1、通通 风风 安安 全全 学学第五章第五章 矿井通风风量调节与系统分析矿井通风风量调节与系统分析河南工程学院河南工程学院安全工程学院安全工程学院本章主要内容 矿井通风系统是由通风动力、通风网络和控制设备等要素组成的空间物理结构实体。在正常时期其功能是保质保量地为采掘作业地点和需风场所供给新鲜空气，创造符合健康卫生标准的工作环境；在灾变时期，具有防止和抗御灾害扩大、减小灾害损失，为救灾创造安全环境和条件的功能，是矿井安全生产的重要保障系统。矿井通风网络是矿井通风系统的一种表现形式。通风系统中各井巷分配的风量及其方向遵循一定规律。本章主要内容 第一节 矿井通风系统图与网络图 第二节 通风网络中风流流
2、动基本定律 第三节 简单网络特性 第四节 通风网络动态特性分析 第五节 矿井风量调节第六节 应用计算机解算复杂通风网络 第七节 矿井通风系统分析第一节 矿井通风系统图和网络图一、矿井通风系统图及其绘制一、矿井通风系统图及其绘制 矿井通风系统图是煤矿安全生产必备的图件，是在矿井矿井通风系统图是煤矿安全生产必备的图件，是在矿井采掘工程平面布置图的基础上加工绘制而成的，反映矿井通采掘工程平面布置图的基础上加工绘制而成的，反映矿井通风系统中各要素之间相互关系及通风参数的图纸。通风系统风系统中各要素之间相互关系及通风参数的图纸。通风系统图上，一般应按图例标注以下内容：图上，一般应按图例标注以下内容：（1
3、）主要通风机的位置及其型号和工作参数；）主要通风机的位置及其型号和工作参数；（2）局部通风机的位置及其型号和参数；）局部通风机的位置及其型号和参数；（3）矿井和采区主要进、回风巷道名称及其风量和风流方）矿井和采区主要进、回风巷道名称及其风量和风流方向；向；（4）采、掘工作面和硐室名称及其风量；）采、掘工作面和硐室名称及其风量；（5）密闭墙、风门、调节门、风桥等通风构筑物和安全设）密闭墙、风门、调节门、风桥等通风构筑物和安全设施位置；施位置；（6）通风防火与防尘设施的布置等，如有火区、积水区等）通风防火与防尘设施的布置等，如有火区、积水区等应在图上进行标注。应在图上进行标注。通风系统立体图通风系
4、统立体图 矿井通风系统立体图是根据投影原理把矿井巷道的立体图投矿井通风系统立体图是根据投影原理把矿井巷道的立体图投影到平面上而形成的图形。它能较好地表达巷道之间的立体影到平面上而形成的图形。它能较好地表达巷道之间的立体关系，是进行通风系统设计和现场施工管理必不可少的资料。关系，是进行通风系统设计和现场施工管理必不可少的资料。一般采用轴侧投影法绘制矿井通风系统立体图。轴侧投影的一般采用轴侧投影法绘制矿井通风系统立体图。轴侧投影的实质就是把空间物体连同空间坐标轴投影于投影面上，利用实质就是把空间物体连同空间坐标轴投影于投影面上，利用三个坐标轴确定物体的三个尺度。其特点是：平行于某一坐三个坐标轴确定
5、物体的三个尺度。其特点是：平行于某一坐标轴的所有线段，其变形系数相等。标轴的所有线段，其变形系数相等。第一节 矿井通风系统图和网络图二、矿井通风网络与网络图绘制二、矿井通风网络与网络图绘制（一）通风网络术语（一）通风网络术语矿井通风网络矿井通风网络：用图论的方法对通风系统进行抽象描述，用线：用图论的方法对通风系统进行抽象描述，用线表示井巷，用点表示井巷交汇点，用点线之间的连接关系表示表示井巷，用点表示井巷交汇点，用点线之间的连接关系表示矿井中风流的分合关系，由此得到的系统成为矿井通风网络。矿井中风流的分合关系，由此得到的系统成为矿井通风网络。通风网络图通风网络图：用直观的几何图形来表示通风网络
6、。：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）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。支号。伪分支伪分支：不表示实际井巷的分支，如地面漏风和连接进、：不表示实际井巷的分支，如地面漏风和连接进、回风井口的地面大气分支，常用虚线表示。回风井口的地面大气分支，常用虚线表示。第一节 矿井通风系统图和网络图2）节点（结点、顶点）：是两条或两条以上分支的交点。342151234567第一节 矿井通风系统图和网络图3）路（通路、道路）：是由
7、若干条方向相同的分支首尾相连而成的线路。如图中125、1246和136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。当回路中的非相邻节点间不存在分支时，该回路又称为网孔。如图中243、2563和1367都是回路，其中2-4-3是网孔，而2-5-6-3不是网孔。342151234567第一节 矿井通风系统图和网络图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。6）割集：割集是网络分支的一个子集，将割集中的边从网络图中移去后，将使网络图成为两个分离
8、的部分。第一节 矿井通风系统图和网络图（二）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。第一节 矿井通风系统图和网络图网络图两种类型：一种是与通风系统图形状基本一致的网络图；另一种是曲线形状的网络图，如图5-1-3所示。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
9、行修改。第一节 矿井通风系统图和网络图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。第一节 矿井通风系统图和网络图通风网络图的简化方法：按通风系统图实际分支和节点画出的网络图过于复杂，应根据分析问题的需要进行简化。1）并边：简单的串联或并联分支可用一条等效分支代替。等效分支的风阻值，按串、并联风阻计算公式求算。2）并点：阻力很
10、小（如小于10Pa）的分支，可将其始末节点并为一个节点，压降很小的局部风网（如井底车场、采区车场）也可并为一个节点。3）断路：风阻很大的分支可视为断路。例如，一些漏风量很少的通风构筑物所在的分支可视为断路，在网络图中可不画出。第一节 矿井通风系统图和网络图 风流在通风网络内流动时，除服从能量守恒方风流在通风网络内流动时，除服从能量守恒方程（伯努利方程）外，还遵守以下规律：程（伯努利方程）外，还遵守以下规律：风量平衡定律风量平衡定律能量平衡定律能量平衡定律通风阻力定律通风阻力定律第二节 通风网络中风流流动基本定律一、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
11、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 0iM第二节 通风网络中风流流动基本定律 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。0iQ16523图a06454434241QQQQQ第二节 通风网络中风流流动基本定律 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：表明：流入节点、回路或网孔的风量与流出节点、回路或网孔的风量的代数和等于零。一般取流入的风量为正，流出的风量为负。2178356图b087654321
12、QQQQ第二节 通风网络中风流流动基本定律二、能量平衡定律 假设：一般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：0Rih02436RRRRhhhh23456第二节 通风网络中风流流动基本定律 （2）有动力源 设风机风压Hf，自然风压HN。如图，对回路234 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。54321RRRRRNfhhhhhHHRiNfhHH23456第二节 通风网
13、络中风流流动基本定律三、通风阻力定律风流在通风网络中流动，绝大多数属于完全紊流状态，故其阻力定律遵守平方关系，即：hi=RiQi2式中：hi风网中某条风路的风压或阻力，Pa；Ri该条风路的风阻，Ns2/m8；Qi该条风路的风量。第二节 通风网络中风流流动基本定律第三节 简单网络特性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 MS=M1=M2=Mn 当各分支的空气密度相等时，QS=Q1=Q2=Qn458123679123456789 2)总风压（阻力）
14、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：niinshhhhh121 niinsnsssRRRRQhhhQhR1212212.第三节 简单网络特性 4)串联风路等积孔与各分支等积孔间的关系222211111nsAAAA 1.19iiRA 2219.1iAiR 22211.191.191.191.191iissiAAARR第三节 简单网络特性（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。1R1R2R1R2R1+R2Qh第三节 简单网络特性 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
15、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R3，即为串联风路的等效阻力特性曲线。第三节 简单网络特性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,niinsMMMMM121 niinsQQQQQ1211234612345第三节 简单网络特性 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，
16、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。nshhhh 211234612345第三节 简单网络特性 3)并联风网总风阻与各分支风阻的关系 又 即：sssRhQnSQQQQ.21nnssRhRhRhRh.2211nsRRRR1111.2122121111 nsssRRRQhRnshhhh 21第三节 简单网络特性 4)并联风网等积孔等于各分支等积孔之和，即 nsAAAA 2112n1.191111.19(.)ssARRRR第三节 简单网络特性 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 sihh22ssiiQ
17、RQRSRRiQQis).(12111nRRRiSsisRQRRQiQR1R2.RiRnQS第三节 简单网络特性在简单并联风网中，第一和第二条分支的自然分配风量的计在简单并联风网中，第一和第二条分支的自然分配风量的计算式分别为：算式分别为：112QQ=R1+R2211QQRR第三节 简单网络特性 （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h1、h2叠加，得到
18、并联风路的等效阻力特性曲线上的点；第三节 简单网络特性 ）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。2112R1R2R1R2R1+R2QH第三节 简单网络特性.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。第三节 简单网络特性 例如：若R1=R2=0.04kg/m7，串联：Rs=R1+R2=0.08 kg/m7 并联：Rs：Rs
19、2:在相同风量下，串联的能耗为并联的8倍。221227111()111()0.040.040.01/SRRRkgm1R1R22112R1R2第三节 简单网络特性.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。第三节 简单网络特性 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。213456复杂角联风网复杂角联风网简单角联风网简单角联风网1第三节 简单网络特性（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
20、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）：对于无压源的回路1,3,-4,-2，根据回路能量平衡定律可得到如下方程式：节点2和节点3之间的压能差为：压能=压能-h1，压能=压能-h2=压能-压能=h2-h111222211332244+=+RQR QR QR Q222-32211E=-R Q RQ第三节 简单网络特性 （1）当分支5中无风时，其始、末节点的压能差等于0，且Q1=Q3，Q2=Q4，得 两式相比得：即 或写为：221122RQR Q，244233QRQR244222233211QRQRQRQR4231RRRR13241RRR
21、RK第三节 简单网络特性 )当分支5中风向由23 节点的压能高于节点，因为 压能=压能-h1，压能=压能-h2=压能 压能=h11，便可判定由节点3流向节点2，如得K1，则可判定节点2流向节点3，如得K=1，分支5无风流。判别式的作用之二是用来制定风流不稳定的预防措施。例如，若1、5、4都是工作面，为保持分支5的风流从节点2到节点3，不允许分支5的风流从节点3流向节点2，也不容许Q50，须始终满足KQ，表明通风机的风压曲线愈陡表明通风机的风压曲线愈陡(轴流式通风机轴流式通风机)，总风量的减，总风量的减少值愈小，反之则愈大。少值愈小，反之则愈大。2)总风量的减少值与主要通风机性能曲线的陡缓有关。
22、总风量的减少值与主要通风机性能曲线的陡缓有关。3)增阻调节有一定的范围，超出这范围可能达不到调增阻调节有一定的范围，超出这范围可能达不到调节的目的。节的目的。图中，若主要通风机性能曲线图中，若主要通风机性能曲线不变，且取不变，且取R10.59Ns2/m8，R2=1.64Ns2/m8。当不断改变。当不断改变调节风窗风阻调节风窗风阻Rc时，可以得到时，可以得到并联风路中各分支对应的风量并联风路中各分支对应的风量及其变化，如右图，随着及其变化，如右图，随着Rc增增加，所在加，所在1分支的风阻分支的风阻R1增加，增加，风量风量Q1不断减少，不断减少，Q2增大，增大，但当但当Q2增加到一定限度时，变增加
23、到一定限度时，变化很小。因为风路中总风量是化很小。因为风路中总风量是下降的。下降的。3.使用增阻调节法的注意事项使用增阻调节法的注意事项 1)调节风窗应尽量安设在回风巷道中，以免妨调节风窗应尽量安设在回风巷道中，以免妨碍运输。当非安设在运输巷道不可时，则可采取碍运输。当非安设在运输巷道不可时，则可采取多段调节，即用若干个面积较大的调节风门来代多段调节，即用若干个面积较大的调节风门来代替一个面积较小的调节风门替一个面积较小的调节风门(这些大面积调节风门这些大面积调节风门的阻力之和，应等于小面积调节风门的阻力的阻力之和，应等于小面积调节风门的阻力)，此，此时大面积的调节风门可让运输设备通过。时大面
24、积的调节风门可让运输设备通过。2)在复杂的风网中，要注意调节风门位置的选择，防止在复杂的风网中，要注意调节风门位置的选择，防止重复设置，避免增大风压和电耗。如下图所示的复杂风重复设置，避免增大风压和电耗。如下图所示的复杂风网，网，若每条风路所需风压值是括号内的数值若每条风路所需风压值是括号内的数值，网孔，网孔B和和C的风压不平衡，可在的风压不平衡，可在36风路上设置一个调节风门，使风路上设置一个调节风门，使它消耗它消耗l00Pa的风压，安设这个调节风门后，每个网孔的的风压，安设这个调节风门后，每个网孔的风压都平衡，从风压都平衡，从1到到8并联回路的总风压为并联回路的总风压为380Pa。如果。如
25、果不加分析，不加分析，把调节风门设在把调节风门设在67风路中风路中，便会破坏网孔，便会破坏网孔C、D和并联回路的风压平衡，因而使和并联回路的风压平衡，因而使1到到8并联回路的总并联回路的总风压增加风压增加l00Pa，而且调节风门的数目增加三个。，而且调节风门的数目增加三个。4.增阻调节法的优缺点与适用条件增阻调节法的优缺点与适用条件 这种调节法具有简便、易行的优点，它是采区内巷道间这种调节法具有简便、易行的优点，它是采区内巷道间的主要调节措施。的主要调节措施。但这种调节法使矿井的总风阻增加，如果风机风压曲线但这种调节法使矿井的总风阻增加，如果风机风压曲线不变，势必造成矿井总风量下降，要想保持总
26、风量不减不变，势必造成矿井总风量下降，要想保持总风量不减少，就得改变风机风压曲线，提高风压，增加通风电力少，就得改变风机风压曲线，提高风压，增加通风电力费用。费用。因此，在安排产量和布置巷道时，尽量使网孔中各风因此，在安排产量和布置巷道时，尽量使网孔中各风路的阻力不要相差太悬殊，以避免在通过风量较大的主路的阻力不要相差太悬殊，以避免在通过风量较大的主要风路中安设调节风门。要风路中安设调节风门。（二）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。第五节 矿井风量调节 主要措施：1)扩大巷道断面；2)降低摩擦
27、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。第五节 矿井风量调节1.降阻调节的计算降阻调节的计算 如下图的并联风网，两巷道的风阻分别为如下图的并联风网，两巷道的风阻分别为R1和和R2，所需风量为所需风量为Q1和和Q2，则两巷道的阻力分别为：，则两巷道的阻力分别为：h1R1Q12，Pa h2R2Q22，Pa如果如果h1h2，则以，则以h2为依据，把为依据，把h1减到减到h1，为此，为此，须把须把R1降到降到R1，即：，
28、即：h1R1Q12 h2，Pa2121hRQ 降阻调节与增阻调节相反。为保证风量按需分降阻调节与增阻调节相反。为保证风量按需分配，当两并联巷道的阻力不等时，以小阻力为依据，配，当两并联巷道的阻力不等时，以小阻力为依据，设法降低大阻力巷道的风阻，使网孔达到阻力平衡。设法降低大阻力巷道的风阻，使网孔达到阻力平衡。根据式：根据式：降阻的主要办法是扩大巷道的断面。如把巷道降阻的主要办法是扩大巷道的断面。如把巷道全长全长L(m)的断面扩大到的断面扩大到S1，则则式中式中 1巷道巷道1扩大后的摩擦阻力系数，扩大后的摩擦阻力系数，Ns2/m4;U1一巷道一巷道1扩大后的周界，随断面大小和形状扩大后的周界，随
29、断面大小和形状而变化。而变化。3LURS111131L URS11,UC SmC决定于巷道断面形状的系数，决定于巷道断面形状的系数，对梯形巷道：对梯形巷道：C4.034.28；对三心拱巷道：对三心拱巷道：C3.84.06；对半圆拱巷道，对半圆拱巷道，C3.784.11。由上式得到巷道由上式得到巷道1扩大后的断面积为：扩大后的断面积为：2211511(),LCSmR 如果所需降阻的数值不大，而且客观上又无法如果所需降阻的数值不大，而且客观上又无法采用扩大巷道断面的措施时，可改变巷道壁面的平采用扩大巷道断面的措施时，可改变巷道壁面的平滑程度或支架型式，以减少摩擦阻力系数来调节风滑程度或支架型式，以
30、减少摩擦阻力系数来调节风量。改变后的摩擦阻力系数可用下式计算：量。改变后的摩擦阻力系数可用下式计算：2.5241111,/R SN smL C2.降阻调节的分析降阻调节的分析 降阻调节的优点是使矿井总风阻减少。若风机风降阻调节的优点是使矿井总风阻减少。若风机风压曲线不变，采用降阻调节后，矿井总风量增加。因压曲线不变，采用降阻调节后，矿井总风量增加。因而，在增加风量的风路中风量的增加值将大于另一风而，在增加风量的风路中风量的增加值将大于另一风路的风量减少值，其差值就是矿井总风量的增加值。路的风量减少值，其差值就是矿井总风量的增加值。但这种调节法工程量最大，投资较多，施工时间也较但这种调节法工程量
31、最大，投资较多，施工时间也较长。所以降阻调节多在矿井产量增大或原设计不合理，长。所以降阻调节多在矿井产量增大或原设计不合理，或者某些主要巷道年久失修的情况下，用来降低主要或者某些主要巷道年久失修的情况下，用来降低主要风流中某一段巷道的阻力。风流中某一段巷道的阻力。一般，当所需降低的阻力值不大时，应首先考虑一般，当所需降低的阻力值不大时，应首先考虑减少局部阻力。另外，也可在阻力大的巷道旁侧开掘减少局部阻力。另外，也可在阻力大的巷道旁侧开掘并联巷道。在一些老矿中，应注意利用废旧巷道供通并联巷道。在一些老矿中，应注意利用废旧巷道供通风用。风用。（三）增能调节法 增能调节法主要是采用辅助通风机等增加通
32、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。第五节 矿井风量调节1.增压调节的计算增压调节的计算 如图所示，一采区和二采区所需要的风量分别为如图所示，一采区和二采区所需要的风量分别为27.07和和34.7m3/s，风阻分别为，风阻分别为0.69和和1.27Ns2/m8。要使。要使一、二采区得到所需的风量，一采区将产生一、二采区得到所需的风量，一采区
33、将产生505.6Pa的的阻力，二采区将产生阻力，二采区将产生1529.2Pa的阻力。总进风段的阻力。总进风段1-2的风的风阻为阻为0.23Ns2/m8，通过，通过61.77m3/s的总风量时，将产生的总风量时，将产生877.6Pa的阻力，总回风段的阻力，总回风段3-4的风阻为的风阻为0.02Ns2/m8，则，则产生产生76.3Pa的阻力。主要通风机附近的漏风量为的阻力。主要通风机附近的漏风量为6.83m3/s，通过主要通风机的风量为，通过主要通风机的风量为68.6m3/s。如果采用增加风压的调节方法，就必须以阻力小的一采区的如果采用增加风压的调节方法，就必须以阻力小的一采区的阻力值为依据，在阻
34、力较大的二采区内安设一台辅助通风机，让阻力值为依据，在阻力较大的二采区内安设一台辅助通风机，让辅助通风机产生的风压和主要通风机能够供给这两个并联采区的辅助通风机产生的风压和主要通风机能够供给这两个并联采区的风压共同来克服二采区的阻力。布置方法有二：风压共同来克服二采区的阻力。布置方法有二：(1)选择合适的辅助通风机，但不调整主要通风机的风压曲线。选择合适的辅助通风机，但不调整主要通风机的风压曲线。(2)选择合适的辅助通风机，同时调整主要通风机的风压曲线。选择合适的辅助通风机，同时调整主要通风机的风压曲线。(1)选择合适的辅助通风机，选择合适的辅助通风机，但不调整主要通风机的风但不调整主要通风机
35、的风压曲线。压曲线。如上图所示，若现用主要通如上图所示，若现用主要通风机是风机是70B221型、型、24号、号、600r/min的轴流式通风机，的轴流式通风机，其动轮叶片安装角度是其动轮叶片安装角度是27.5，它的静风压特性曲，它的静风压特性曲线是线是曲线。可以看出，曲线。可以看出，当这台主要通风机需通过当这台主要通风机需通过68.6m3/s的风量时，能够产的风量时，能够产生的静风压生的静风压hfs1519Pa，即这时风机的工作点是即这时风机的工作点是a点。点。在两个并联采区以外，总进风段和总回风段的总阻力为：在两个并联采区以外，总进风段和总回风段的总阻力为：h1-2h3-4877.6+76.
36、3953.9Pa 当矿井的自然风压很小或可忽略不计时，主要通风机能够供当矿井的自然风压很小或可忽略不计时，主要通风机能够供给两个并联采区使用的剩余风压为：给两个并联采区使用的剩余风压为：hfa(h1-2h3-4)1519953.9565.1 Pa 二采区按需通过二采区按需通过34.7m3/s的风量时，其阻力是的风量时，其阻力是1529.2Pa。这个。这个数值超出主要通风机能够供给这个采区使用的剩余风压，故需在数值超出主要通风机能够供给这个采区使用的剩余风压，故需在这个采区内安置一台合适的辅助通风机。这个采区内安置一台合适的辅助通风机。这台辅助通风机要按以下两个数值来选择：这台辅助通风机要按以下
37、两个数值来选择：通过辅助通风机的风量为二采区的风量：通过辅助通风机的风量为二采区的风量：Qaf34.7m3/s 辅助通风机的全风压：辅助通风机的全风压：haft1529.2565.1964Pa 它的全风压特性曲线应通过或大于这两个数值它的全风压特性曲线应通过或大于这两个数值所构成的工作点所构成的工作点b。一采区按需通过一采区按需通过27.07m3/s的风量时，其的风量时，其阻力是阻力是505.6Pa，这个数值小于主要通风，这个数值小于主要通风机能够供给这个采区使用的剩余风压。机能够供给这个采区使用的剩余风压。即即565.1505.659.5Pa。在此情况下，还要在一采区的回风流中在此情况下，还
38、要在一采区的回风流中安设调节风门，使它能够产生安设调节风门，使它能够产生59.5Pa的的阻力。阻力。(2)选择合适的辅助通风机，同时调整主要通风机的风压曲选择合适的辅助通风机，同时调整主要通风机的风压曲线。线。在二采区安设一台辅助通风机，这台辅助通风机需用以下在二采区安设一台辅助通风机，这台辅助通风机需用以下两个数值来选择：两个数值来选择：通过辅助通风机的风量通过辅助通风机的风量 Qaf34.7m3/s 辅助通风机的全风压辅助通风机的全风压 haft1529.2505.61023.6Pa 同时要调整主要通风机的静风压特性曲线，使它通过同时要调整主要通风机的静风压特性曲线，使它通过以下两个数值所
39、构成的工作点：以下两个数值所构成的工作点：主要通风机的风量主要通风机的风量 Qaf68.6m3/s 主要通风机的静风压主要通风机的静风压 hfs953.9505.61459.5Pa 这两种选择辅助通风机的方法中，后一方法虽然辅助这两种选择辅助通风机的方法中，后一方法虽然辅助通风机所需功率较大，但主要通风机所需功率较小，比前通风机所需功率较大，但主要通风机所需功率较小，比前种方法要经济。需要注意的是辅助通风机和主要通风机有种方法要经济。需要注意的是辅助通风机和主要通风机有着串联运转的关系，因此选择辅助通风机不能孤立进行，着串联运转的关系，因此选择辅助通风机不能孤立进行，必须和主要通风机紧密配合。
40、必须和主要通风机紧密配合。2选择、安装和使用辅助通风机的注意事项选择、安装和使用辅助通风机的注意事项 在选择辅助通风机时，必须根据辅助通风机服务期在选择辅助通风机时，必须根据辅助通风机服务期限以内通风最困难时的风量、风阻和风压等数值进行计限以内通风最困难时的风量、风阻和风压等数值进行计算。在通风不困难时，如果辅助通风机性能不能调整，算。在通风不困难时，如果辅助通风机性能不能调整，可在辅助通风机出风的风路上安设调节风门，以控制辅可在辅助通风机出风的风路上安设调节风门，以控制辅助通风机的风压和风量，如果辅助通风机性能可以调整，助通风机的风压和风量，如果辅助通风机性能可以调整，则应予以调整。则应予以
41、调整。为了保证新鲜风流通过辅助通风机而又不致妨碍运输，为了保证新鲜风流通过辅助通风机而又不致妨碍运输，一般把辅助通风机安设在进风流的绕道中，但在巷道中一般把辅助通风机安设在进风流的绕道中，但在巷道中至少安设两道自动风门，其风门的间距必须大于一列车至少安设两道自动风门，其风门的间距必须大于一列车的长度，风门须向压力大的方向开启。如果安设在回风的长度，风门须向压力大的方向开启。如果安设在回风流中，安设方法基本相同，但要设法流中，安设方法基本相同，但要设法(如利用大钻孔如利用大钻孔)引入引入一股新鲜风流供给辅助通风机的电动机使用，使电动机一股新鲜风流供给辅助通风机的电动机使用，使电动机在新鲜风流中运
42、转，为此，安设电动机的房间必须和回在新鲜风流中运转，为此，安设电动机的房间必须和回风流严密隔开。风流严密隔开。如辅助通风机停止运转时，必须立即打开巷道中的如辅助通风机停止运转时，必须立即打开巷道中的自动风门，以便利用主要通风机单独通风。当主要通风自动风门，以便利用主要通风机单独通风。当主要通风机停止运转时，辅助通风机也应立即停止运转，同时打机停止运转时，辅助通风机也应立即停止运转，同时打开自动风门，以免发生相邻采区风流逆转、循环风再流开自动风门，以免发生相邻采区风流逆转、循环风再流入辅扇；入辅扇；此时还需根据具体情况，采取相应的安全措施。重此时还需根据具体情况，采取相应的安全措施。重新开动辅助
43、通风机以前，应检查附近新开动辅助通风机以前，应检查附近20m以内的瓦斯浓以内的瓦斯浓度，只有在不超过规定时，才允许开动辅助通风机。度，只有在不超过规定时，才允许开动辅助通风机。在采空区附近的巷道中安置辅助通风机时，要选择在采空区附近的巷道中安置辅助通风机时，要选择合适的位置，否则，有可能产生通过采空区的循环风或合适的位置，否则，有可能产生通过采空区的循环风或漏风，加速采空区的煤炭自燃。漏风，加速采空区的煤炭自燃。随着生产的发展，通风状况不断发展变化。因此，每隔随着生产的发展，通风状况不断发展变化。因此，每隔一定时间，必须及时调节主要通风机和辅助通风机的工作一定时间，必须及时调节主要通风机和辅助
44、通风机的工作点，使之相互配合。因为辅助通风机运转时，能够使它的点，使之相互配合。因为辅助通风机运转时，能够使它的进风路上的风流能量降低，使它的出风路上的风流能量提进风路上的风流能量降低，使它的出风路上的风流能量提高。如果辅助通风机的能力过大，就有可能使高。如果辅助通风机的能力过大，就有可能使3点空气的能点空气的能量同量同2点空气的能量接近、相等，甚至超过。此时一采区将点空气的能量接近、相等，甚至超过。此时一采区将出现风量不足，没有风流，甚至发生逆转。以上三种现象出现风量不足，没有风流，甚至发生逆转。以上三种现象都是安全生产所不允许的。若一旦出现上述情况时，其应都是安全生产所不允许的。若一旦出现
45、上述情况时，其应急措施就是迅速增加二采区的风阻。急措施就是迅速增加二采区的风阻。3增压调节法的优缺点及适用条件增压调节法的优缺点及适用条件 增压调节法和降阻调节法比较，由于前者在阻力较大的增压调节法和降阻调节法比较，由于前者在阻力较大的风路中安装辅助通风机，故可不必提高主要通风机用于这条风路中安装辅助通风机，故可不必提高主要通风机用于这条风路上的风压，而风量增大了，相当于主要通风机对这条风风路上的风压，而风量增大了，相当于主要通风机对这条风路的工作风阻下降，这点和降阻调节法很类似。但比降阻调路的工作风阻下降，这点和降阻调节法很类似。但比降阻调节法施工快，施工也较方便，但管理工作较复杂，安全性比
46、节法施工快，施工也较方便，但管理工作较复杂，安全性比较差。较差。和增阻调节法比较：虽然增压调节法要增加辅助通风机和增阻调节法比较：虽然增压调节法要增加辅助通风机的购置费，安装费，电力费和绕道的开掘费等，但它若能使的购置费，安装费，电力费和绕道的开掘费等，但它若能使主要通风机的电力费降低很多，服务时间又长时，还是比较主要通风机的电力费降低很多，服务时间又长时，还是比较经济的。缺点是管理工作比较复杂，安全性比较差，施工比经济的。缺点是管理工作比较复杂，安全性比较差，施工比较困难。较困难。并联风网中各条风路的阻力相差比较悬殊，主要通风机并联风网中各条风路的阻力相差比较悬殊，主要通风机风压满足不了阻力
47、较大的风路，不能采用增阻调节法，而采风压满足不了阻力较大的风路，不能采用增阻调节法，而采用降阻调节法又来不及时，可采用增压调节法。用降阻调节法又来不及时，可采用增压调节法。辅助通风机的安装规定：辅助通风机的安装规定：煤矿安全规程煤矿安全规程第第125125条：条：矿井通风系统中，如果某矿井通风系统中，如果某一分区风路的一分区风路的风阻风阻过大，主要通风机不能供给其足够风量过大，主要通风机不能供给其足够风量时，可在井下安设辅助通风机，但必须供给辅助通风机房时，可在井下安设辅助通风机，但必须供给辅助通风机房新鲜风流；在辅助通风机停止运转期间，必须新鲜风流；在辅助通风机停止运转期间，必须打开绕道风打
48、开绕道风门。门。严禁在煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井中安设辅严禁在煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井中安设辅助通风机。助通风机。绕道风门 辅助扇风机 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。第五节 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
49、以改变风机的总工作风阻，从而可调节风机的工作风量。RM1M2M3QH第五节 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。M1R1R2M2R3M3H第五节 矿井风量调节第六节 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。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
50、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非独立分支第六节 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。ABCDEFq2q1q3Hf第六节 应用计算机解算复杂通
