1、礦井通風網絡中風量分配與調節修第1頁，共44頁，2022年，5月20日，9點36分，星期五第一節 風量分配基本規律第二節 簡單網絡特性第三節 通風網絡動態特性分析第四節 礦井風量調節第五節 用計算機解算復雜通風網絡第2頁，共44頁，2022年，5月20日，9點36分，星期五 第一節 風量分配基本規律一、礦井通風網絡與網絡圖(一）礦井通風網絡通風網絡圖：用直觀的幾何圖形來表示通風網絡。 1. 分支（邊、弧）：表示一段通風井巷的有向線段，線段的 方向代表井巷中的風流方向。每條分支有一個編號，稱分支號。 2. 節點（結點、頂點）：是兩條或兩條以上分支的交點。 3. 路（通路、道路）：是由若干條方向相

2、同的分支首尾相連而成的 線路。如圖中，125、1246和136等均是通路。 4. 回路：由兩條或兩條以上分支首尾相連形成閉合線路稱為回路。 如圖中，243、2563和1367 礦井通風系統是由縱橫交錯的井巷構成的一個復雜系統。用圖論的方法對通風系統進行抽象描述，把通風系統變成一個由線、點及其屬性組成的系統，稱為通風網絡。5234167第3頁，共44頁，2022年，5月20日，9點36分，星期五 5、 樹：是指任意兩節點間至少存在一條通路但不含回路的一類特殊圖。由于這類圖的幾何形狀與樹相似，故得名。樹中的分支稱為樹枝。包含通風網絡的全部節點的樹稱為其生成樹，簡稱樹。（二）礦井通風網絡圖 特點：）

3、通風網絡圖只反映風流方向及節點與分支間的相互關系，節點位置與分支線的形狀可以任意改變。 ）能清楚地反映風流的方向和分合關系，并且是進行各種通風計算的基礎，因此是礦井通風管理的一種重要圖件。第4頁，共44頁，2022年，5月20日，9點36分，星期五二、風量平衡定律 風量平衡定律是指在穩態通風條件下，單位時間流入某節點的空氣質量等于流出該節點的空氣質量；或者說，流入與流出某節點的各分支的質量流量的代數和等于零，即 若不考慮風流密度的變化，則流入與流出某節點的各分支的體積流量（風量）的代數和等于零，即：第5頁，共44頁，2022年，5月20日，9點36分，星期五 如圖a，節點4處的風量平衡方程為：

4、 將上述節點擴展為無源回路，則上述風量平衡定律依然成立。如圖b所示，回路2-4-5-7-2的各鄰接分支的風量滿足如下關系：16523圖a8217356圖b第6頁，共44頁，2022年，5月20日，9點36分，星期五三、能量平衡定律 假設：一般地，回路中分支風流方向為順時針時， 其阻力取“”，逆時針時，其阻力取“”。 （一）無動力源（Hn Hf） 通風網路圖的任一回路中，無動力源時，各分支阻力的代數和為零，即： 如圖，對回路 -6中有：23456第7頁，共44頁，2022年，5月20日，9點36分，星期五（二）有動力源 設風機風壓Hf ，自然風壓HN 。 如圖，對回路 234-5-1中有：一般表

5、達式為：即：能量平衡定律是指在任一閉合回路中，各分支的通風阻力代數和等于該回路中自然風壓與通風機風壓的代數和。23456第8頁，共44頁，2022年，5月20日，9點36分，星期五第二節 簡單網絡特性定義：由兩條或兩條以上分支彼此首尾相連，中間沒有風流分匯點的線路稱為串聯風路。123456789458123679一、串聯 1串聯特性 2繪等效圖二、并聯 1并聯特性 2繪等效圖三、比較四、角聯 1基本概念 2風向判定 3. 角聯分析一、串聯一、串聯風路第9頁，共44頁，2022年，5月20日，9點36分，星期五（一） 串聯風路特性 1. 總風量等于各分支的風量： MS = M1 = M2 = M

6、n 當各分支的空氣密度相等時，QS = Q1 = Q2 = Qn 2. 總風壓（阻力）等于各分支風壓（阻力）之和，即:一、串聯 1串聯特性 2繪等效圖二、并聯 1并聯特性 2繪等效圖三、比較四、角聯 1基本概念 2風向判定 3. 角聯分析1串聯特性第10頁，共44頁，2022年，5月20日，9點36分，星期五3. 總風阻等于各分支風阻之和： （一） 串聯風路特性一、串聯 1串聯特性 2繪等效圖二、并聯 1并聯特性 2繪等效圖三、比較四、角聯 1基本概念 2風向判定 3. 角聯分析1串聯特性第11頁，共44頁，2022年，5月20日，9點36分，星期五（一） 串聯風路特性4. 串聯風路等積孔及與

7、各分支等積孔間的關系一、串聯 1串聯特性 2繪等效圖二、并聯 1并聯特性 2繪等效圖三、比較四、角聯 1基本概念 2風向判定 3. 角聯分析1串聯特性第12頁，共44頁，2022年，5月20日，9點36分，星期五方法： 根據串聯風路的特性，繪制串聯風路等效阻力特性曲線。1R1R2R1R2R1+R2QH（二）串聯風路等效阻力特性曲線的繪制、首先在 hQ 坐標圖上分別作出串聯風路1、2的阻力特性曲線R1、R2；、根據串聯風路“風量相等，阻力疊加”的原則，作平行于h軸的若干條等風量線，在等風量線上將1、2分支阻力h1、h2疊加，得到串聯風路的等效阻力特性曲線上的點；、將所有等風量線上的點聯成曲線R3

8、，即為串聯風路的等效阻力特性曲線。一、串聯 1串聯特性 2繪等效圖二、并聯 1并聯特性 2繪等效圖三、比較四、角聯 1基本概念 2風向判定 3. 角聯分析2繪等效圖第13頁，共44頁，2022年，5月20日，9點36分，星期五定義： 由兩條或兩條以上具有相同始節點和末節點的分支所組成的通風網絡，稱為并聯風網。 二、并聯風網123412345一、串聯 1串聯特性 2繪等效圖二、并聯 1并聯特性 2繪等效圖三、比較四、角聯 1基本概念 2風向判定 3. 角聯分析二、并聯第14頁，共44頁，2022年，5月20日，9點36分，星期五1. 總風量等于各分支的風量之和，即 當各分支的空氣密度相等時,2.

9、 總風壓等于各分支風壓，即 注意：當分支中存在風機等通風動力時，并聯分支的阻力并不相等。（一）并聯風網特性123412345一、串聯 1串聯特性 2繪等效圖二、并聯 1并聯特性 2繪等效圖三、比較四、角聯 1基本概念 2風向判定 3. 角聯分析1并聯特性第15頁，共44頁，2022年，5月20日，9點36分，星期五（一）并聯風網特性3. 并聯風網總風阻與各分支風阻的關系一、串聯 1串聯特性 2繪等效圖二、并聯 1并聯特性 2繪等效圖三、比較四、角聯 1基本概念 2風向判定 3. 角聯分析1并聯特性第16頁，共44頁，2022年，5月20日，9點36分，星期五（一）并聯風網特性4. 并聯風網等積

10、孔等于各分支等積孔之和一、串聯 1串聯特性 2繪等效圖二、并聯 1并聯特性 2繪等效圖三、比較四、角聯 1基本概念 2風向判定 3. 角聯分析1并聯特性第17頁，共44頁，2022年，5月20日，9點36分，星期五（一）并聯風網特性5. 并聯風網的風量分配R1R2.RiRnQS一、串聯 1串聯特性 2繪等效圖二、并聯 1并聯特性 2繪等效圖三、比較四、角聯 1基本概念 2風向判定 3. 角聯分析1并聯特性第18頁，共44頁，2022年，5月20日，9點36分，星期五Q1（二）并聯風網等效阻力特性曲線的繪制依據并聯風網的特性，繪制并聯風網等效阻力特性曲線R1R2方法：、首先在hQ 坐標圖上分別作

11、出并聯風路1、2的阻力特性曲線R1、R2；R1R2R1/R2QH、根據并聯風路“風壓（阻力）相等，風量疊加”的原則，作平行于Q 軸的若干條等風壓線，在等風壓線上將1、2分支風量Q1、Q2疊加，得到并聯風路的等效阻力特性曲線上的點；Q2Q1 +Q2、將所有等風壓線上的點聯成曲線R3，即為并聯風路的等效阻力特性曲線。一、串聯 1串聯特性 2繪等效圖二、并聯 1并聯特性 2繪等效圖三、比較四、角聯 1基本概念 2風向判定 3. 角聯分析2繪等效圖第19頁，共44頁，2022年，5月20日，9點36分，星期五 在礦井的進、回風風路多為串聯風路，而采區內部多為并聯風網。 串并聯風網的比較： 、從提高工作

12、地點的空氣質量及安全性出發，采用并聯風網具有明顯的優點。 三、串聯風路與并聯風網的比較一、串聯 1串聯特性 2繪等效圖二、并聯 1并聯特性 2繪等效圖三、比較四、角聯 1基本概念 2風向判定 3. 角聯分析規程第114條 采、掘工作面應實行獨立通風。 布置獨立通風有困難時，在制定措施后，可采用串聯通風，但串聯通風的次數不得超過1次。三、比較第20頁，共44頁，2022年，5月20日，9點36分，星期五 、在同樣的分支風阻條件下，分支并聯時的總風阻小于串聯時的總風阻。RR1RR串聯：RS=2R并聯：一、串聯 1串聯特性 2繪等效圖二、并聯 1并聯特性 2繪等效圖三、比較四、角聯 1基本概念 2風

13、向判定 3. 角聯分析三、串聯風路與并聯風網的比較3、井下串聯分支所需開拓工程量小，經濟性好。三、比較第21頁，共44頁，2022年，5月20日，9點36分，星期五（一）幾個概念 四、角聯風網角聯風網：是指內部存在角聯分支的網絡。角聯分支（對角分支）：是指位于風網的任意兩條有向通路之間、且不與兩通路的公共節點相連的分支，如上圖示。簡單角聯風網：僅有一條角聯分支的風網。復雜角聯風網：含有兩條或兩條以上角聯分支的風網。21復雜角聯風網簡單角聯風網13645一、串聯 1串聯特性 2繪等效圖二、并聯 1并聯特性 2繪等效圖三、比較四、角聯 1基本概念 2風向判定 3. 角聯分析四、角聯1基本概念第22

14、頁，共44頁，2022年，5月20日，9點36分，星期五（二）角聯分支風向判別原則：分支的風向取決于其始、末節點間的壓能值。風流由能位高的節點流向能位低的節點；當兩點能位相同時，風流停滯；當始節點能位低于末節點時，風流反向。一、串聯 1串聯特性 2繪等效圖二、并聯 1并聯特性 2繪等效圖三、比較四、角聯 1基本概念 2風向判定 3. 角聯分析2風向判定第23頁，共44頁，2022年，5月20日，9點36分，星期五簡單角聯風網11、分支5中無風由風壓平衡定律：（二）角聯分支風向判別一、串聯 1串聯特性 2繪等效圖二、并聯 1并聯特性 2繪等效圖三、比較四、角聯 1基本概念 2風向判定 3. 角聯

15、分析2風向判定第24頁，共44頁，2022年，5月20日，9點36分，星期五、當分支5中風向由23（二）角聯分支風向判別1一、串聯 1串聯特性 2繪等效圖二、并聯 1并聯特性 2繪等效圖三、比較四、角聯 1基本概念 2風向判定 3. 角聯分析2風向判定第25頁，共44頁，2022年，5月20日，9點36分，星期五、分支5中的風向由32 同理可得：（二）角聯分支風向判別1簡單角聯風網角聯分支風流方向判別式：一、串聯 1串聯特性 2繪等效圖二、并聯 1并聯特性 2繪等效圖三、比較四、角聯 1基本概念 2風向判定 3. 角聯分析2風向判定第26頁，共44頁，2022年，5月20日，9點36分，星期五

16、1、角聯分支的風向完全取決于與之相連的風路的風阻值比，而與角聯風路本身的風阻無關。2、在用風地點的角聯風路不利于安全生產，為有害角聯，盡量減少。3、分別處于回風段、進風段中的角聯風路，其風流反向不影響安全，稱為無害角聯，而且還有利于降低礦井總風阻。 （三）角聯結構分析1一、串聯 1串聯特性 2繪等效圖二、并聯 1并聯特性 2繪等效圖三、比較四、角聯 1基本概念 2風向判定 3. 角聯分析3. 角聯分析第27頁，共44頁，2022年，5月20日，9點36分，星期五123567810第三節 通風網絡動態特性分析一、井巷風阻變化引起風流變化的規律1. 變阻分支本身的風量與風壓變化規律 當某分支風阻增

17、大時，該分支的風量減小、風壓增大；當風阻減小時，該分支的風量增大、風壓降低。2. 變阻分支對其它分支風量與風壓的影響規律 1）當某分支風阻增大時，包含該分支 的所有通路上的其它分支的風量減小， 風壓亦減小；與該分支并聯的通路上的 分支的風量增大，風壓亦增大；當風阻 減小時與此相反。 49第28頁，共44頁，2022年，5月20日，9點36分，星期五2）對于一進一出的子網絡，若外部分支調阻引起其流入（流出）風量變化，其內部各分支的風量變化趨勢相同。3）風網內，某分支風阻變化時，各分支風量、風壓的變化幅度，以本分支為最大，鄰近分支次之，離該分支越遠的分支變化越小。4）風網內，不同類型的分支風阻變化

18、引起的風量變化幅度和影響范圍是不同的。一般地說，主干巷道變阻引起的風量變化幅度和影響范圍大，末支巷道變阻引起的風量變化幅度和影響范圍小。5）風網內某分支增阻時，增阻分支風量減小值比其 并聯分支風量增加值大；某分支減阻時，減阻分 支風量增加值比其并聯分支風量減小值大。12356781049第29頁，共44頁，2022年，5月20日，9點36分，星期五3巷道密閉與貫通對風流的影響 巷道密閉相當于該分支的風阻增大至，故本分支風量減少到趨近于0；對其它分支的影響規律與分支增阻相同。 巷道貫通時要修改網絡圖，即在網絡圖中增加貫通后的分支。風流方向取決于巷道兩端點間壓能差；對其它分支的影響規律與分支減阻相

19、同。第30頁，共44頁，2022年，5月20日，9點36分，星期五二、風流穩定性分析(一)穩定性的基本概念 穩定性是指當系統受到外界瞬時干擾，系統狀態偏離了平衡狀態后，系統狀態自動回復到該平衡狀態的能力。 按照這種穩定性的概念，除非在主要通風機不穩定運行（工作在軸流式風機風壓特性曲線的駝峰區）等特殊情況下，礦井通風系統一般都是穩定的。 通風管理中所說的風流穩定性，一般是指井巷中風流方向發生變化或風量大小變化超過允許范圍的現象；且多指風流方向發生變化的現象。(二)影響風流穩定性的因素1. 風網結構對風流穩定性的影響 僅由串、并聯組成的風網，其穩定性強；角聯風網，其對角分支的風流易出現不穩定。第3

20、1頁，共44頁，2022年，5月20日，9點36分，星期五2. 風阻變化對風流穩定性的影響 在角聯風網中，邊緣分支的風阻變化可能引起角聯分支風流改變。 在實際生產礦井，大多數采掘工作面都是在角聯分支中。應采取安裝調節風門的措施，保證風流的穩定性。3. 通風風動力變化對風流穩定性的影響 礦井風網內主要通風機、輔助通風機數量和性能的變化，不僅會引起風機所在巷道的風量變化，而且會使風網內其他分支風量也發生變化，并影響風網內其他風機的工況點。第32頁，共44頁，2022年，5月20日，9點36分，星期五(三)具體如下：1) 單主要通風機風網，當主要通風機性能發生變化時，風網內各分支風量按主要通風機風量

21、變化的趨勢和比率而變化。2) 多主要通風機風網內，當某主要通風機性能發生變化時，整個風網內各分支風量不按比例變化。3) 多主要通風機風網內，即使風網結構和分支風阻不變，當某主要通風機性能發生變化時，由于風網總風量和各主要通風機風量配置發生了變化，因此，各主要通風機的工作風阻與風網總風阻也有所變化。第33頁，共44頁，2022年，5月20日，9點36分，星期五4) 風網內，某巷道安設輔助通風機后，不僅該巷道本身風流發生變化，其他巷道風流也變化。當某輔助通風機風量增大時，輔助通風機所在巷道風量增加，包含輔助通風機在內的閉合回路中，與輔助通風機風向一致的各巷風量增加，與其風向相反的各巷風量減小。 當

22、輔助通風機風壓過高或風量過大時，可引起其并聯分支風量不足、停風、甚至反向。引起并聯分支風流反向的條件是輔助通風機風量大于回路的總風量或輔助通風機風壓大于回路內其同向分支的風壓損失。5) 自然風壓引起的風流變化，與輔助通風機相似。第34頁，共44頁，2022年，5月20日，9點36分，星期五第四節 礦井風量調節 隨著生產的發展和變化，工作面的推進和更替，巷道風阻、網絡結構及所需的風量均在不斷變化，要求及時進行風量調節。 從調節設施來看，有通風機、射流器、風窗、風幕和增加并聯井巷或擴大通風斷面等。按其調節的范圍，可分為局部風量調節與礦井總風量調節。從通風能量的角度看，可分為增能調節、耗能調節和節能

23、調節。第35頁，共44頁，2022年，5月20日，9點36分，星期五一、局部風量調節 局部風量調節是指在采區內部各工作面間，采區之間或生產水平之間的風量調節。調節方法：增阻法、減阻法及輔助通風機調節法。(一) 增阻調節法 增阻調節法是在通過在巷道中安設調節風窗等設施，增大巷道中的局部阻力，從而降低與該巷道處于同一通路中的風量，或增大與其關聯的通路上的風量。增阻調節是一種耗能調節法 主要措施：(1)調節風窗；(2)臨時風簾；(3)空氣幕調節裝置等。使用最多的是調節風窗。 使用條件：增阻分支風量有富余。 特點：增阻調節法具有簡單、方便、易行、見效快等優點；但增 阻調節法會增加礦井總風阻，減少總風量

24、。第36頁，共44頁，2022年，5月20日，9點36分，星期五(二)減阻調節法減阻調節法是在通過巷道中采取降阻措施，降低巷道的通風阻力，從而增大與該巷道處于同一通路中的風量，或減小與其關聯通路上的風量。主要措施：(1)擴大巷道斷面；(2)降低摩擦阻力系數；(3)清除巷道中的局部阻力物；(4)采用并聯風路；(5)縮短風流路線的總長度等。特點：可以降低礦井總風阻，并增加礦井總風量；但降阻措施的工程量和投資一般都較大，施工工期較長，所以一般在對礦井通風系統進行較大的改造時采用。第37頁，共44頁，2022年，5月20日，9點36分，星期五(三)增能調節法增能調節法主要是采用輔助通風機等增加通風能量

25、的方法，增加局 部地點的風量。主要措施：(1)輔助通風機調節法。(2)利用自然風壓調節法。特點：增能調節法的施工相對比較方便，不須降低礦井總風阻，增 加礦井總風量，同時可以減少礦井主通風機能耗。但采用輔助 通風機調節時設備投資較大，輔助通風機的能耗較大，且輔助 通風機的安全管理工作比較復雜，安全性較差。第38頁，共44頁，2022年，5月20日，9點36分，星期五輔助通風機的安裝規定： 煤礦安全規程第125條： 礦井通風系統中，如果某一分區風路的風阻過大，主要通風機不能供給其足夠風量時，可在井下安設輔助通風機，但必須供給輔助通風機房新鮮風流；在輔助通風機停止運轉期間，必須打開繞道風門。 嚴禁在煤（巖）與瓦斯（二氧化碳）突出礦井中安設輔助通風機。 繞道風門 輔助扇風機 第39頁，共44頁，2022年，5月20日，9點36分，星期五二、礦井總風量的調節 當礦井（或一翼）總風量不足或過剩時，需調節總風量，也就是調整主通風機的工況點。采取的措施是：改變主通風機的工作特性，或改變礦井風網的總風阻。(一) 改變主通風機工作特性 改變主通風機的葉輪轉速、軸流式風機葉片安裝角度和離心式風機前導器葉片角度等，可以改變通風機的風壓特性，從而達到調節風機所在系統總風量的目的。RM1M2M3QH第40頁，共44頁，2022年，5月20日，9點36分，星期五(