礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中風(fēng)量分配與調(diào)節(jié)

1、礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中風(fēng)量分配與調(diào)節(jié)第1頁(yè)，共60頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期五第一節(jié) 風(fēng)量分配基本規(guī)律第二節(jié) 簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)特性第三節(jié) 通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)特性分析第四節(jié) 礦井風(fēng)量調(diào)節(jié)第五節(jié) 用計(jì)算機(jī)解算復(fù)雜通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)第2頁(yè)，共60頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期五1.上次課內(nèi)容回顧 1)、上次課所講的主要內(nèi)容 自然風(fēng)壓的計(jì)算，主要通風(fēng)機(jī)類型、構(gòu)造、附屬裝置，礦井通風(fēng)機(jī)是實(shí)際特性曲線，風(fēng)機(jī)房水柱計(jì)讀數(shù)的意義，聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn)的工況分析通風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)分析及工況調(diào)節(jié)方法，風(fēng)機(jī)聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的有效性和穩(wěn)定性分析，礦井主要通風(fēng)機(jī)選型的方法和步驟。 2)、能解決的實(shí)際問(wèn)題 （1）自然風(fēng)壓的計(jì)算及利用； （2）進(jìn)

2、行礦井通風(fēng)系統(tǒng)反風(fēng)； （3）能解決礦井主要通風(fēng)機(jī)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)合理性和安全可靠性分析方面的課題； （4）要通風(fēng)機(jī)選型方面的課題。第3頁(yè)，共60頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期五本章主要內(nèi)容及重點(diǎn)和難點(diǎn)1、風(fēng)量分配基本定律-三大定律2、網(wǎng)絡(luò)圖及網(wǎng)絡(luò)特性1)簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)2)角聯(lián)及復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)3、網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)分析4、礦井風(fēng)量調(diào)節(jié)5、計(jì)算機(jī)解算復(fù)雜 網(wǎng)絡(luò)第4頁(yè)，共60頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期五 第一節(jié) 風(fēng)量分配基本規(guī)律一、礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)圖(一）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(lái)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

3、向。每條分支有一個(gè)編號(hào)，稱分支號(hào)。 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)。 3. 路（通路、道路）：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閉合線路稱為回路。 如圖中，243、2563和1367 礦井通風(fēng)系統(tǒng)是由縱橫交錯(cuò)的井巷構(gòu)成的一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)。用圖論的方法對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行抽象描述，把通風(fēng)系統(tǒng)變成一個(gè)由線、點(diǎn)及其屬性組成的系統(tǒng)，稱為通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)。5234167第5頁(yè)，共60頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期五 5、 樹(shù)：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

4、這類圖的幾何形狀與樹(shù)相似，故得名。樹(shù)中的分支稱為樹(shù)枝。包含通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的全部節(jié)點(diǎn)的樹(shù)稱為其生成樹(shù)，簡(jiǎn)稱樹(shù)。（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6頁(yè)，共60頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期五網(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，如圖5-1-3所示；另一種是曲線形狀的網(wǎng)絡(luò)圖，如圖5-1-4所示。但一般常用曲線網(wǎng)絡(luò)圖。繪制步驟：(1) 節(jié)點(diǎn)編號(hào) 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(hào)。(

5、2) 繪制草圖 在圖紙上畫出節(jié)點(diǎn)符號(hào)，并用單線條（直線或弧線）連接有風(fēng)流連通的節(jié)點(diǎn)。(3) 圖形整理 按照正確、美觀的原則對(duì)網(wǎng)絡(luò)圖進(jìn)行修改。第7頁(yè)，共60頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期五 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(jiǎn)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8頁(yè)，共60頁(yè)，2022年，5月20日，9

6、點(diǎn)36分，星期五二、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(shuō)，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 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：第9頁(yè)，共60頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期五 如圖a，節(jié)點(diǎn)4處的風(fēng)量平衡方程為： 將上述節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展為無(wú)源回路，則上述風(fēng)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(fēng)量滿足如下關(guān)系：16523圖a8217356圖b第10頁(yè)，共60頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期五三、能量平衡定律

7、 假設(shè)：一般地，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“”。 （一）無(wú)動(dòng)力源（Hn Hf） 通風(fēng)網(wǎng)路圖的任一回路中，無(wú)動(dòng)力源時(shí)，各分支阻力的代數(shù)和為零，即： 如圖，對(duì)回路 -6中有：23456第11頁(yè)，共60頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期五（二）有動(dòng)力源 設(shè)風(fēng)機(jī)風(fēng)壓Hf ，自然風(fēng)壓HN 。 如圖，對(duì)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。23456第12頁(yè)，共60頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期五第二節(jié) 簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)特性定義：由兩條或兩條以上分支

8、彼此首尾相連，中間沒(méi)有風(fēng)流分匯點(diǎn)的線路稱為串聯(lián)風(fēng)路。123456789458123679一、串聯(lián) 1串聯(lián)特性 2繪等效圖二、并聯(lián) 1并聯(lián)特性 2繪等效圖三、比較四、角聯(lián) 1基本概念 2風(fēng)向判定 3. 角聯(lián)分析一、串聯(lián)一、串聯(lián)風(fēng)路第13頁(yè)，共60頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期五（一） 串聯(lián)風(fēng)路特性 1. 總風(fēng)量等于各分支的風(fēng)量： MS = M1 = M2 = Mn 當(dāng)各分支的空氣密度相等時(shí)，QS = Q1 = Q2 = Qn 2. 總風(fēng)壓（阻力）等于各分支風(fēng)壓（阻力）之和，即:一、串聯(lián) 1串聯(lián)特性 2繪等效圖二、并聯(lián) 1并聯(lián)特性 2繪等效圖三、比較四、角聯(lián) 1基本概念 2風(fēng)向判定

9、3. 角聯(lián)分析1串聯(lián)特性第14頁(yè)，共60頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期五3. 總風(fēng)阻等于各分支風(fēng)阻之和： （一） 串聯(lián)風(fēng)路特性一、串聯(lián) 1串聯(lián)特性 2繪等效圖二、并聯(lián) 1并聯(lián)特性 2繪等效圖三、比較四、角聯(lián) 1基本概念 2風(fēng)向判定 3. 角聯(lián)分析1串聯(lián)特性第15頁(yè)，共60頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期五（一） 串聯(lián)風(fēng)路特性4. 串聯(lián)風(fēng)路等積孔及與各分支等積孔間的關(guān)系一、串聯(lián) 1串聯(lián)特性 2繪等效圖二、并聯(lián) 1并聯(lián)特性 2繪等效圖三、比較四、角聯(lián) 1基本概念 2風(fēng)向判定 3. 角聯(lián)分析1串聯(lián)特性第16頁(yè)，共60頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期五方法： 根據(jù)

10、串聯(lián)風(fēng)路的特性，繪制串聯(lián)風(fēng)路等效阻力特性曲線。1R1R2R1R2R1+R2QH（二）串聯(lián)風(fēng)路等效阻力特性曲線的繪制、首先在 hQ 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。一、串聯(lián) 1串聯(lián)特性 2繪等效圖二、并聯(lián) 1并聯(lián)特性 2繪等效圖三、比較四、角聯(lián) 1基本概念 2風(fēng)向判定 3. 角聯(lián)分析2繪等效圖第17頁(yè)，共60頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期

11、五定義： 由兩條或兩條以上具有相同始節(jié)點(diǎn)和末節(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)。 二、并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)123412345一、串聯(lián) 1串聯(lián)特性 2繪等效圖二、并聯(lián) 1并聯(lián)特性 2繪等效圖三、比較四、角聯(lián) 1基本概念 2風(fēng)向判定 3. 角聯(lián)分析二、并聯(lián)第18頁(yè)，共60頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期五1. 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),2. 總風(fēng)壓等于各分支風(fēng)壓，即 注意：當(dāng)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。（一）并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)特性123412345一、串聯(lián) 1串聯(lián)特性 2繪等效圖二、并聯(lián) 1并聯(lián)特性 2繪等效圖三、比較四、角聯(lián) 1基本概念 2風(fēng)向

12、判定 3. 角聯(lián)分析1并聯(lián)特性第19頁(yè)，共60頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期五（一）并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)特性3. 并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)總風(fēng)阻與各分支風(fēng)阻的關(guān)系一、串聯(lián) 1串聯(lián)特性 2繪等效圖二、并聯(lián) 1并聯(lián)特性 2繪等效圖三、比較四、角聯(lián) 1基本概念 2風(fēng)向判定 3. 角聯(lián)分析1并聯(lián)特性第20頁(yè)，共60頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期五（一）并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)特性4. 并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)等積孔等于各分支等積孔之和一、串聯(lián) 1串聯(lián)特性 2繪等效圖二、并聯(lián) 1并聯(lián)特性 2繪等效圖三、比較四、角聯(lián) 1基本概念 2風(fēng)向判定 3. 角聯(lián)分析1并聯(lián)特性第21頁(yè)，共60頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期五（一）并聯(lián)

13、風(fēng)網(wǎng)特性5. 并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)的風(fēng)量分配R1R2.RiRnQS一、串聯(lián) 1串聯(lián)特性 2繪等效圖二、并聯(lián) 1并聯(lián)特性 2繪等效圖三、比較四、角聯(lián) 1基本概念 2風(fēng)向判定 3. 角聯(lián)分析1并聯(lián)特性第22頁(yè)，共60頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期五Q1（二）并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)等效阻力特性曲線的繪制依據(jù)并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)的特性，繪制并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)等效阻力特性曲線R1R2方法：、首先在hQ 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；R1R2R1/R2QH、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分支風(fēng)量Q1、Q2疊加，得到并聯(lián)風(fēng)路的等效阻力特性曲線上

14、的點(diǎn)；Q2Q1 +Q2、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。一、串聯(lián) 1串聯(lián)特性 2繪等效圖二、并聯(lián) 1并聯(lián)特性 2繪等效圖三、比較四、角聯(lián) 1基本概念 2風(fēng)向判定 3. 角聯(lián)分析2繪等效圖第23頁(yè)，共60頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期五 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)。 串并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)的比較： 、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)。 三、串聯(lián)風(fēng)路與并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)的比較一、串聯(lián) 1串聯(lián)特性 2繪等效圖二、并聯(lián) 1并聯(lián)特性 2繪等效圖三、比較四、角聯(lián) 1基本概念 2風(fēng)向判定 3. 角聯(lián)分析規(guī)程第114條 采

15、、掘工作面應(yīng)實(shí)行獨(dú)立通風(fēng)。 布置獨(dú)立通風(fēng)有困難時(shí)，在制定措施后，可采用串聯(lián)通風(fēng)，但串聯(lián)通風(fēng)的次數(shù)不得超過(guò)1次。三、比較第24頁(yè)，共60頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期五三、串聯(lián)風(fēng)路與并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)的比較一、串聯(lián) 1串聯(lián)特性 2繪等效圖二、并聯(lián) 1并聯(lián)特性 2繪等效圖三、比較四、角聯(lián) 1基本概念 2風(fēng)向判定 3. 角聯(lián)分析豐城礦務(wù)局坪湖煤礦“2.24” 特大瓦斯爆炸事故死亡114人輕傷6人三、比較第25頁(yè)，共60頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期五 、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。RR1RR串聯(lián)：RS=2R并聯(lián)：一、串聯(lián) 1串聯(lián)特性 2繪等效圖二、

16、并聯(lián) 1并聯(lián)特性 2繪等效圖三、比較四、角聯(lián) 1基本概念 2風(fēng)向判定 3. 角聯(lián)分析三、串聯(lián)風(fēng)路與并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)的比較3、井下串聯(lián)分支所需開(kāi)拓工程量小，經(jīng)濟(jì)性好。三、比較第26頁(yè)，共60頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期五（一）幾個(gè)概念 四、角聯(lián)風(fēng)網(wǎng)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(duì)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，如上圖示。簡(jiǎn)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)。21復(fù)雜角聯(lián)風(fēng)網(wǎng)簡(jiǎn)單角聯(lián)風(fēng)網(wǎng)13645一、串聯(lián) 1串聯(lián)特性 2繪等效圖二、并聯(lián) 1并聯(lián)特性 2繪等效圖三、比較四、角聯(lián)

17、1基本概念 2風(fēng)向判定 3. 角聯(lián)分析四、角聯(lián)1基本概念第27頁(yè)，共60頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期五（二）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。一、串聯(lián) 1串聯(lián)特性 2繪等效圖二、并聯(lián) 1并聯(lián)特性 2繪等效圖三、比較四、角聯(lián) 1基本概念 2風(fēng)向判定 3. 角聯(lián)分析2風(fēng)向判定第28頁(yè)，共60頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期五簡(jiǎn)單角聯(lián)風(fēng)網(wǎng)11、分支5中無(wú)風(fēng)由風(fēng)壓平衡定律：（二）角聯(lián)分支風(fēng)向判別一、串聯(lián) 1串聯(lián)特性 2繪等效圖二、并聯(lián) 1并聯(lián)特性

18、2繪等效圖三、比較四、角聯(lián) 1基本概念 2風(fēng)向判定 3. 角聯(lián)分析2風(fēng)向判定第29頁(yè)，共60頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期五、當(dāng)分支5中風(fēng)向由23（二）角聯(lián)分支風(fēng)向判別1一、串聯(lián) 1串聯(lián)特性 2繪等效圖二、并聯(lián) 1并聯(lián)特性 2繪等效圖三、比較四、角聯(lián) 1基本概念 2風(fēng)向判定 3. 角聯(lián)分析2風(fēng)向判定第30頁(yè)，共60頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期五、分支5中的風(fēng)向由32 同理可得：（二）角聯(lián)分支風(fēng)向判別1簡(jiǎn)單角聯(lián)風(fēng)網(wǎng)角聯(lián)分支風(fēng)流方向判別式：一、串聯(lián) 1串聯(lián)特性 2繪等效圖二、并聯(lián) 1并聯(lián)特性 2繪等效圖三、比較四、角聯(lián) 1基本概念 2風(fēng)向判定 3. 角聯(lián)分析2風(fēng)向判定

19、第31頁(yè)，共60頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期五1、角聯(lián)分支的風(fēng)向完全取決于與之相連的風(fēng)路的風(fēng)阻值比，而與角聯(lián)風(fēng)路本身的風(fēng)阻無(wú)關(guān)。2、在用風(fēng)地點(diǎn)的角聯(lián)風(fēng)路不利于安全生產(chǎn)，為有害角聯(lián)，盡量減少。3、分別處于回風(fēng)段、進(jìn)風(fēng)段中的角聯(lián)風(fēng)路，其風(fēng)流反向不影響安全，稱為無(wú)害角聯(lián)，而且還有利于降低礦井總風(fēng)阻。 （三）角聯(lián)結(jié)構(gòu)分析1一、串聯(lián) 1串聯(lián)特性 2繪等效圖二、并聯(lián) 1并聯(lián)特性 2繪等效圖三、比較四、角聯(lián) 1基本概念 2風(fēng)向判定 3. 角聯(lián)分析3. 角聯(lián)分析第32頁(yè)，共60頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期五123567810第三節(jié) 通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)特性分析一、井巷風(fēng)阻變化引起風(fēng)流變

20、化的規(guī)律1. 變阻分支本身的風(fēng)量與風(fēng)壓變化規(guī)律 當(dāng)某分支風(fēng)阻增大時(shí)，該分支的風(fēng)量減小、風(fēng)壓增大；當(dāng)風(fēng)阻減小時(shí)，該分支的風(fēng)量增大、風(fēng)壓降低。2. 變阻分支對(duì)其它分支風(fēng)量與風(fēng)壓的影響規(guī)律 1）當(dāng)某分支風(fēng)阻增大時(shí)，包含該分支 的所有通路上的其它分支的風(fēng)量減小， 風(fēng)壓亦減小；與該分支并聯(lián)的通路上的 分支的風(fēng)量增大，風(fēng)壓亦增大；當(dāng)風(fēng)阻 減小時(shí)與此相反。 49第33頁(yè)，共60頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期五2）對(duì)于一進(jìn)一出的子網(wǎng)絡(luò)，若外部分支調(diào)阻引起其流入（流出）風(fēng)量變化，其內(nèi)部各分支的風(fēng)量變化趨勢(shì)相同。3）風(fēng)網(wǎng)內(nèi)，某分支風(fēng)阻變化時(shí)，各分支風(fēng)量、風(fēng)壓的變化幅度，以本分支為最大，鄰近分支次之，

21、離該分支越遠(yuǎn)的分支變化越小。4）風(fēng)網(wǎng)內(nèi)，不同類型的分支風(fēng)阻變化引起的風(fēng)量變化幅度和影響范圍是不同的。一般地說(shuō)，主干巷道變阻引起的風(fēng)量變化幅度和影響范圍大，末支巷道變阻引起的風(fēng)量變化幅度和影響范圍小。5）風(fēng)網(wǎng)內(nèi)某分支增阻時(shí)，增阻分支風(fēng)量減小值比其 并聯(lián)分支風(fēng)量增加值大；某分支減阻時(shí)，減阻分 支風(fēng)量增加值比其并聯(lián)分支風(fēng)量減小值大。12356781049第34頁(yè)，共60頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期五3巷道密閉與貫通對(duì)風(fēng)流的影響 巷道密閉相當(dāng)于該分支的風(fēng)阻增大至，故本分支風(fēng)量減少到趨近于0；對(duì)其它分支的影響規(guī)律與分支增阻相同。 巷道貫通時(shí)要修改網(wǎng)絡(luò)圖，即在網(wǎng)絡(luò)圖中增加貫通后的分支。風(fēng)流

22、方向取決于巷道兩端點(diǎn)間壓能差；對(duì)其它分支的影響規(guī)律與分支減阻相同。第35頁(yè)，共60頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期五二、風(fēng)流穩(wěn)定性分析(一)穩(wěn)定性的基本概念 穩(wěn)定性是指當(dāng)系統(tǒng)受到外界瞬時(shí)干擾，系統(tǒng)狀態(tài)偏離了平衡狀態(tài)后，系統(tǒng)狀態(tài)自動(dòng)回復(fù)到該平衡狀態(tài)的能力。 按照這種穩(wěn)定性的概念，除非在主要通風(fēng)機(jī)不穩(wěn)定運(yùn)行（工作在軸流式風(fēng)機(jī)風(fēng)壓特性曲線的駝峰區(qū)）等特殊情況下，礦井通風(fēng)系統(tǒng)一般都是穩(wěn)定的。 通風(fēng)管理中所說(shuō)的風(fēng)流穩(wěn)定性，一般是指井巷中風(fēng)流方向發(fā)生變化或風(fēng)量大小變化超過(guò)允許范圍的現(xiàn)象；且多指風(fēng)流方向發(fā)生變化的現(xiàn)象。(二)影響風(fēng)流穩(wěn)定性的因素1. 風(fēng)網(wǎng)結(jié)構(gòu)對(duì)風(fēng)流穩(wěn)定性的影響 僅由串、并聯(lián)組成的

23、風(fēng)網(wǎng)，其穩(wěn)定性強(qiáng)；角聯(lián)風(fēng)網(wǎng)，其對(duì)角分支的風(fēng)流易出現(xiàn)不穩(wěn)定。第36頁(yè)，共60頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期五2. 風(fēng)阻變化對(duì)風(fēng)流穩(wěn)定性的影響 在角聯(lián)風(fēng)網(wǎng)中，邊緣分支的風(fēng)阻變化可能引起角聯(lián)分支風(fēng)流改變。 在實(shí)際生產(chǎn)礦井，大多數(shù)采掘工作面都是在角聯(lián)分支中。應(yīng)采取安裝調(diào)節(jié)風(fēng)門的措施，保證風(fēng)流的穩(wěn)定性。3. 通風(fēng)風(fēng)動(dòng)力變化對(duì)風(fēng)流穩(wěn)定性的影響 礦井風(fēng)網(wǎng)內(nèi)主要通風(fēng)機(jī)、輔助通風(fēng)機(jī)數(shù)量和性能的變化，不僅會(huì)引起風(fēng)機(jī)所在巷道的風(fēng)量變化，而且會(huì)使風(fēng)網(wǎng)內(nèi)其他分支風(fēng)量也發(fā)生變化，并影響風(fēng)網(wǎng)內(nèi)其他風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)。第37頁(yè)，共60頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期五(三)具體如下：1) 單主要通風(fēng)機(jī)風(fēng)網(wǎng)

24、，當(dāng)主要通風(fēng)機(jī)性能發(fā)生變化時(shí)，風(fēng)網(wǎng)內(nèi)各分支風(fēng)量按主要通風(fēng)機(jī)風(fēng)量變化的趨勢(shì)和比率而變化。2) 多主要通風(fēng)機(jī)風(fēng)網(wǎng)內(nèi)，當(dāng)某主要通風(fēng)機(jī)性能發(fā)生變化時(shí)，整個(gè)風(fēng)網(wǎng)內(nèi)各分支風(fēng)量不按比例變化。3) 多主要通風(fēng)機(jī)風(fēng)網(wǎng)內(nèi)，即使風(fēng)網(wǎng)結(jié)構(gòu)和分支風(fēng)阻不變，當(dāng)某主要通風(fēng)機(jī)性能發(fā)生變化時(shí)，由于風(fēng)網(wǎng)總風(fēng)量和各主要通風(fēng)機(jī)風(fēng)量配置發(fā)生了變化，因此，各主要通風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)阻與風(fēng)網(wǎng)總風(fēng)阻也有所變化。第38頁(yè)，共60頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期五4) 風(fēng)網(wǎng)內(nèi)，某巷道安設(shè)輔助通風(fēng)機(jī)后，不僅該巷道本身風(fēng)流發(fā)生變化，其他巷道風(fēng)流也變化。當(dāng)某輔助通風(fēng)機(jī)風(fēng)量增大時(shí)，輔助通風(fēng)機(jī)所在巷道風(fēng)量增加，包含輔助通風(fēng)機(jī)在內(nèi)的閉合回路中，與輔助

25、通風(fēng)機(jī)風(fēng)向一致的各巷風(fēng)量增加，與其風(fēng)向相反的各巷風(fēng)量減小。 當(dāng)輔助通風(fēng)機(jī)風(fēng)壓過(guò)高或風(fēng)量過(guò)大時(shí)，可引起其并聯(lián)分支風(fēng)量不足、停風(fēng)、甚至反向。引起并聯(lián)分支風(fēng)流反向的條件是輔助通風(fēng)機(jī)風(fēng)量大于回路的總風(fēng)量或輔助通風(fēng)機(jī)風(fēng)壓大于回路內(nèi)其同向分支的風(fēng)壓損失。5) 自然風(fēng)壓引起的風(fēng)流變化，與輔助通風(fēng)機(jī)相似。第39頁(yè)，共60頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期五第四節(jié) 礦井風(fēng)量調(diào)節(jié) 隨著生產(chǎn)的發(fā)展和變化，工作面的推進(jìn)和更替，巷道風(fēng)阻、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及所需的風(fēng)量均在不斷變化，要求及時(shí)進(jìn)行風(fēng)量調(diào)節(jié)。 從調(diào)節(jié)設(shè)施來(lái)看，有通風(fēng)機(jī)、射流器、風(fēng)窗、風(fēng)幕和增加并聯(lián)井巷或擴(kuò)大通風(fēng)斷面等。按其調(diào)節(jié)的范圍，可分為局部風(fēng)量調(diào)節(jié)與礦井

26、總風(fēng)量調(diào)節(jié)。從通風(fēng)能量的角度看，可分為增能調(diào)節(jié)、耗能調(diào)節(jié)和節(jié)能調(diào)節(jié)。第40頁(yè)，共60頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期五一、局部風(fēng)量調(diào)節(jié) 局部風(fēng)量調(diào)節(jié)是指在采區(qū)內(nèi)部各工作面間，采區(qū)之間或生產(chǎn)水平之間的風(fēng)量調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)方法：增阻法、減阻法及輔助通風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)法。(一) 增阻調(diào)節(jié)法 增阻調(diào)節(jié)法是在通過(guò)在巷道中安設(shè)調(diào)節(jié)風(fēng)窗等設(shè)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(fēng)量，或增大與其關(guān)聯(lián)的通路上的風(fēng)量。增阻調(diào)節(jié)是一種耗能調(diào)節(jié)法 主要措施：(1)調(diào)節(jié)風(fēng)窗；(2)臨時(shí)風(fēng)簾；(3)空氣幕調(diào)節(jié)裝置等。使用最多的是調(diào)節(jié)風(fēng)窗。 使用條件：增阻分支風(fēng)量有富余。 特點(diǎn)：增阻調(diào)節(jié)法具有簡(jiǎn)單、方便、

27、易行、見(jiàn)效快等優(yōu)點(diǎn)；但增 阻調(diào)節(jié)法會(huì)增加礦井總風(fēng)阻，減少總風(fēng)量。第41頁(yè)，共60頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期五風(fēng)窗調(diào)節(jié)法原理分析如圖 ，分支風(fēng)阻分別為 R1和R2，風(fēng)量分別為Q1,Q2。則兩分支的阻力為：h1=R1Q12 h2=R2Q22，且 h1= h2若分支風(fēng)量不足?？稍诜种е性O(shè)置調(diào)節(jié)窗。設(shè)調(diào)節(jié)風(fēng)窗產(chǎn)生的局部風(fēng)阻為R。 (R1+ R)Q12= R2Q22但增阻后，并聯(lián)系統(tǒng)總風(fēng)阻增大。使QQ，由于Q未知，實(shí)際計(jì)算過(guò)程中，假設(shè)QQ。已知, R后，可計(jì)算調(diào)節(jié)風(fēng)窗面積。R1Q1R2Q2Q2R1+ RQ1R2Q2Q2第42頁(yè)，共60頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期五調(diào)節(jié)風(fēng)

28、窗開(kāi)口面積計(jì)算：當(dāng) Sc/S0.5 時(shí)，當(dāng) Sc/S 0.5 時(shí)，Sc調(diào)節(jié)風(fēng)窗的斷面積，m2；S巷道的斷面積，m2；Q通達(dá)風(fēng)量，m3/s；hc調(diào)節(jié)風(fēng)窗阻力，Pa；Rc調(diào)節(jié)風(fēng)窗的風(fēng)阻，Ns2/m8；Rchc /Q2。 第43頁(yè)，共60頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期五(二)減阻調(diào)節(jié)法減阻調(diào)節(jié)法是在通過(guò)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。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(zhǎng)度等。特點(diǎn)：可以降低礦井總風(fēng)阻，并增加礦井總風(fēng)量；但降

29、阻措施的工程量和投資一般都較大，施工工期較長(zhǎng)，所以一般在對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行較大的改造時(shí)采用。第44頁(yè)，共60頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期五(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)法。(2)利用自然風(fēng)壓調(diào)節(jié)法。特點(diǎn)：增能調(diào)節(jié)法的施工相對(duì)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45頁(yè)，共60頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期五根據(jù)下面的例題局部調(diào)

30、節(jié)方式的實(shí)質(zhì)例：根據(jù)圖示的數(shù)據(jù)可以計(jì)算出各個(gè)分支的通風(fēng)阻力：進(jìn)風(fēng)風(fēng)路分支1-2的通風(fēng)阻力：回風(fēng)風(fēng)路分支3-4的通風(fēng)阻力 I號(hào)采區(qū)2-I-3的通風(fēng)阻力II號(hào)采區(qū)2-II-3的通風(fēng)阻力 RII=0.2Ns2/m8 QII=60m3/s R34=0.1Ns2/m8 Q34=100m3/s RI=0.45Ns2/m8 QI= 40m3/s 3 R12=0.1Ns2/m8 Q12=100m3/s I II 4 2 1 第46頁(yè)，共60頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期五通風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)： 通風(fēng)機(jī)風(fēng)量 通風(fēng)機(jī)風(fēng)壓 RII=0.2Ns2/m8 QII=60m3/s R34=0.1Ns2/m8 Q34=

31、100m3/s RI=0.45Ns2/m8 QI= 40m3/s 3 R12=0.1Ns2/m8 Q12=100m3/s I II 4 2 1 第47頁(yè)，共60頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期五若各采區(qū)實(shí)際需風(fēng)量為： I號(hào)采區(qū)實(shí)際需要風(fēng)量QI = 45m3/s II號(hào)采區(qū)實(shí)際需要風(fēng)量QII= 55m3/s 所以必須對(duì)通過(guò)兩個(gè)采區(qū)的風(fēng)量進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)兩個(gè)采區(qū)通過(guò)實(shí)際所需要風(fēng)量時(shí)的風(fēng)壓或通風(fēng)阻力為：I號(hào)采區(qū) II號(hào)采區(qū) RII=0.2Ns2/m8 QII=55m3/s R34=0.1Ns2/m8 Q34=100m3/s RI=0.45Ns2/m8 QI= 45m3/s 3 R12=0.1

32、Ns2/m8 Q12=100m3/s I II 4 2 1 第48頁(yè)，共60頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期五 可見(jiàn)， 當(dāng)通過(guò)兩個(gè)采區(qū)的風(fēng)量為實(shí)際所需要的風(fēng)量時(shí)，兩個(gè)采區(qū)通風(fēng)阻力不相等，I號(hào)采區(qū)的通風(fēng)阻力比II號(hào)采區(qū)的通風(fēng)阻力高306.25pa。 所以必須進(jìn)行調(diào)節(jié)，方可滿足實(shí)際需風(fēng)量。 RII=0.2Ns2/m8 QII=55m3/s R34=0.1Ns2/m8 Q34=100m3/s RI=0.45Ns2/m8 QI= 45m3/s 3 R12=0.1Ns2/m8 Q12=100m3/s I II 4 2 1 第49頁(yè)，共60頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期五增阻調(diào)節(jié)

33、法： 增加II 號(hào)采區(qū)的風(fēng)阻值，使其通風(fēng)阻力與I 號(hào)采區(qū)的通風(fēng)阻力相等。需要增加阻力306.25pa，則需增加的風(fēng)阻值為：增阻調(diào)節(jié)時(shí)通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓應(yīng)該： 以上說(shuō)明， 增阻調(diào)節(jié)法的實(shí)質(zhì)就是以阻力較大的風(fēng)路的阻力值為依據(jù)，在阻力較小的風(fēng)路中增加一項(xiàng)局部阻力， 使并聯(lián)區(qū)段各條風(fēng)路的阻力達(dá)到平衡。第50頁(yè)，共60頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期五降阻調(diào)節(jié)法 降低 I 號(hào)采區(qū)的風(fēng)阻值，使其通風(fēng)阻力與 II 號(hào)采區(qū)的通風(fēng)阻力相等。需要降低阻力306.25pa，需降低的風(fēng)阻值為： 降阻時(shí)通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓應(yīng)該為： 降阻調(diào)節(jié)法的實(shí)質(zhì)與增阻調(diào)節(jié)法相反，就是以阻力較小的風(fēng)路的阻力值為依據(jù)，在阻力較大的風(fēng)路中設(shè)

34、法降低風(fēng)阻，使網(wǎng)孔中各條風(fēng)路的阻力達(dá)到平衡。 第51頁(yè)，共60頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期五增加風(fēng)壓調(diào)節(jié)法 就是在阻力大的風(fēng)路中安設(shè)輔扇。輔扇的風(fēng)量應(yīng)為：輔扇的風(fēng)壓應(yīng)為：安設(shè)輔扇后通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓應(yīng)該為： 增壓調(diào)節(jié)法的實(shí)質(zhì)：就是以阻力較小的分支為依據(jù)，在阻力大的風(fēng)路中安設(shè)輔扇，輔扇的風(fēng)量應(yīng)為該分支需要通過(guò)的風(fēng)量，其風(fēng)壓就為與較小分支的阻力之差。第52頁(yè)，共60頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期五輔助通風(fēng)機(jī)的安裝規(guī)定： 煤礦安全規(guī)程第125條： 礦井通風(fēng)系統(tǒng)中，如果某一分區(qū)風(fēng)路的風(fēng)阻過(guò)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)，但必須供給輔助通風(fēng)機(jī)房新鮮風(fēng)流

35、；在輔助通風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)期間，必須打開(kāi)繞道風(fēng)門。 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)。 繞道風(fēng)門 輔助扇風(fēng)機(jī) 第53頁(yè)，共60頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期五二、礦井總風(fēng)量的調(diào)節(jié) 當(dāng)?shù)V井（或一翼）總風(fēng)量不足或過(guò)剩時(shí)，需調(diào)節(jié)總風(fēng)量，也就是調(diào)整主通風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)。采取的措施是：改變主通風(fēng)機(jī)的工作特性，或改變礦井風(fēng)網(wǎng)的總風(fēng)阻。(一) 改變主通風(fēng)機(jī)工作特性 改變主通風(fēng)機(jī)的葉輪轉(zhuǎn)速、軸流式風(fēng)機(jī)葉片安裝角度和離心式風(fēng)機(jī)前導(dǎo)器葉片角度等，可以改變通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓特性，從而達(dá)到調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)所在系統(tǒng)總風(fēng)量的目的。RM1M2M3QH第54頁(yè)，共60頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)36分，星期五(二) 改變礦井總風(fēng)阻值1. 風(fēng)硐閘門調(diào)節(jié)法 如果在風(fēng)機(jī)風(fēng)硐內(nèi)安設(shè)調(diào)節(jié)閘門，通過(guò)改變閘門的開(kāi)口大小可以改變風(fēng)機(jī)的總工作風(fēng)阻，從而可調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)量。2. 降低礦井總風(fēng)阻 當(dāng)?shù)V井總風(fēng)量不足時(shí)，如果能降