【采矿课件】第六章矿井风量调节

第六章 矿井风量调节

在矿井生产中，矿井风网的供风量会因巷道的延伸、工作面的推进等因素不断的发生变化，另外，瓦斯涌出量等发生变化也要引起风网内需风量的变化。这些变化都会导致井下各用风地点的实际供风量与需求风量产生较大差异，甚至引起矿井总风量的供需变化。为了保证井下风流按所需的风量和预定的路线流动，就需要对矿井风量进行调节。这是矿井通风管理的重要内容。

通常，在采区内、采区之间和生产水平之间的风量调节称为局部风量调节；对全矿总风量进行增减的调节称为矿井总风量调节。

第一节 局部风量调节

局部风量调节有三种方法：增加风阻调节法、降低风阻调节法和辅助通风机调节法。

一、增加风阻调节法

1、增阻法调节原理

如图6-1所示为某采区两个采煤工作面的通风网路图。已知两风路的风阻值R 1=0.8NS 2/m 8，

R 2=1.0NS 2/m 8，若总风量Q =12m 3/s ，则该并联网路中自然分配的风量分别为：

图6-1 并联通风网路

Q 1=211R R Q

+=0.18.0112+=6.3 m 3/s

Q 2=Q-Q 1=12－6.3=5.7 m 3/s

如按生产要求，1分支的风量应为Q Ⅰ=4.0 m 3/s ，2分支的风量应为Q Ⅱ=8.0 m 3/s ，显然自然分配的

风量不符合生产要求。按满足生产要求的风量，两分支的阻力分别为：

h 1=R 1Q Ⅰ2=0.8×42=12.8Pa

h 2=R 2Q Ⅱ2=1.0×82=64.0 Pa

2风路的阻力大于1风路的阻力，这与并联网路两分支分压平衡的规律不符。因此，必须进行调节。采用增阻调节法，即以h 2的数值为并联风网的总阻力，在1风路上增加一项局部阻力h c ，使两风路的阻力相等，这时进入两风路的风量即为需要的风量。

h 1+ h 窗= h 2

或 h 窗= h 2- h 1

即 h 窗=64-12.8=51.2 Pa

以上说明，增阻调节法的实质就是以并联风网中阻力较大的分支阻力值为依据，在阻力较小的分支中增加一项局部阻力，使并联各分支的阻力达到平衡，以保证风量按需供应。

增阻调节法的主要措施，是在调节支路回风侧设置调节风窗（如图6-2所示）、临时风帘、风幕（如图6-3所示）等调节装置。其中调节风窗由于其调节风量范围大，制造和安装都较简单，在生产中使用的最多。

图6-2 调节风窗

图6-3 风幕

调节风窗的开口断面积计算：

当窗S /S ≦0.5时，

窗S =窗

h S Q QS

84.065.0+ (6-1)

或

窗S =窗R S S 84.065.0+ (6-2) 当窗S /S ﹥0.5时，

窗S =窗

h S Q QS

759.0+ （6-3）

或 窗S =

窗R S S 759.01+ (6-4) 式中 S 窗------调节风窗的断面积，m 2；

S ------巷道的断面积，m 2；

Q ------通过的风量，m 3/s ；

H 窗------调节阻力，Pa ；

R 窗------调节风窗的风阻，Ns 2/m 8，R 窗= h 窗/Q 2。

上例中，若1分支回风侧设置调节风窗处的巷道断面S 1=4.5m 2，则调节风窗的开口断面积为：

窗S /S =窗h S 759.0Q Q +=2.515.4759.044

⨯+=0.14＜0.5

则窗S =窗h S 84.0Q 65.0QS

+ =2.515.484.0465.05.44⨯+⨯⨯≈0.61 m 2 2、增阻法调节的分析

1）增阻调节法使风网总风阻增加，如果主要通风机特性曲线不变，总风量会减少，在一定条件下，可能达不到调节风量的预期效果。

如图6-4所示，已知主要通风机特性曲线Ⅰ和两分支风阻R 1、R 2。在图上按照“风压相等，风量相加”的原则，绘制并联风网的总风阻曲线R 。R 与Ⅰ的交点a 即为主要通风机的工作点，a 点的横坐标则为矿井的总风量Q 。从a 作水平线和R 1、R 2交于b 、c 两点，则b 、c 两点的横坐标Q 1、Q 2为两风路自然分配的风量。如果在1风路中采取增阻法调节，增加的风阻值为R 窗，1风路中的风阻则上升为R 1ˊ（R 1ˊ= R 1+ R 窗），在图上绘出R 1ˊ的曲线,并绘出R 1ˊ和R 2并联的风阻曲线R ˊ,由R ˊ与Ⅰ的交点a ˊ解出调节后的矿井总风量Q ˊ。由a ˊ作水平线交R 1ˊ和R 2于b ˊ、c ˊ,则调节后分配在两分支中的风量分别为Q 1ˊ、Q 2ˊ 。可以看出，风量调节后由于矿井总风阻值的增加，使总风量减少，其减少值为△Q =Q － Q ˊ；增阻的1分支中风量也减少,其减少值为△Q 1= Q 1－ Q 1ˊ；另一支风量增加，其增加值为△Q 2= Q 2ˊ－ Q 2 。显然减少的多，增加的少，其差值就等于总风量的减少值，即：

△ Q = ( Q 1＋Q 2)－( Q 1ˊ＋Q 2ˊ)

=( Q 1－Q 1ˊ)－( Q 2ˊ－ Q 2)

=△Q 1－△Q 2 m 3/s

图6-4 增阻法调节分析

图6-5 通风机风压曲线陡缓对调风的影响

2）总风量的减少值与主要通风机性能曲线的缓、陡有关。如图6-5所示，Ⅰ为轴流式通风机风压特性曲线，Ⅱ为离心式通风机风压特性曲线。R、Rˊ分别为调节前后的风阻曲线。可以看出，△Q＜△Q ˊ，表明通风机风压特性曲线越陡，总风量减少值越小，反之则越大。

3、增阻调节法的使用

1）调节风窗一般安设在回风侧，以免影响运输。当必须安设在运输巷道时，可采取多段调节，即用若干个大面积调节风窗代替一个面积较小的调节风窗，且满足小面积风窗的阻力等于这些大面积风窗的阻力之和。

2）在复杂风网中采用增阻法调节时，应按先内后外的顺序逐渐调节。使每个网孔的阻力达到平衡。要合理确定风窗的位置，防止重复设置。例如：图6-6所示的复杂网路，若每条风路所需的风压值已确定（图中括号内数值、单位Pa），合理的调节顺序应该按A→B→C→D→E网孔，依次调节，并分别在ab(10 Pa)支路、cd(50 Pa)支路、ef支路设置调节风窗，增加的风压值分别为10 Pa、20 Pa、30 Pa。

图6-6 复杂风网中风窗调节的顺序

3）风窗一般安设在风桥之后（图6-7b）。如果将风窗安设在风桥之前（图6-7a），由于风流经风窗后压降很大，造成风桥上、下风流的压差增大，可能导致风桥漏风增大。