通風(fēng)安全學(xué) 礦井通風(fēng)風(fēng)量調(diào)節(jié)與系統(tǒng)分析PPT課件

1、本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容 礦井通風(fēng)系統(tǒng)是由通風(fēng)動(dòng)力、通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)和控制設(shè)備等要素組成的空間物理結(jié)構(gòu)實(shí)體。在正常時(shí)期其功能是保質(zhì)保量地為采掘作業(yè)地點(diǎn)和需風(fēng)場所供給新鮮空氣，創(chuàng)造符合健康衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的工作環(huán)境；在災(zāi)變時(shí)期，具有防止和抗御災(zāi)害擴(kuò)大、減小災(zāi)害損失，為救災(zāi)創(chuàng)造安全環(huán)境和條件的功能，是礦井安全生產(chǎn)的重要保障系統(tǒng)。 礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)是礦井通風(fēng)系統(tǒng)的一種表現(xiàn)形式。通風(fēng)系統(tǒng)中各井巷分配的風(fēng)量及其方向遵循一定規(guī)律。 第1頁/共100頁本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容 第一節(jié) 礦井通風(fēng)系統(tǒng)圖與網(wǎng)絡(luò)圖 第二節(jié) 通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中風(fēng)流流動(dòng)基本定律 第三節(jié) 簡單網(wǎng)絡(luò)特性 第四節(jié) 通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)特性分析 第五節(jié) 礦井風(fēng)量調(diào)節(jié)第六節(jié) 應(yīng)用

2、計(jì)算機(jī)解算復(fù)雜通風(fēng)網(wǎng)絡(luò) 第七節(jié) 礦井通風(fēng)系統(tǒng)分析第2頁/共100頁第一節(jié)第一節(jié) 礦井通風(fēng)系統(tǒng)圖和網(wǎng)絡(luò)圖礦井通風(fēng)系統(tǒng)圖和網(wǎng)絡(luò)圖一、礦井通風(fēng)系統(tǒng)圖及其繪制 礦井通風(fēng)系統(tǒng)圖是煤礦安全生產(chǎn)必備的圖件，是在礦井采掘工程平面布置圖的基礎(chǔ)上加工繪制而成的，反映礦井通風(fēng)系統(tǒng)中各要素之間相互關(guān)系及通風(fēng)參數(shù)的圖紙。通風(fēng)系統(tǒng)圖上，一般應(yīng)按圖例標(biāo)注以下內(nèi)容： （1）主要通風(fēng)機(jī)的位置及其型號和工作參數(shù)； （2）局部通風(fēng)機(jī)的位置及其型號和參數(shù)； （3）礦井和采區(qū)主要進(jìn)、回風(fēng)巷道名稱及其風(fēng)量和風(fēng)流方向； （4）采、掘工作面和硐室名稱及其風(fēng)量； （5）密閉墻、風(fēng)門、調(diào)節(jié)門、風(fēng)橋等通風(fēng)構(gòu)筑物和安全設(shè)施位置； （6）通風(fēng)防火與防

3、塵設(shè)施的布置等，如有火區(qū)、積水區(qū)等應(yīng)在圖上進(jìn)行標(biāo)注。第3頁/共100頁通風(fēng)系統(tǒng)立體圖 礦井通風(fēng)系統(tǒng)立體圖是根據(jù)投影原理把礦井巷道的立體圖投影到平面上而形成的圖形。它能較好地表達(dá)巷道之間的立體關(guān)系，是進(jìn)行通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和現(xiàn)場施工管理必不可少的資料。 一般采用軸側(cè)投影法繪制礦井通風(fēng)系統(tǒng)立體圖。軸側(cè)投影的實(shí)質(zhì)就是把空間物體連同空間坐標(biāo)軸投影于投影面上，利用三個(gè)坐標(biāo)軸確定物體的三個(gè)尺度。其特點(diǎn)是：平行于某一坐標(biāo)軸的所有線段，其變形系數(shù)相等。 第一節(jié)第一節(jié) 礦井通風(fēng)系統(tǒng)圖和網(wǎng)絡(luò)圖礦井通風(fēng)系統(tǒng)圖和網(wǎng)絡(luò)圖第4頁/共100頁第5頁/共100頁二、礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)圖繪制（一）通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)術(shù)語礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)：用圖論的方

4、法對通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行抽象描述，用線表示井巷，用點(diǎn)表示井巷交匯點(diǎn)，用點(diǎn)線之間的連接關(guān)系表示礦井中風(fēng)流的分合關(guān)系，由此得到的系統(tǒng)成為礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)。通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖：用直觀的幾何圖形來表示通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)。1）分支（邊、弧）：表示一段通風(fēng)井巷的有向線段，線段的方向代表井巷中的風(fēng)流方向。每條分支可有一個(gè)編號，稱為分支號。 偽分支：不表示實(shí)際井巷的分支，如地面漏風(fēng)和連接進(jìn)、回風(fēng)井口的地面大氣分支，常用虛線表示。第一節(jié) 礦井通風(fēng)系統(tǒng)圖和網(wǎng)絡(luò)圖第6頁/共100頁第7頁/共100頁2）節(jié)點(diǎn)（結(jié)點(diǎn)、頂點(diǎn)）：是兩條或兩條以上分支的交點(diǎn)。 342151234567第一節(jié) 礦井通風(fēng)系統(tǒng)圖和網(wǎng)絡(luò)圖第8頁/共100頁3）路（通路、道路）：

5、是由若干條方向相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的閉合線路稱為回路。當(dāng)回路中的非相鄰節(jié)點(diǎn)間不存在分支時(shí)，該回路又稱為網(wǎng)孔。如圖中243、2563和1367都是回路，其中2-4-3是網(wǎng)孔，而2-5-6-3不是網(wǎng)孔。342151234567第一節(jié) 礦井通風(fēng)系統(tǒng)圖和網(wǎng)絡(luò)圖第9頁/共100頁5）樹：是指任意兩節(jié)點(diǎn)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(fēng)網(wǎng)絡(luò)的全部節(jié)點(diǎn)的樹稱為其生成樹，簡稱樹。6）割集：割集是網(wǎng)絡(luò)分支的一個(gè)子集，將割集中的邊從網(wǎng)絡(luò)圖中移去后，

6、將使網(wǎng)絡(luò)圖成為兩個(gè)分離的部分。第一節(jié) 礦井通風(fēng)系統(tǒng)圖和網(wǎng)絡(luò)圖第10頁/共100頁（二）礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖特點(diǎn)：）通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖只反映風(fēng)流方向及節(jié)點(diǎn)與分支間的相互關(guān)系，節(jié)點(diǎn)位置與分支線的形狀可以任意改變。）能清楚地反映風(fēng)流的方向和分合關(guān)系，并且是進(jìn)行各種通風(fēng)計(jì)算的基礎(chǔ)，因此是礦井通風(fēng)管理的一種重要圖件。第一節(jié) 礦井通風(fēng)系統(tǒng)圖和網(wǎng)絡(luò)圖第11頁/共100頁網(wǎng)絡(luò)圖兩種類型：一種是與通風(fēng)系統(tǒng)圖形狀基本一致的網(wǎng)絡(luò)圖；另一種是曲線形狀的網(wǎng)絡(luò)圖，如圖5-1-3所示。一般常用曲線網(wǎng)絡(luò)圖。繪制步驟：1)節(jié)點(diǎn)編號 在通風(fēng)系統(tǒng)圖上給井巷的交匯點(diǎn)標(biāo)上特定的節(jié)點(diǎn)號。2)繪制草圖 在圖紙上畫出節(jié)點(diǎn)符號，并用單線條（直線或弧線）連接

7、有風(fēng)流連通的節(jié)點(diǎn)。3)圖形整理 按照正確、美觀的原則對網(wǎng)絡(luò)圖進(jìn)行修改。第一節(jié) 礦井通風(fēng)系統(tǒng)圖和網(wǎng)絡(luò)圖第12頁/共100頁通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖的繪制原則：1）用風(fēng)地點(diǎn)并排布置在網(wǎng)絡(luò)圖中部，進(jìn)風(fēng)節(jié)點(diǎn)位于其下邊；回風(fēng)節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)圖的上部，風(fēng)機(jī)出口節(jié)點(diǎn)在最上部；2）分支方向基本都應(yīng)由下至上；3）分支間的交叉盡可能少；4）網(wǎng)絡(luò)圖總的形狀基本為“橢圓”形。5）合并節(jié)點(diǎn)，某些距離較近、阻力很小的幾個(gè)節(jié)點(diǎn)，可簡化為一個(gè)節(jié)點(diǎn)。6）并分支，并聯(lián)分支可合并為一條分支。第一節(jié) 礦井通風(fēng)系統(tǒng)圖和網(wǎng)絡(luò)圖第13頁/共100頁通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖的簡化方法：按通風(fēng)系統(tǒng)圖實(shí)際分支和節(jié)點(diǎn)畫出的網(wǎng)絡(luò)圖過于復(fù)雜，應(yīng)根據(jù)分析問題的需要進(jìn)行簡化。1）并邊：簡

8、單的串聯(lián)或并聯(lián)分支可用一條等效分支代替。等效分支的風(fēng)阻值，按串、并聯(lián)風(fēng)阻計(jì)算公式求算。2）并點(diǎn)：阻力很?。ㄈ缧∮?0Pa）的分支，可將其始末節(jié)點(diǎn)并為一個(gè)節(jié)點(diǎn)，壓降很小的局部風(fēng)網(wǎng)（如井底車場、采區(qū)車場）也可并為一個(gè)節(jié)點(diǎn)。3）斷路：風(fēng)阻很大的分支可視為斷路。例如，一些漏風(fēng)量很少的通風(fēng)構(gòu)筑物所在的分支可視為斷路，在網(wǎng)絡(luò)圖中可不畫出。第一節(jié) 礦井通風(fēng)系統(tǒng)圖和網(wǎng)絡(luò)圖第14頁/共100頁 風(fēng)流在通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)流動(dòng)時(shí)，除服從能量守恒方程（伯努利方程）外，還遵守以下規(guī)律：風(fēng)量平衡定律能量平衡定律通風(fēng)阻力定律第二節(jié) 通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中風(fēng)流流動(dòng)基本定律第15頁/共100頁一、風(fēng)量平衡定律 風(fēng)量平衡定律是指在穩(wěn)態(tài)通風(fēng)條件下，單

9、位時(shí)間流入某節(jié)點(diǎn)的空氣質(zhì)量等于流出該節(jié)點(diǎn)的空氣質(zhì)量；或者說，流入與流出某節(jié)點(diǎn)的各分支的質(zhì)量流量的代數(shù)和等于零，即 0iM第二節(jié) 通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中風(fēng)流流動(dòng)基本定律第16頁/共100頁 若不考慮風(fēng)流密度的變化，則流入與流出某節(jié)點(diǎn)的各分支的體積流量（風(fēng)量）的代數(shù)和等于零，即： 如圖a，節(jié)點(diǎn)4處的風(fēng)量平衡方程為： 上述節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展為無源回路，則風(fēng)量平衡定律依然成立。 0iQ16523圖a06454434241QQQQQ第二節(jié) 通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中風(fēng)流流動(dòng)基本定律第17頁/共100頁 如圖b所示，回路2-4-5-7-2的各鄰接分支的風(fēng)量滿足如下關(guān)系： 表明：流入節(jié)點(diǎn)、回路或網(wǎng)孔的風(fēng)量與流出節(jié)點(diǎn)、回路或網(wǎng)孔的風(fēng)量的代數(shù)和等于

10、零。一般取流入的風(fēng)量為正，流出的風(fēng)量為負(fù)。2178356圖b087654321QQQQ第二節(jié) 通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中風(fēng)流流動(dòng)基本定律第18頁/共100頁二、能量平衡定律 假設(shè)：一般回路中分支風(fēng)流方向?yàn)轫槙r(shí)針時(shí)，其阻力取“”，逆時(shí)針時(shí)，其阻力取“”。 （1）無動(dòng)力源（HN Hf） 通風(fēng)網(wǎng)路圖的任一回路中，無動(dòng)力源時(shí)，各分支阻力的代數(shù)和為零，即： 如圖，對回路6中有：0Rih02436RRRRhhhh23456第二節(jié) 通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中風(fēng)流流動(dòng)基本定律第19頁/共100頁 （2）有動(dòng)力源 設(shè)風(fēng)機(jī)風(fēng)壓Hf，自然風(fēng)壓HN。如圖，對回路234 5 1中有：一般表達(dá)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(fēng)阻

11、力代數(shù)和等于該回路中自然風(fēng)壓與通風(fēng)機(jī)風(fēng)壓的代數(shù)和。54321RRRRRNfhhhhhHHRiNfhHH23456第二節(jié) 通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中風(fēng)流流動(dòng)基本定律第20頁/共100頁三、通風(fēng)阻力定律風(fēng)流在通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中流動(dòng)，絕大多數(shù)屬于完全紊流狀態(tài)，故其阻力定律遵守平方關(guān)系，即：hi=RiQi2式中：hi風(fēng)網(wǎng)中某條風(fēng)路的風(fēng)壓或阻力，Pa； Ri該條風(fēng)路的風(fēng)阻，Ns2/m8； Qi該條風(fēng)路的風(fēng)量。第二節(jié) 通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中風(fēng)流流動(dòng)基本定律第21頁/共100頁第三節(jié) 簡單網(wǎng)絡(luò)特性1.串聯(lián)風(fēng)路 由兩條或兩條以上分支彼此首尾相連，中間沒有風(fēng)流分匯點(diǎn)的線路稱為串聯(lián)風(fēng)路。如圖所示，由1，2，3，4，5五條分支組成串聯(lián)風(fēng)路。 （1）串

12、聯(lián)風(fēng)路特性 1)總風(fēng)量等于各分支的風(fēng)量，即 MS = M1 = M2 = Mn 當(dāng)各分支的空氣密度相等時(shí)， QS = Q1 = Q2 = Qn458123679123456789第22頁/共100頁 2)總風(fēng)壓（阻力）等于各分支風(fēng)壓（阻力）之和，即: 3)總風(fēng)阻等于各分支風(fēng)阻之和，即： niinshhhhh121 niinsnsssRRRRQhhhQhR1212212.第三節(jié) 簡單網(wǎng)絡(luò)特性第23頁/共100頁 4)串聯(lián)風(fēng)路等積孔與各分支等積孔間的關(guān)系222211111nsAAAA 1.19iiRA 2219. 1iAiR 22211.191.191.191.191iissiAAARR第三節(jié) 簡

13、單網(wǎng)絡(luò)特性第24頁/共100頁（2）串聯(lián)風(fēng)路等效阻力特性曲線的繪制 根據(jù)以上串聯(lián)風(fēng)路的特性，可以繪制串聯(lián)風(fēng)路等效阻力特性曲線。 1R1R2R1R2R1+R2Qh第三節(jié) 簡單網(wǎng)絡(luò)特性第25頁/共100頁 繪制方法： )首先在h-Q坐標(biāo)圖上分別作出串聯(lián)風(fēng)路1、2的阻力特性曲線R1、R2； )根據(jù)串聯(lián)風(fēng)路“風(fēng)量相等，阻力疊加”的原則，作平行于h軸的若干條等風(fēng)量線，在等風(fēng)量線上將1、2分支阻力h1、h2疊加，得到串聯(lián)風(fēng)路的等效阻力特性曲線上的點(diǎn)； )將所有等風(fēng)量線上的點(diǎn)聯(lián)成曲線R3，即為串聯(lián)風(fēng)路的等效阻力特性曲線。第三節(jié) 簡單網(wǎng)絡(luò)特性第26頁/共100頁2.并聯(lián)風(fēng)網(wǎng) 由兩條或兩條以上具有相同始節(jié)點(diǎn)和末

14、節(jié)點(diǎn)的分支所組成的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)，稱為并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)。如圖所示并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)由5條分支并聯(lián) （1）并聯(lián)風(fēng)路特性： 1)總風(fēng)量等于各分支的風(fēng)量之和，即 當(dāng)各分支的空氣密度相等時(shí), niinsMMMMM121 niinsQQQQQ1211234612345第三節(jié) 簡單網(wǎng)絡(luò)特性第27頁/共100頁 2)總風(fēng)壓等于各分支風(fēng)壓，即 注意：當(dāng)各分支的位能差不相等，或分支中存在風(fēng)機(jī)等通風(fēng)動(dòng)力時(shí)，并聯(lián)分支的阻力并不相等。nshhhh 211234612345第三節(jié) 簡單網(wǎng)絡(luò)特性第28頁/共100頁 3)并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)總風(fēng)阻與各分支風(fēng)阻的關(guān)系 又 即：sssRhQnSQQQQ.21nnssRhRhRhRh.2211nsRRRR1111

15、.2122121111 nsssRRRQhRnshhhh 21第三節(jié) 簡單網(wǎng)絡(luò)特性第29頁/共100頁 4)并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)等積孔等于各分支等積孔之和，即 nsAAAA 2112n1.191111.19(.)ssARRRR第三節(jié) 簡單網(wǎng)絡(luò)特性第30頁/共100頁 5) 并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)的風(fēng)量分配 若已知并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)的總風(fēng)量，在不考慮其它通風(fēng)動(dòng)力及風(fēng)流密度變化時(shí)，可由下式計(jì)算出分支i的風(fēng)量。 即 sihh22ssiiQRQRSRRiQQis).(12111nRRRiSsisRQRRQiQR1R2.RiRnQS第三節(jié) 簡單網(wǎng)絡(luò)特性第31頁/共100頁在簡單并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)中，第一和第二條分支的自然分配風(fēng)量的計(jì)算式分別為：11

16、2QQ =R1+R2211QQRR第三節(jié) 簡單網(wǎng)絡(luò)特性第32頁/共100頁 （2）并聯(lián)風(fēng)路等效阻力特性曲線的繪制 根據(jù)以上并聯(lián)風(fēng)路的特性，可以繪制并聯(lián)風(fēng)路等效阻力特性曲線。方法： ）首先在h-Q坐標(biāo)圖上分別作出并聯(lián)風(fēng)路1、2的阻力特性曲線R1、R2； ）根據(jù)并聯(lián)風(fēng)路“風(fēng)壓（阻力）相等，風(fēng)量疊加”的原則，作平行于Q軸的若干條等風(fēng)壓線，在等風(fēng)壓線上將1、2分支阻力h1、h2疊加，得到并聯(lián)風(fēng)路的等效阻力特性曲線上的點(diǎn)； 第三節(jié) 簡單網(wǎng)絡(luò)特性第33頁/共100頁 ）將所有等風(fēng)壓線上的點(diǎn)聯(lián)成曲線R3，即為并聯(lián)風(fēng)路的等效阻力特性曲線。2112R1R2R1R2R1+R2QH第三節(jié) 簡單網(wǎng)絡(luò)特性第34頁/共1

17、00頁.串聯(lián)風(fēng)路與并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)的比較 在任何一個(gè)礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中，都同時(shí)存在串聯(lián)與并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)。在礦井的進(jìn)、回風(fēng)風(fēng)路多為串聯(lián)風(fēng)路，而采區(qū)內(nèi)部多為并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)。并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)： (1)從提高工作地點(diǎn)的空氣質(zhì)量及安全性出發(fā)，采用并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)具有明顯的優(yōu)點(diǎn)。 (2)在同樣的分支風(fēng)阻條件下，分支并聯(lián)時(shí)的總風(fēng)阻小于串聯(lián)時(shí)的總風(fēng)阻。第三節(jié) 簡單網(wǎng)絡(luò)特性第35頁/共100頁 例如：若R1=R2=0.04kg/m7， 串聯(lián)：Rs= R1+ R2= 0.08 kg/m7 并聯(lián)： Rs：Rs2:在相同風(fēng)量下，串聯(lián)的能耗為并聯(lián)的8倍。221227111()111()0.040.040.01/SRRRkgm1R1R22112R1R2第

18、三節(jié) 簡單網(wǎng)絡(luò)特性第36頁/共100頁.角聯(lián)風(fēng)網(wǎng)（1）幾個(gè)概念 角聯(lián)風(fēng)網(wǎng)：是指內(nèi)部存在角聯(lián)分支的網(wǎng)絡(luò)。 角聯(lián)分支（對角分支）：是指位于風(fēng)網(wǎng)的任意兩條有向通路之間、且不與兩通路的公共節(jié)點(diǎn)相連的分支。 第三節(jié) 簡單網(wǎng)絡(luò)特性第37頁/共100頁 簡單角聯(lián)風(fēng)網(wǎng)：僅有一條角聯(lián)分支的風(fēng)網(wǎng)。 復(fù)雜角聯(lián)風(fēng)網(wǎng)：含有兩條或兩條以上角聯(lián)分支的風(fēng)網(wǎng)。213456復(fù)雜角聯(lián)風(fēng)網(wǎng)簡單角聯(lián)風(fēng)網(wǎng)1第三節(jié) 簡單網(wǎng)絡(luò)特性第38頁/共100頁 （2）角聯(lián)分支風(fēng)向判別 原則：分支的風(fēng)向取決于其始、末節(jié)點(diǎn)間的壓能值。風(fēng)流由能位高的節(jié)點(diǎn)流向能位低的節(jié)點(diǎn)；當(dāng)兩點(diǎn)能位相同時(shí)，風(fēng)流停滯；當(dāng)始節(jié)點(diǎn)能位低于末節(jié)點(diǎn)時(shí)，風(fēng)流反向。 判別式（以簡單角聯(lián)為

19、例）： 對于無壓源的回路1,3,-4,-2，根據(jù)回路能量平衡定律可得到如下方程式：節(jié)點(diǎn)2和節(jié)點(diǎn)3之間的壓能差為： 壓能=壓能-h1， 壓能=壓能-h2 = 壓能-壓能=h2-h111222211332244+=+RQR QR QR Q222-32211E=-R Q RQ第三節(jié) 簡單網(wǎng)絡(luò)特性第39頁/共100頁 （1）當(dāng)分支5中無風(fēng)時(shí)，其始、末節(jié)點(diǎn)的壓能差等于0，且Q1=Q3，Q2=Q4，得 兩式相比得： 即 或?qū)憺椋?21122RQR Q，244233QRQR244222233211QRQRQRQR4231RRRR13241RRRRK第三節(jié) 簡單網(wǎng)絡(luò)特性第40頁/共100頁 ) 當(dāng)分支5中風(fēng)向

20、由23 節(jié)點(diǎn)的壓能高于節(jié)點(diǎn)，因?yàn)?壓能=壓能-h1， 壓能=壓能-h2 = 壓能 壓能=h11，便可判定由節(jié)點(diǎn)3流向節(jié)點(diǎn)2，如得K1，則可判定節(jié)點(diǎn)2流向節(jié)點(diǎn)3，如得K=1，分支5無風(fēng)流。判別式的作用之二是用來制定風(fēng)流不穩(wěn)定的預(yù)防措施。例如，若1、5、4都是工作面，為保持分支5的風(fēng)流從節(jié)點(diǎn)2到節(jié)點(diǎn)3，不允許分支5的風(fēng)流從節(jié)點(diǎn)3流向節(jié)點(diǎn)2，也不容許Q50，須始終滿足KQ，表明通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓曲線愈陡(軸流式通風(fēng)機(jī))，總風(fēng)量的減少值愈小，反之則愈大。2) 總風(fēng)量的減少值與主要通風(fēng)機(jī)性能曲線的陡緩有關(guān)。第65頁/共100頁3) 增阻調(diào)節(jié)有一定的范圍，超出這范圍可能達(dá)不到調(diào)節(jié)的目的。圖中，若主要通風(fēng)機(jī)性能曲

21、線不變，且取R10.59Ns2/m8，R2=1.64Ns2/m8 。當(dāng)不斷改變調(diào)節(jié)風(fēng)窗風(fēng)阻Rc時(shí)，可以得到并聯(lián)風(fēng)路中各分支對應(yīng)的風(fēng)量及其變化，如右圖，隨著Rc增加，所在1分支的風(fēng)阻R1增加，風(fēng)量Q1不斷減少， Q2增大，但當(dāng)Q2增加到一定限度時(shí)，變化很小。因?yàn)轱L(fēng)路中總風(fēng)量是下降的。第66頁/共100頁3.使用增阻調(diào)節(jié)法的注意事項(xiàng) 1) 調(diào)節(jié)風(fēng)窗應(yīng)盡量安設(shè)在回風(fēng)巷道中，以免妨礙運(yùn)輸。當(dāng)非安設(shè)在運(yùn)輸巷道不可時(shí)，則可采取多段調(diào)節(jié)，即用若干個(gè)面積較大的調(diào)節(jié)風(fēng)門來代替一個(gè)面積較小的調(diào)節(jié)風(fēng)門(這些大面積調(diào)節(jié)風(fēng)門的阻力之和，應(yīng)等于小面積調(diào)節(jié)風(fēng)門的阻力)，此時(shí)大面積的調(diào)節(jié)風(fēng)門可讓運(yùn)輸設(shè)備通過。第67頁/共10

22、0頁2) 在復(fù)雜的風(fēng)網(wǎng)中，要注意調(diào)節(jié)風(fēng)門位置的選擇，防止重復(fù)設(shè)置，避免增大風(fēng)壓和電耗。如下圖所示的復(fù)雜風(fēng)網(wǎng)，若每條風(fēng)路所需風(fēng)壓值是括號內(nèi)的數(shù)值，網(wǎng)孔B和C的風(fēng)壓不平衡，可在36風(fēng)路上設(shè)置一個(gè)調(diào)節(jié)風(fēng)門，使它消耗l00Pa的風(fēng)壓，安設(shè)這個(gè)調(diào)節(jié)風(fēng)門后，每個(gè)網(wǎng)孔的風(fēng)壓都平衡，從1到8并聯(lián)回路的總風(fēng)壓為380Pa。如果不加分析，把調(diào)節(jié)風(fēng)門設(shè)在67風(fēng)路中，便會(huì)破壞網(wǎng)孔C、D和并聯(lián)回路的風(fēng)壓平衡，因而使1到8并聯(lián)回路的總風(fēng)壓增加l00Pa，而且調(diào)節(jié)風(fēng)門的數(shù)目增加三個(gè)。第68頁/共100頁4.增阻調(diào)節(jié)法的優(yōu)缺點(diǎn)與適用條件 這種調(diào)節(jié)法具有簡便、易行的優(yōu)點(diǎn)，它是采區(qū)內(nèi)巷道間的主要調(diào)節(jié)措施。 但這種調(diào)節(jié)法使礦井的總

23、風(fēng)阻增加，如果風(fēng)機(jī)風(fēng)壓曲線不變，勢必造成礦井總風(fēng)量下降，要想保持總風(fēng)量不減少，就得改變風(fēng)機(jī)風(fēng)壓曲線，提高風(fēng)壓，增加通風(fēng)電力費(fèi)用。 因此，在安排產(chǎn)量和布置巷道時(shí)，盡量使網(wǎng)孔中各風(fēng)路的阻力不要相差太懸殊，以避免在通過風(fēng)量較大的主要風(fēng)路中安設(shè)調(diào)節(jié)風(fēng)門。第69頁/共100頁（二）減阻調(diào)節(jié)法 減阻調(diào)節(jié)法是在通過巷道中采取降阻措施，降低巷道的通風(fēng)阻力，從而增大與該巷道處于同一通路中的風(fēng)量，或減小與其關(guān)聯(lián)通路上的風(fēng)量。第五節(jié) 礦井風(fēng)量調(diào)節(jié)第70頁/共100頁 主要措施： 1)擴(kuò)大巷道斷面；2)降低摩擦阻力系數(shù)；3)清除巷道中的局部阻力物；4)采用并聯(lián)風(fēng)路；5)縮短風(fēng)流路線的總長度等。 特點(diǎn)： 可以降低礦井總

24、風(fēng)阻，并增加礦井總風(fēng)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(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行較大的改造時(shí)采用。第五節(jié) 礦井風(fēng)量調(diào)節(jié)第71頁/共100頁1.降阻調(diào)節(jié)的計(jì)算 如下圖的并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)，兩巷道的風(fēng)阻分別為R1和R2，所需風(fēng)量為Q1和Q2，則兩巷道的阻力分別為： h1R1Q12， Pa h2R2Q22，Pa如果h1h2，則以h2為依據(jù)，把h1減到h1，為此，須把R1降到R1，即： h1R1Q12 h2 ， Pa2121hRQ第72頁/共100頁 降阻調(diào)節(jié)與增阻調(diào)節(jié)相反。為保證風(fēng)量按需分配，當(dāng)兩并聯(lián)巷道的阻力不等時(shí)，以小阻力為依據(jù)，設(shè)法降低大阻力巷道的風(fēng)阻，使網(wǎng)孔達(dá)到阻力平衡。根據(jù)式：

25、 降阻的主要辦法是擴(kuò)大巷道的斷面。如把巷道全長L(m)的斷面擴(kuò)大到S1，則式中 1巷道1擴(kuò)大后的摩擦阻力系數(shù)，Ns2/m4; U1一巷道1擴(kuò)大后的周界，隨斷面大小和形狀而變化。3LURS111131L URS第73頁/共100頁11,UC SmC決定于巷道斷面形狀的系數(shù)， 對梯形巷道：C4.034.28； 對三心拱巷道：C3.84.06； 對半圓拱巷道，C3.784.11。由上式得到巷道1擴(kuò)大后的斷面積為：2211511() ,LCSmR第74頁/共100頁 如果所需降阻的數(shù)值不大，而且客觀上又無法采用擴(kuò)大巷道斷面的措施時(shí)，可改變巷道壁面的平滑程度或支架型式，以減少摩擦阻力系數(shù)來調(diào)節(jié)風(fēng)量。改變

26、后的摩擦阻力系數(shù)可用下式計(jì)算：2.5241111,/R SN smL C第75頁/共100頁2. 降阻調(diào)節(jié)的分析 降阻調(diào)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)是使礦井總風(fēng)阻減少。若風(fēng)機(jī)風(fēng)壓曲線不變，采用降阻調(diào)節(jié)后，礦井總風(fēng)量增加。因而，在增加風(fēng)量的風(fēng)路中風(fēng)量的增加值將大于另一風(fēng)路的風(fēng)量減少值，其差值就是礦井總風(fēng)量的增加值。但這種調(diào)節(jié)法工程量最大，投資較多，施工時(shí)間也較長。所以降阻調(diào)節(jié)多在礦井產(chǎn)量增大或原設(shè)計(jì)不合理，或者某些主要巷道年久失修的情況下，用來降低主要風(fēng)流中某一段巷道的阻力。 一般，當(dāng)所需降低的阻力值不大時(shí)，應(yīng)首先考慮減少局部阻力。另外，也可在阻力大的巷道旁側(cè)開掘并聯(lián)巷道。在一些老礦中，應(yīng)注意利用廢舊巷道供通風(fēng)用。

27、第76頁/共100頁 （三）增能調(diào)節(jié)法 增能調(diào)節(jié)法主要是采用輔助通風(fēng)機(jī)等增加通風(fēng)能量的方法，增加局部地點(diǎn)的風(fēng)量。 主要措施：1)輔助通風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)；2)利用自然風(fēng)壓調(diào)節(jié)。 特點(diǎn)：增能調(diào)節(jié)法的施工相對比較方便，不須降低礦井總風(fēng)阻，增加礦井總風(fēng)量，同時(shí)可以減少礦井主通風(fēng)機(jī)能耗。但采用輔助通風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)時(shí)設(shè)備投資較大，輔助通風(fēng)機(jī)的能耗較大，且輔助通風(fēng)機(jī)的安全管理工作比較復(fù)雜，安全性較差。第五節(jié) 礦井風(fēng)量調(diào)節(jié)第77頁/共100頁1. 增壓調(diào)節(jié)的計(jì)算 如圖所示，一采區(qū)和二采區(qū)所需要的風(fēng)量分別為27.07和34.7m3/s，風(fēng)阻分別為0.69和1.27Ns2/m8。要使一、二采區(qū)得到所需的風(fēng)量，一采區(qū)將產(chǎn)生505

28、.6Pa的阻力，二采區(qū)將產(chǎn)生1529.2Pa的阻力?？傔M(jìn)風(fēng)段1-2的風(fēng)阻為0.23Ns2/m8，通過61.77m3/s的總風(fēng)量時(shí)，將產(chǎn)生877.6Pa的阻力，總回風(fēng)段3-4的風(fēng)阻為0.02Ns2/m8，則產(chǎn)生76.3Pa的阻力。主要通風(fēng)機(jī)附近的漏風(fēng)量為6.83m3/s，通過主要通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量為68.6m3/s。第78頁/共100頁 如果采用增加風(fēng)壓的調(diào)節(jié)方法，就必須以阻力小的一采區(qū)的阻力值為依據(jù)，在阻力較大的二采區(qū)內(nèi)安設(shè)一臺輔助通風(fēng)機(jī)，讓輔助通風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的風(fēng)壓和主要通風(fēng)機(jī)能夠供給這兩個(gè)并聯(lián)采區(qū)的風(fēng)壓共同來克服二采區(qū)的阻力。布置方法有二： (1)選擇合適的輔助通風(fēng)機(jī)，但不調(diào)整主要通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓曲線。(

29、2) 選擇合適的輔助通風(fēng)機(jī)，同時(shí)調(diào)整主要通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓曲線。第79頁/共100頁(1)選擇合適的輔助通風(fēng)機(jī)，但不調(diào)整主要通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓曲線。 如上圖所示，若現(xiàn)用主要通風(fēng)機(jī)是70B221型、24號、600r/min的軸流式通風(fēng)機(jī)，其動(dòng)輪葉片安裝角度是27.5，它的靜風(fēng)壓特性曲線是曲線。可以看出，當(dāng)這臺主要通風(fēng)機(jī)需通過68.6m3/s的風(fēng)量時(shí)，能夠產(chǎn)生的靜風(fēng)壓hfs1519Pa，即這時(shí)風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)是a點(diǎn)。第80頁/共100頁 在兩個(gè)并聯(lián)采區(qū)以外，總進(jìn)風(fēng)段和總回風(fēng)段的總阻力為：h1-2h3-4877.6+76.3953.9Pa 當(dāng)?shù)V井的自然風(fēng)壓很小或可忽略不計(jì)時(shí)，主要通風(fēng)機(jī)能夠供給兩個(gè)并聯(lián)采區(qū)使用的剩余

30、風(fēng)壓為：hfa(h1-2h3-4)1519953.9565.1 Pa 二采區(qū)按需通過34.7m3/s的風(fēng)量時(shí)，其阻力是1529.2Pa。這個(gè)數(shù)值超出主要通風(fēng)機(jī)能夠供給這個(gè)采區(qū)使用的剩余風(fēng)壓，故需在這個(gè)采區(qū)內(nèi)安置一臺合適的輔助通風(fēng)機(jī)。第81頁/共100頁 這臺輔助通風(fēng)機(jī)要按以下兩個(gè)數(shù)值來選擇： 通過輔助通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量為二采區(qū)的風(fēng)量：Qaf34.7m3/s 輔助通風(fēng)機(jī)的全風(fēng)壓：haft1529.2565.1964Pa 它的全風(fēng)壓特性曲線應(yīng)通過或大于這兩個(gè)數(shù)值所構(gòu)成的工作點(diǎn)b。 第82頁/共100頁 一采區(qū)按需通過27.07m3/s的風(fēng)量時(shí)，其阻力是505.6Pa，這個(gè)數(shù)值小于主要通風(fēng)機(jī)能夠供給這個(gè)采

31、區(qū)使用的剩余風(fēng)壓。即565.1505.659.5Pa。 在此情況下，還要在一采區(qū)的回風(fēng)流中安設(shè)調(diào)節(jié)風(fēng)門，使它能夠產(chǎn)生59.5Pa的阻力。第83頁/共100頁(2) 選擇合適的輔助通風(fēng)機(jī)，同時(shí)調(diào)整主要通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓曲線。在二采區(qū)安設(shè)一臺輔助通風(fēng)機(jī)，這臺輔助通風(fēng)機(jī)需用以下兩個(gè)數(shù)值來選擇： 通過輔助通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量 Qaf34.7m3/s 輔助通風(fēng)機(jī)的全風(fēng)壓 haft1529.2505.61023.6Pa 同時(shí)要調(diào)整主要通風(fēng)機(jī)的靜風(fēng)壓特性曲線，使它通過以下兩個(gè)數(shù)值所構(gòu)成的工作點(diǎn)： 主要通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量 Qaf68.6m3/s 主要通風(fēng)機(jī)的靜風(fēng)壓 hfs953.9505.61459.5Pa 這兩種選擇輔助通風(fēng)機(jī)

32、的方法中，后一方法雖然輔助通風(fēng)機(jī)所需功率較大，但主要通風(fēng)機(jī)所需功率較小，比前種方法要經(jīng)濟(jì)。需要注意的是輔助通風(fēng)機(jī)和主要通風(fēng)機(jī)有著串聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)系，因此選擇輔助通風(fēng)機(jī)不能孤立進(jìn)行，必須和主要通風(fēng)機(jī)緊密配合。第84頁/共100頁2選擇、安裝和使用輔助通風(fēng)機(jī)的注意事項(xiàng) 在選擇輔助通風(fēng)機(jī)時(shí)，必須根據(jù)輔助通風(fēng)機(jī)服務(wù)期限以內(nèi)通風(fēng)最困難時(shí)的風(fēng)量、風(fēng)阻和風(fēng)壓等數(shù)值進(jìn)行計(jì)算。在通風(fēng)不困難時(shí)，如果輔助通風(fēng)機(jī)性能不能調(diào)整，可在輔助通風(fēng)機(jī)出風(fēng)的風(fēng)路上安設(shè)調(diào)節(jié)風(fēng)門，以控制輔助通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓和風(fēng)量，如果輔助通風(fēng)機(jī)性能可以調(diào)整，則應(yīng)予以調(diào)整。 第85頁/共100頁為了保證新鮮風(fēng)流通過輔助通風(fēng)機(jī)而又不致妨礙運(yùn)輸，一般把輔助通風(fēng)機(jī)

33、安設(shè)在進(jìn)風(fēng)流的繞道中，但在巷道中至少安設(shè)兩道自動(dòng)風(fēng)門，其風(fēng)門的間距必須大于一列車的長度，風(fēng)門須向壓力大的方向開啟。如果安設(shè)在回風(fēng)流中，安設(shè)方法基本相同，但要設(shè)法(如利用大鉆孔)引入一股新鮮風(fēng)流供給輔助通風(fēng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)使用，使電動(dòng)機(jī)在新鮮風(fēng)流中運(yùn)轉(zhuǎn)，為此，安設(shè)電動(dòng)機(jī)的房間必須和回風(fēng)流嚴(yán)密隔開。第86頁/共100頁 如輔助通風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，必須立即打開巷道中的自動(dòng)風(fēng)門，以便利用主要通風(fēng)機(jī)單獨(dú)通風(fēng)。當(dāng)主要通風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，輔助通風(fēng)機(jī)也應(yīng)立即停止運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)打開自動(dòng)風(fēng)門，以免發(fā)生相鄰采區(qū)風(fēng)流逆轉(zhuǎn)、循環(huán)風(fēng)再流入輔扇； 此時(shí)還需根據(jù)具體情況，采取相應(yīng)的安全措施。重新開動(dòng)輔助通風(fēng)機(jī)以前，應(yīng)檢查附近20m以內(nèi)的瓦

34、斯?jié)舛?，只有在不超過規(guī)定時(shí)，才允許開動(dòng)輔助通風(fēng)機(jī)。 在采空區(qū)附近的巷道中安置輔助通風(fēng)機(jī)時(shí)，要選擇合適的位置，否則，有可能產(chǎn)生通過采空區(qū)的循環(huán)風(fēng)或漏風(fēng)，加速采空區(qū)的煤炭自燃。第87頁/共100頁 隨著生產(chǎn)的發(fā)展，通風(fēng)狀況不斷發(fā)展變化。因此，每隔一定時(shí)間，必須及時(shí)調(diào)節(jié)主要通風(fēng)機(jī)和輔助通風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)，使之相互配合。因?yàn)檩o助通風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，能夠使它的進(jìn)風(fēng)路上的風(fēng)流能量降低，使它的出風(fēng)路上的風(fēng)流能量提高。如果輔助通風(fēng)機(jī)的能力過大，就有可能使3點(diǎn)空氣的能量同2點(diǎn)空氣的能量接近、相等，甚至超過。此時(shí)一采區(qū)將出現(xiàn)風(fēng)量不足，沒有風(fēng)流，甚至發(fā)生逆轉(zhuǎn)。以上三種現(xiàn)象都是安全生產(chǎn)所不允許的。若一旦出現(xiàn)上述情況時(shí)，其應(yīng)急措

35、施就是迅速增加二采區(qū)的風(fēng)阻。第88頁/共100頁3增壓調(diào)節(jié)法的優(yōu)缺點(diǎn)及適用條件 增壓調(diào)節(jié)法和降阻調(diào)節(jié)法比較，由于前者在阻力較大的風(fēng)路中安裝輔助通風(fēng)機(jī)，故可不必提高主要通風(fēng)機(jī)用于這條風(fēng)路上的風(fēng)壓，而風(fēng)量增大了，相當(dāng)于主要通風(fēng)機(jī)對這條風(fēng)路的工作風(fēng)阻下降，這點(diǎn)和降阻調(diào)節(jié)法很類似。但比降阻調(diào)節(jié)法施工快，施工也較方便，但管理工作較復(fù)雜，安全性比較差。 和增阻調(diào)節(jié)法比較：雖然增壓調(diào)節(jié)法要增加輔助通風(fēng)機(jī)的購置費(fèi)，安裝費(fèi)，電力費(fèi)和繞道的開掘費(fèi)等，但它若能使主要通風(fēng)機(jī)的電力費(fèi)降低很多，服務(wù)時(shí)間又長時(shí)，還是比較經(jīng)濟(jì)的。缺點(diǎn)是管理工作比較復(fù)雜，安全性比較差，施工比較困難。 并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)中各條風(fēng)路的阻力相差比較懸殊，主要

36、通風(fēng)機(jī)風(fēng)壓滿足不了阻力較大的風(fēng)路，不能采用增阻調(diào)節(jié)法，而采用降阻調(diào)節(jié)法又來不及時(shí)，可采用增壓調(diào)節(jié)法。第89頁/共100頁輔助通風(fēng)機(jī)的安裝規(guī)定：輔助通風(fēng)機(jī)的安裝規(guī)定： 煤礦安全規(guī)程煤礦安全規(guī)程第第125125條：條： 礦井通風(fēng)系統(tǒng)中，如礦井通風(fēng)系統(tǒng)中，如果某一分區(qū)風(fēng)路的果某一分區(qū)風(fēng)路的風(fēng)阻風(fēng)阻過大，主要通風(fēng)機(jī)不能供給其足過大，主要通風(fēng)機(jī)不能供給其足夠風(fēng)量時(shí)，可在井下安設(shè)輔助通風(fēng)機(jī)，但必須供給輔助夠風(fēng)量時(shí)，可在井下安設(shè)輔助通風(fēng)機(jī)，但必須供給輔助通風(fēng)機(jī)房新鮮風(fēng)流；在輔助通風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)期間，必須通風(fēng)機(jī)房新鮮風(fēng)流；在輔助通風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)期間，必須打開繞道風(fēng)門。打開繞道風(fēng)門。 嚴(yán)禁在煤（巖）與瓦斯（二氧化碳）突出礦井中安嚴(yán)禁在煤（巖）與瓦斯（二氧化碳）突出礦井中安設(shè)輔助通風(fēng)機(jī)。設(shè)輔助