 两 条 以 上 分 支 彼 此 首 尾 相 连 ， 中 间 没 有 风 流 分汇 点 的 线 路 称 为 串 联 风 路 。 如 图 所 示 ， 由 1， 2， 3， 4， 5五 条 分 支 组 成 串 联 风 路 。 （ 1） 串 联 风 路 特 性 1)总 风 量 等 于 各 分 支 的 风 量 ， 即 M S = M1 = M2 = = Mn 当 各 分 支 的 空 气 密 度 相 等 时 ， QS = Q1 = Q2 = = Qn 458 1 23679 1 2345678 9 二 、 网 络 图 及 网 络 特 性 2)总 风 压 （ 阻 力 ） 等 于 各 分 支 风 压 （ 阻 力 ） 之 和 ， 即 : 3)总 风 阻 等 于 各 分 支 风 阻 之 和 ， 即 ： ni ins hhhhh 121 ni ins nsss RRRRQ hhhQhR 1212212 . 二 、 网 络 图 及 网 络 特 性 4)串 联 风 路 等 积 孔 与 各 分 支 等 积 孔 间 的 关 系 22221 111 1 ns AAAA 2 19.1 iRiA 2 219.1 iAiR 22 22 119.119.119.1 119.1 iiis AARRsA 二 、 网 络 图 及 网 络 特 性（ 2） 串 联 风 路 等 效 阻 力 特 性 曲 线 的 绘 制 根 据 以 上 串 联 风 路 的 特 性 ， 可 以 绘 制 串 联 风 路 等 效 阻 力特 性 曲 线 。 1R 1R2 R1R2R1+R2 QH 二 、 网 络 图 及 网 络 特 性 绘 制 方 法 ： )首 先 在 h-Q坐 标 图 上 分 别 作 出 串 联 风 路 1、 2的 阻 力 特性 曲 线 R1、 R2； )根 据 串 联 风 路 “ 风 量 相 等 ， 阻 力 叠 加 ” 的 原 则 ， 作 平行 于 h轴 的 若 干 条 等 风 量 线 ， 在 等 风 量 线 上 将 1、 2分 支 阻 力h1、 h2叠 加 ， 得 到 串 联 风 路 的 等 效 阻 力 特 性 曲 线 上 的 点 ； )将 所 有 等 风 量 线 上 的 点 联 成 曲 线 R 3， 即 为 串 联 风 路 的等 效 阻 力 特 性 曲 线 。 二 、 网 络 图 及 网 络 特 性2.并 联 风 网 由 两 条 或 两 条 以 上 具 有 相 同 始 节 点 和 末 节 点 的 分 支 所 组 成的 通 风 网 络 ， 称 为 并 联 风 网 。 如 图 所 示 并 联 风 网 由 5条 分 支并 联 （ 1） 并 联 风 路 特 性 ： 1)总 风 量 等 于 各 分 支 的 风 量 之 和 ， 即 当 各 分 支 的 空 气 密 度 相 等 时 , ni ins MMMMM 121 ni ins QQQQQ 121 123461 2 3 45 二 、 网 络 图 及 网 络 特 性 2)总 风 压 等 于 各 分 支 风 压 ， 即 注 意 ： 当 各 分 支 的 位 能 差 不 相 等 ，或 分 支 中 存 在 风 机 等 通 风 动 力 时 ，并 联 分 支 的 阻 力 并 不 相 等 。 ns hhhh 21 123461 2 3 45 二 、 网 络 图 及 网 络 特 性 3)并 联 风 网 总 风 阻 与 各 分 支 风 阻 的 关 系 又 即 ： 2Sss QRh sss RhQ nS QQQQ .21 nnss RhRhRhRh .2211 ns RRRR 1111 .21 2212 111 1 nsss RRRQhR 二 、 网 络 图 及 网 络 特 性 4)并 联 风 网 等 积 孔 等 于 各 分 支 等 积 孔 之 和 ， 即 ns AAAA 21 ).(19.1 11119.1 21 ns RRRRsA 二 、 网 络 图 及 网 络 特 性 5) 并 联 风 网 的 风 量 分 配 若 已 知 并 联 风 网 的 总 风 量 ， 在 不 考 虑 其 它 通 风 动 力 及 风流 密 度 变 化 时 ， 可 由 下 式 计 算 出 分 支 i的 风 量 。 即 si hh 22 ssii QRQR SRRi QQ is ).( 12111 nRRRi Ssis R QRRQiQ R1 R2 . Ri RnQS 二 、 网 络 图 及 网 络 特 性 （ 2） 并 联 风 路 等 效 阻 力 特 性 曲 线 的 绘 制 根 据 以 上 并 联 风 路 的 特 性 ， 可 以 绘 制 并 联 风 路 等 效 阻 力特 性 曲 线 。 方 法 ： ） 首 先 在 h-Q坐 标 图 上 分 别 作 出 并 联 风 路 1、 2的 阻 力特 性 曲 线 R1、 R2； ） 根 据 并 联 风 路 “ 风 压 （ 阻 力 ） 相 等 ， 风 量 叠 加 ” 的原 则 ， 作 平 行 于 Q轴 的 若 干 条 等 风 压 线 ， 在 等 风 压 线 上 将 1、2分 支 阻 力 h 1、 h2叠 加 ， 得 到 并 联 风 路 的 等 效 阻 力 特 性 曲 线上 的 点 ； 二 、 网 络 图 及 网 络 特 性 ） 将 所 有 等 风 压 线 上 的 点 联 成 曲 线 R3， 即 为 并 联 风 路的 等 效 阻 力 特 性 曲 线 。211 2R1 R2 R1 R2 R1+R2QH 二 、 网 络 图 及 网 络 特 性 .串 联 风 路 与 并 联 风 网 的 比 较 在 任 何 一 个 矿 井 通 风 网 络 中 ， 都 同 时 存 在 串 联 与 并 联 风网 。 在 矿 井 的 进 、 回 风 风 路 多 为 串 联 风 路 ， 而 采 区 内 部 多 为并 联 风 网 。 并 联 风 网 的 优 点 ： (1)从 提 高 工 作 地 点 的 空 气 质 量 及 安 全 性 出 发 ， 采 用 并 联风 网 具 有 明 显 的 优 点 。 (2)在 同 样 的 分 支 风 阻 条 件 下 ， 分 支 并 联 时 的 总 风 阻 小 于串 联 时 的 总 风 阻 。 二 、 网 络 图 及 网 络 特 性 例 如 ： 若 R1=R2=0.04 kg/m7， 串 联 ： Rs = R1+ R2= 0.08 kg/m7 并 联 ： R s ： Rs2 : 在 相 同 风 量 下 ， 串 联 的 能 耗 为 并 联 的 8倍 。704.0104.01 112 /01.0)(1 )(1 21 mkgR RRS 1R1R2 211 2R1 R2 二 、 网 络 图 及 网 络 特 性 .角 联 风 网（ 1） 几 个 概 念 角 联 风 网 ： 是 指 内 部 存 在 角 联 分 支 的 网 络 。 角 联 分 支 （ 对 角 分 支 ） ： 是 指 位 于 风 网 的 任 意 两 条 有 向 通路 之 间 、 且 不 与 两 通 路 的 公 共 节 点 相 连 的 分 支 ， 如 图 。 二 、 网 络 图 及 网 络 特 性 简 单 角 联 风 网 ： 仅 有 一 条 角 联 分 支 的 风 网 。 复 杂 角 联 风 网 ： 含 有 两 条 或 两 条 以 上 角 联 分 支 的 风 网 。213 45 6复杂角联风网简单角联风网1 二 、 网 络 图 及 网 络 特 性 （ 2） 角 联 分 支 风 向 判 别 原 则 ： 分 支 的 风 向 取 决 于 其 始 、 末 节 点 间 的 压 能 值 。 风 流由 能 位 高 的 节 点 流 向 能 位 低 的 节 点 ； 当 两 点 能 位 相 同 时 ， 风流 停 滞 ； 当 始 节 点 能 位 低 于 末 节 点 时 ， 风 流 反 向 。 判 别 式 （ 以 简 单 角 联 为 例 ） ： 1)分 支 5中 无 风 Q 5 = 0 Q1 = Q3 , Q2 = Q4 由 风 压 平 衡 定 律 ： h1 = h2 , h3 = h411 二 、 网 络 图 及 网 络 特 性 由 阻 力 定 律 ： 两 式 相 比 得 ： 即 或 写 为 ： 222211 QRQR 244233 QRQR 244 222233 211 QR QRQR QR 4231 RRRR 132 41 RR RRK 二 、 网 络 图 及 网 络 特 性 )当 分 支 5中 风 向 由 2 3 节 点 的 压 能 高 于 节 点 ， 则 hR2 hR1 即 ： 即同 理 ， h R3 hR4 211222 QRQR 22 253222112 )( QQQQQRR 244233 QRQR 225 23242334 )( QQ QQQRR 11 二 、 网 络 图 及 网 络 特 性 又 即 ： 或 写 为 ： 2 5352 3 )( Q QQQQ Q 1222 253225 2334 )()( RRQQQQQ QRR 132 41 RR RRK 4231 RRRR 风流 二 、 网 络 图 及 网 络 特 性 ) 分 支 5中 的 风 向 由 3 2 同 理 可 得 ： 或 写 为 ：11 4231 RRRR 132 41 RR RRK风流 二 、 网 络 图 及 网 络 特 性 改 变 角 联 分 支 两 侧 的 边 缘 分 支 的 风 阻 就 可 以 改 变 角 联分 支 的 风 向 。 对 图 示 简 单 角 联 风 网 ， 可 推 导 出 如 下 角 联 分 支风 流 方 向 判 别 式 ： 。中风向由，分支中风流停滞；，分支；中风向由，分支3251 51 2351 32 41 RR RRK 三 、 通 风 网 络 动 态 特 性 分 析1.井 巷 风 阻 变 化 引 起 风 流 变 化 的 规 律 （ 1） 变 阻 分 支 本 身 的 风 量 与 风 压 变 化 规 律 当 某 分 支 风 阻 增 大 时 ， 该 分 支 的 风 量 减 小 、 风 压 增 大 ；当 风 阻 减 小 时 ， 该 分 支 的 风 量 增 大 、 风 压 降 低 。 1 235 678 104 9 三 、 通 风 网 络 动 态 特 性 分 析 （ 2） 变 阻 分 支 对 其 它 分 支 风 量 与 风 压 的 影 响 规 律 1） 当 某 分 支 风 阻 增 大 时 ， 包 含 该 分 支 的 所 有 通 路 上 的其 它 分 支 的 风 量 减 小 ， 风 压 增 大 ； 与 该 分 支 并 联 的 通 路 上 的分 支 的 风 量 增 大 ， 风 压 亦 增 大 ； 当 风 阻 减 小 时 与 此 相 反 。 2） 对 于 一 进 一 出 的 子 网 络 ， 若 外 部 分 支 调 阻 引 起 其 流入 （ 流 出 ） 风 量 变 化 ， 其 内 部 各 分 支 的 风 量 变 化 趋 势 相 同 。 3） 风 网 内 ， 某 分 支 风 阻 变 化 时 ， 各 分 支 风 量 、 风 压 变化 幅 度 ， 以 本 分 支 为 最 大 ， 邻 近 分 支 次 之 ， 离 该 分 支 越 远 分支 变 化 越 小 。 三 、 通 风 网 络 动 态 特 性 分 析 4） 风 网 内 ， 不 同 类 型 的 分 支 风 阻 变 化 引 起 的 风 量 变 化幅 度 和 影 响 范 围 是 不 同 的 。 一 般 说 ， 主 干 巷 道 变 阻 引 起 的 风量 变 化 幅 度 和 影 响 范 围 大 ， 末 支 巷 道 变 阻 引 起 的 风 量 变 化 幅度 和 影 响 范 围 小 。 5） 风 网 内 某 分 支 增 阻 时 ， 增 阻 分 支风 量 减 小 值 比 其 并 联 分 支 风 量 增 加 值 大 ；某 分 支 减 阻 时 ， 减 阻 分 支 风 量 增 加 值 比其 并 联 分 支 风 量 减 小 值 大 。 1 235 678 104 9 三 、 通 风 网 络 动 态 特 性 分 析 （ 3） 巷 道 密 闭 与 贯 通 对 风 流 的 影 响 巷 道 密 闭 相 当 于 该 分 支 的 风 阻 增 大 至 ， 故 本 分 支 风 量减 少 到 趋 近 于 0； 对 其 它 分 支 的 影 响 规 律 与 分 支 增 阻 相 同 。 巷 道 贯 通 时 要 修 改 网 络 图 ， 即 在 网 络 图 中 增 加 贯 通 后 的分 支 。 风 流 方 向 取 决 于 巷 道 两 端 点 间 压 能 差 ； 对 其 它 分 支 的影 响 规 律 与 分 支 减 阻 相 同 。 三 、 通 风 网 络 动 态 特 性 分 析2.风 流 稳 定 性 分 析 （ 1） 稳 定 性 的 基 本 概 念 稳 定 性 是 指 当 系 统 受 到 外 界 瞬 时 干 扰 ， 系 统 状 态 偏 离 了平 衡 状 态 后 ， 系 统 状 态 自 动 回 复 到 该 平 衡 状 态 的 能 力 。 按 照 这 种 稳 定 性 的 概 念 ， 除 非 在 主 要 通 风 机 不 稳 定 运 行（ 工 作 在 轴 流 式 风 机 风 压 特 性 曲 线 的 驼 峰 区 ） 等 特 殊 情 况 下 ，矿 井 通 风 系 统 一 般 都 是 稳 定 的 。 通 风 管 理 中 所 说 的 风 流 稳 定 性 ， 一 般 是 指 井 巷 中 风 流 方向 发 生 变 化 或 风 量 大 小 变 化 超 过 允 许 范 围 的 现 象 ； 且 多 指 风流 方 向 发 生 变 化 的 现 象 。 三 、 通 风 网 络 动 态 特 性 分 析 （ 2） 影 响 风 流 稳 定 性 的 因 素 1） 风 网 结 构 对 风 流 稳 定 性 的 影 响 仅 由 串 、 并 联 组 成 的 风 网 ， 其 稳 定 性 强 ； 角 联 风 网 ， 其对 角 分 支 的 风 流 易 出 现 不 稳 定 。 2） 风 阻 变 化 对 风 流 稳 定 性 的 影 响 在 角 联 风 网 中 ， 边 缘 分 支 的 风 阻 变 化 可 能 引 起 角 联 分 支风 流 改 变 。 在 实 际 生 产 矿 井 ， 大 多 数 采 掘 工 作 面 都 是 在 角 联 分 支 中 。应 采 取 安 装 调 节 风 门 的 措 施 ， 保 证 风 流 的 稳 定 性 。 三 、 通 风 网 络 动 态 特 性 分 析 3） 通 风 风 动 力 变 化 对 风 流 稳 定 性 的 影 响 矿 井 风 网 内 主 要 通 风 机 、 辅 助 通 风 机 数 量 和 性 能 的 变 化 ，不 仅 会 引 起 风 机 所 在 巷 道 的 风 量 变 化 ， 而 且 会 使 风 网 内 其 他分 支 风 量 也 发 生 变 化 ， 并 影 响 风 网 内 其 他 风 机 的 工 况 点 。 （ 3） 具 体 如 下 ： 1） 单 主 要 通 风 机 风 网 ， 当 主 要 通 风 机 性 能 发 生 变 化 时 ，风 网 内 各 分 支 风 量 按 主 要 通 风 机 风 量 变 化 的 趋 势 和 比 率 而 变化 。 三 、 通 风 网 络 动 态 特 性 分 析 2） 多 主 要 通 风 机 风 网 内 ， 当 某 主 要 通 风 机 性 能 发 生 变化 时 ， 整 个 风 网 内 各 分 支 风 量 不 按 比 例 变 化 。 3） 多 主 要 通 风 机 风 网 内 ， 即 使 风 网 结 构 和 分 支 风 阻 不变 ， 当 某 主 要 通 风 机 性 能 发 生 变 化 时 ， 由 于 风 网 总 风 量 和 各主 要 通 风 机 风 量 配 置 发 生 了 变 化 ， 因 此 ， 各 主 要 通 风 机 的 工作 风 阻 与 风 网 总 风 阻 也 有 所 变 化 。 三 、 通 风 网 络 动 态 特 性 分 析 4） 风 网 内 ， 某 巷 道 安 设 辅 助 通 风 机 后 ， 不 仅 该 巷 道 本身 风 流 发 生 变 化 ， 其 他 巷 道 风 流 也 变 化 。 当 某 辅 助 通 风 机 风量 增 大 时 ， 辅 助 通 风 机 所 在 巷 道 风 量 增 加 ， 包 含 辅 助 通 风 机在 内 的 闭 合 回 路 中 ， 与 辅 助 通 风 机 风 向 一 致 的 各 巷 风 量 增 加 ，与 其 风 向 相 反 的 各 巷 风 量 减 小 。 当 辅 助 通 风 机 风 压 过 高 或 风 量 过 大 时 ， 可 引 起 其 并 联 分支 风 量 不 足 、 停 风 、 甚 至 反 向 。 引 起 并 联 分 支 风 流 反 向 的 条件 是 辅 助 通 风 机 风 量 大 于 回 路 的 总 风 量 或 辅 助 通 风 机 风 压 大于 回 路 内 其 同 向 分 支 的 风 压 损 失 。 5） 自 然 风 压 引 起 的 风 流 变 化 ， 与 辅 助 通 风 机 相 似 。 四 、 矿 井 风 量 调 节 随 着 生 产 的 发 展 和 变 化 ， 工 作 面 的 推 进 和 更 替 ， 巷 道 风阻 、 网 络 结 构 及 所 需 的 风 量 均 在 不 断 变 化 ， 要 求 及 时 进 行 风量 调 节 。 按 调 节 设 施 来 看 ， 有 通 风 机 、 射 流 器 、 风 窗 、 风 幕 和 增加 并 联 井 巷 或 扩 大 通 风 断 面 等 。 按 其 调 节 的 范 围 ， 可 分 为 局 部 风 量 调 节 与 矿 井 总 风 量 调节 。 从 通 风 能 量 的 角 度 看 ， 可 分 为 增 能 调 节 、 耗 能 调 节 和 节能 调 节 。 四 、 矿 井 风 量 调 节1.局 部 风 量 调 节 局 部 风 量 调 节 是 指 在 采 区 内 部 各 工 作 面 间 ， 采 区 之 间 或生 产 水 平 之 间 的 风 量 调 节 。 调 节 方 法 ： 增 阻 法 、 减 阻 法 及 辅 助 通 风 机 调 节 法 。 （ 1） 增 阻 调 节 法 增 阻 调 节 法 是 在 通 过 在 巷 道 中 安 设 调 节 风 窗 等 设 施 ， 增大 巷 道 中 的 局 部 阻 力 ， 从 而 降 低 与 该 巷 道 处 于 同 一 通 路 中 的风 量 ， 或 增 大 与 其 关 联 的 通 路 上 的 风 量 。 增 阻 调 节 是 一 种 耗能 调 节 法 四 、 矿 井 风 量 调 节 主 要 措 施 ： 1)调 节 风 窗 ； 2)临 时 风 帘 ； 3)空 气 幕 调 节 装置 等 。 使 用 最 多 的 是 调 节 风 窗 。 风 窗 调 节 法 原 理 分 析 如 图 ， 分 支 风 阻 分 别为 R1和 R2， 风 量 分 别 为Q1,Q2。 则 两 分 支 的 阻 力为 ： h 1=R1Q12， h2=R2Q22，且 h1= h2 。 若 分 支 风 量 不 足 。可 在 分 支 中 设 置 调 节 窗 。设 调 节 风 窗 产 生 的 局 部 风 阻 为 R。R1Q1 R2Q2Q 2 R1+ RQ1 R2Q2Q2 四 、 矿 井 风 量 调 节 (R1+ R)Q1 2= R2Q2 2 但 增 阻 后 ， 并 联 系 统 总 风 阻 增 大 。 使 Q Q， 由 于 Q未 知 ， 实 际 计 算 过 程 中 ， 假 设 Q Q。 已 知 , R后 ， 可 计算 调 节 风 窗 面 积 。 12 2122 RRR QQ 四 、 矿 井 风 量 调 节调 节 风 窗 开 口 面 积 计 算 ：当 Sc/S 0.5 时 ，当 Sc/S 0.5 时 ，S c 调 节 风 窗 的 断 面 积 ， m2； S 巷 道 的 断 面 积 ， m2；Q 通 达 风 量 ， m3/s； hc 调 节 风 窗 阻 力 ， Pa； Rc 调 节风 窗 的 风 阻 ， N s2/m8； Rc hc /Q2。cc hSQ QSS 84.065.0 cc RSSS 84.065.0 cc hSQ QSS 759.0 cc RSSS 759.01 四 、 矿 井 风 量 调 节 使 用 条 件 ： 增 阻 分 支 风 量 有 富 余 。 特 点 ： 增 阻 调 节 法 具 有 简 单 、 方 便 、 易 行 、 见 效 快 等 优点 ； 但 增 阻 调 节 法 会 增 加 矿 井 总 风 阻 ， 减 少 总 风 量 。 （ 2） 减 阻 调 节 法 减 阻 调 节 法 是 在 通 过 巷 道 中 采 取 降 阻 措 施 ， 降 低 巷 道 的通 风 阻 力 ， 从 而 增 大 与 该 巷 道 处 于 同 一 通 路 中 的 风 量 ， 或 减小 与 其 关 联 通 路 上 的 风 量 。 四 、 矿 井 风 量 调 节 主 要 措 施 ： 1)扩 大 巷 道 断 面 ； 2)降 低 摩 擦 阻 力 系 数 ； 3)清 除 巷 道 中的 局 部 阻 力 物 ； 4)采 用 并 联 风 路 ； 5)缩 短 风 流 路 线 的 总 长 度等 。 特 点 ： 可 以 降 低 矿 井 总 风 阻 ， 并 增 加 矿 井 总 风 量 ； 但 降 阻 措 施的 工 程 量 和 投 资 一 般 都 较 大 ， 施 工 工 期 较 长 ， 所 以 一 般 在 对矿 井 通 风 系 统 进 行 较 大 的 改 造 时 采 用 。 四 、 矿 井 风 量 调 节 （ 3） 增 能 调 节 法 增 能 调 节 法 主 要 是 采 用 辅 助 通 风 机 等 增 加 通 风 能 量 的 方法 ， 增 加 局 部 地 点 的 风 量 。 主 要 措 施 ： 1)辅 助 通 风 机 调 节 ； 2)利 用 自 然 风 压 调 节 。 特 点 ： 增 能 调 节 法 的 施 工 相 对 比 较 方 便 ， 不 须 降 低 矿 井总 风 阻 ， 增 加 矿 井 总 风 量 ， 同 时 可 以 减 少 矿 井 主 通 风 机 能 耗 。但 采 用 辅 助 通 风 机 调 节 时 设 备 投 资 较 大 ， 辅 助 通 风 机 的 能 耗较 大 ， 且 辅 助 通 风 机 的 安 全 管 理 工 作 比 较 复 杂 ， 安 全 性 较 差 。 四 、 矿 井 风 量 调 节2.矿 井 总 风 量 的 调 节 当 矿 井 （ 或 一 翼 ） 总 风 量 不 足 或 过 剩 时 ， 需 调 节 总 风 量 ，也 就 是 调 整 主 通 风 机 的 工 况 点 。 采 取 的 措 施 是 ： 改 变 主 通 风机 的 工 作 特 性 ， 或 改 变 矿 井 风 网 的 总 风 阻 。 (1) 改 变 主 通 风 机 工 作 特 性 改 变 主 通 风 机 的 叶 轮 转 速 、 轴 流 式 风 机 叶 片 安 装 角 度 和离 心 式 风 机 前 导 器 叶 片 角 度 等 ， 可 以 改 变 通 风 机 的 风 压 特 性 ，从 而 达 到 调 节 风 机 所 在 系 统 总 风 量 的 目 的 。 四 、 矿 井 风 量 调 节 (2) 改 变 矿 井 总 风 阻 值 1） 风 硐 闸 门 调 节 法 如 果 在 风 机 风 硐 内 安 设 调 节 闸 门 ， 改 变 闸 门 的 开 口 大 小可 以 改 变 风 机 的 总 工 作 风 阻 ， 从 而 可 调 节 风 机 的 工 作 风 量 。RM1M2M3 QH 四 、 矿 井 风 量 调 节 2） 降 低 矿 井 总 风 阻 当 矿 井 总 风 量 不 足 时 ， 如 果 能 降 低 矿 井 总 风 阻 ， 则 不 仅可 增 大 矿 井 总 风 量 ， 而 且 可 以 降 低 矿 井 总 阻 力 。M1 R1R2M2 R3 M3H 五 、 应 用 计 算 机 解 算 复 杂 通 风 网 络 原 理 依 据 风 量 平 衡 定 律 、 风 压 平 衡 定 律 、 阻 力 定 律 方 法 回 路 法 假 设 风 网 中 每 一 回 路 内 各 分 支 的 风 向 和 风 量 开始 ， 逐 渐 修 正 风 量 ， 使 之 满 足 风 压 平 衡 定 律 。 节 点 法 假 设 风 网 中 每 一 回 路 内 各 分 支 节 点 压 力 值 开 始 ，逐 渐 修 正 压 力 分 布 ， 使 之 满 足 风 量 平 衡 定 律 。 五 、 应 用 计 算 机 解 算 复 杂 通 风 网 络 1.改 进 的 斯 考 德 恒 斯 雷 试 算 法 回 路 法 回 路 风 量 ： 把 风 流 在 风 网 中 的 流 动 看 成 是 在 一 些 互 不 重复 的 独 立 的 闭 合 回 路 中 各 有 一 定 的 风 量 在 循 环 ， 这 种 风 量 称为 回 路 风 量 。 如 图 ： 回 路 ABDEF(风 量 q1)、 BCDB(q2)、 CED(q3) 独 立 分 支 ： 只 属 于 一 个 回 路 的 分 支 。 反 之 ， 为 非 独 立 分支 。 且 满 足 ： 独 立 分 支 (M) 分 支 总 数 (B) 节 点 数 (J) 如 ： BC、 CE、 EFAB 独 立 分 支 ， BD、 DE、 CD 非 独 立 分 支 五 、 应 用 计 算 机 解 算 复 杂 通 风 网 络 基 本 思 路 ： 初 拟 风 网 中 各 回 路 风 量 (如 q1 q2 q3)， 使 其满 足 风 网 中 节 点 风 量 风 量 平 衡 定 律 ， 然 后 利 用 风 压 平 衡 定律 对 其 逐 一 进 行 修 正 ， 从 而 得 各 分 支 假 设 风 量 ， 经 把 迭 代计 算 修 正 ， 各 回 路 风 压 逐 渐 趋 于 平 衡 ， 这 样 各 分 支 风 量 逐渐 接 真 实 值 。 A B CD EFq2 q1 q3 Hf 五 、 应 用 计 算 机 解 算 复 杂 通 风 网 络 回 路 风 量 修 正 值 （ Q） ： 回 路 中 各 分 支 阻 力 代 数 和 ， 当 分 支 流 向 与 回 路 流 向 一 致时 ， 取 “ ” ， 反 之 ， 取 “ ” 。当 回 路 中 有 Hf 和 Hn 时 ：故 分 支 风 量 为 ： ni iini iiQR QRQ 11 22 11 22 fni iini nfii HQR HHQRQ QQQ ii 本 章 作 业 5-1 5-5 5-6 5-7 5-12 5-13 5-14 本章内容结束谢谢