【采矿课件】第六章矿井风量调节
《矿井风量调节》课件
对未来矿井风量调节技术的展望和期待
随着科技的不断进步，未来矿井风量调节技术将更加智能化、自动化，能够更好地 适应各种复杂的地质条件和生产环境。
未来矿井风量调节技术将更加注重环保和节能，减少对环境的污染和能源的消耗， 实现可持续发展。
实施调节操作
按照制定的调节方案 进行操作，确保调节 过程的顺利进行。
监测与调整
在调节过程中，实时 监测矿井内的风量、 温度、氧气浓度等参 数，根据实际情况进 行调整。
矿井风量调节的实践案例分析
案例一
某铁矿的风量调节：该铁矿通过改变通风机的工 作参数，成功降低了矿井内的温度，提高了矿井 内的氧气浓度，改善了作业环境。
案例二
某金矿的风量调节：该金矿通过增减通风机数量 ，实现了对矿井内风量的有效控制，提高了矿井 的安全性。
矿井风量调节的实践效果评估
效果一
改善作业环境：通过矿井风量调节， 可以有效降低矿井内的温度、提高矿 井内的氧气浓度，为作业人员提供更 加舒适的工作环境。
效果二
效果三
保障作业安全：通过对矿井风量的有 效控制，可以减少粉尘、有害气体的 积聚，降低火灾、爆炸等事故发生的 可能性。
03
矿井风量调节的实践应用
矿井风量调节的具体实施步骤
确定调节目标
明确矿井风量调节的 目标，如降低矿井内 的温度、提高矿井内 的氧气浓度等。
选择调节方法
根据实际情况选择合 适的调节方法，如改 变通风机的工作参数 、增减通风机数量等 。
制定调节方案
根据调节目标和方法 ，制定具体的调节方 案，包括调节的时间 、频率、幅度等。
《矿井风量调节》 PPT课件
风量分配与调节
M
i
0
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
Q
i
0
1 2
1 5 图b 6 2 7 8 5
４
3
图a
3
2 2 R2 Q2 R1Q1
R2 R1
Q12 2 Q2
(Q3 Q5 )2 2 Q2
同理， hR3 ＞ hR4
2 R3Q32 R4Q4
R4 R3
2 Q3 2 Q4
2 Q3 (Q5 Q2 ) 2
Q3 (Q2 Q5 )
R4 R3
Q3 Q5 Q2
(Q3 Q5 )2 2 Q2
４ ４ ３ ３ ５ ２ ２ 1 1
i 1
n
3. 总风阻等于各分支风阻之和
Rs R1 R2 Rn Ri
i 1
n
4. 串联风网等积孔与各分支等积孔间的关系
As
1 1 1 1 2 2 2 A1 A2 An
1.19 2 R i
Ai
Ri
1.19
1.192 Ai2
1，分支5中风向3 2； R1 R4 K 1，分支5中风流停滞； R2 R3 1，分支5中风向2 3。
四、复杂通风网络
3. 并联风网总风阻与各分支风阻的关系
hs Rs Q
∵ ∴ 又∵
2 S
Qs
hs Rs
QS Q1 Q2 ... Qn
矿井风量调节
2. 改变通风机的转数 转数愈大，通风机的风量和风压愈大。某压入式通风的 矿井，其离心式通风机的全风压特性曲线为Ⅰ，转数为n' (r/min)。它和工作风阻曲线相交于M'点，产生Qf '(m3/s)的风 量和hft '(Pa)的全风压。如果生产要求通风机应产生的风压为 hft(Pa)，通过的风量为Qf(m3/s)。用比例定律可以求出新转数 n，即：
第一节 局部风量调节
主要包括以下形式： 增阻调节法
降阻调节法
增压调节法
一、增阻调节法
增阻调节法就是以并联网路中阻力大的风 路的阻力值为基础，在各阻力较小的风路中增 加局部阻力（安装调节风门、窗），使各条风 路的阻力达到平衡，以保证各风路的风量按需 供给。
1．增阻调节的计算 有一并联风网，其中R1＝0.8N· s2/m8 ， R2＝1.2N· s2/m8。若总风量Q＝30m3/s，则 该并联风网中自然分配的风量分别为：
n
n ' Qf Qf '
, r / min
改变通风机转数的方法，主要用于离心式通风机(因为
轴流式通风机可以改变动轮叶片安装角度)。它的具体做法 是；如果通风机和电动机之间是间接传动的，可改变皮带 轮直径的大小来增加转数，如果通风机和电动机之间是直 接传动的，则改变电动机的转数或更换电动机。
改变主要通风机工作风阻的调节法
第二节 矿井总风量调节
在矿井开采过程中，由于矿井产量和开采条件
不断变化，常常要求调节矿井总风量。矿井总风量
调节的主要措施是改变主要通风机的工况点，其方 法有： • 改变主要通风机的特性曲线 • 改变主要通风机的工作风阻曲线
6.6.1 改变主要通风机特性曲线的调节法
1. 改变轴流式通风机动轮叶片的安装角度
矿井风量调节
两并联巷道的阻力不相等时，以小阻力分支为依据，设法降低大阻力巷道的风
阻，使风网达到阻力平衡。
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矿
1、矿井局部风量调节
井
2、降低风阻调节法及计算
风 降低风阻值的方法可根据所需降阻数值的大小和矿井通风状况而定。当所
量 需降阻值不大时，首先应考虑减小局部阻力，还可以在阻力大的巷道旁侧开掘
量
面积来改变调节风门对风流所产生的局部阻力。
调
节
图6.3 风幕
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图6.2 调节风门、调节风窗
矿
1、矿井局部风量调节
井 调节风窗开口面积计算如下：
风
当 S窗/S≤0.5 时，
量
S窗
0.65Q
QS 0.84S
h窗
调 节
或
S窗
0.65
S 0.84S
R窗
当 S窗/S＞0.5 时，
S窗
Q
QS 0.759S
辅助通风机的风量，就是该 巷道的需风量，即
Q辅 Q2
根据计算得到的风压和风量， 可选择合适的辅助通风机。
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矿
1、矿井局部风量调节
井 3、辅助通风机的安装和使用 风
量
调
节
图6.10 辅助通风机的安装
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矿
1、矿井局部风量调节
井 3、辅助通风机的安装和使用 风 （1）为了保证新鲜风流通过辅助通风机而又不致防碍运输，一般把辅助通风机 量 安设在进风流的绕道中，如图7.10所示，但在进风巷道中至少要安设两道自动 调 风门，其间距必须满足运输的要求，风门必须向压力大的方向开启。如果把辅
节
h1= R1Q12
【采矿课件】第六章矿井风量调节
【采矿课件】第六章矿井风量调节通常，在采区内、采区之间和生产水平之间的风量调剂称为局部风量调剂；对全矿总风量进行增减的调剂称为矿井总风量调剂。
第一节局部风量调剂局部风量调剂有三种方法：增加风阻调剂法、降低风阻调剂法和辅助通风机调剂法。
一、增加风阻调剂法1、增阻法调剂原理如图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R1=0.8N S2/m8，R2=1.0NS2/m8，若总风量Q=12m3/s，则该并联网路中自然分配的风量分不为：图6-1 并联通风网路Q1=211RRQ+=0.18.0112+=6.3 m3/sQ2=Q-Q1=12－6.3=5.7 m3/s如按生产要求，1分支的风量应为QⅠ=4.0 m3/s，2分支的风量应为QⅡ=8.0 m3/s，明显自然分配的风量不符合生产要求。
按满足生产要求的风量，两分支的阻力分不为：h1=R1QⅠ2=0.8×42=12.8Pah2=R2QⅡ2=1.0×82=64.0Pa2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稳的规律不符。
因此，必须进行调剂。
采纳增阻调剂法，即以h2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。
h1+ h窗= h2或h窗= h2- h1即h窗=64-12.8=51.2 Pa以上讲明，增阻调剂法的实质确实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稳，以保证风量按需供应。
增阻调剂法的要紧措施，是在调剂支路回风侧设置调剂风窗（如图6-2所示）、临时风帘、风幕（如图6-3所示）等调剂装置。
其中调剂风窗由于其调剂风量范畴大，制造和安装都较简单，在生产中使用的最多。
图6-2 调剂风窗图6-3 风幕调剂风窗的开口断面积运算：当窗S /S ≦0.5时，窗S =窗h S Q QS84.065.0+ (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 QS759.0+ （6-3）或 窗S =窗R S S759.01+ (6-4)式中 S 窗------调剂风窗的断面积，m 2； S ------巷道的断面积，m 2；Q ------通过的风量，m 3/s ；H 窗------调剂阻力，Pa ；R 窗------调剂风窗的风阻，Ns 2/m 8，R 窗= h 窗/Q 2。
第六章 风量调节(第1-2节)讲解
应用情况：
如果主要通风机的风量大于矿井实际需要，可以增加 主要通风机的工作风阻，使总风量下降。
1、由于离心式通风机的输入功率随风量的减少而降低， 所以，对于离心式风机，当所需风量变小时，可利用风 硐中的闸门增加风阻，减小风量； 2、对于轴流式风机，通风机的输入功率随风量的减小 而增加，故一般不用闸门调节而多采用改变通风机的叶 片安装角度，或降低风机转速进行调节； 3、对于有前导器的通风机，当需风量变小时，可用改 变前导器叶片角度的方法来调节，但其调节幅度比较小。
四、各种调节方法的评价
1、增阻调节法的优点是简便、经济、易行。但由于它增 加了矿井总风阻，矿井总风量要减少，因此这种方法只适于 服务年限不长、调节区域的总风阻占矿井总风阻的比重不大 的采区范围内。对于矿井主要风路，特别是在阻力搭配不均 的矿井两翼调风，则尽量避免采用。否则，不但不能达到预 期效果，还会使全矿通风恶化。 2、减阻调节法的优点是减少了矿井总风阻，增加了矿井 总风量。但实施工程量较大、费用高。因此，这种方法多用 于服务年限长、巷道年久失修造成风网风阻很大而又不能使 用辅助通风机调节的区域。 3、辅助通风机法调节的优点是简便、易行，且提高了矿 井总风量。但管理复杂，安全性较差。因此，这种方法可在 并联风路阻力相差悬殊、矿井主要通风机能力不能满足较大 阻力风路要求时使用。 总之，上述三种风量调节方法各有特点，在运用中要根据 具体情况，因地制宜选用。当单独使用一种方法不能满足要 求时，可考虑上述方法的综合运用。
复习思考题
6-1为什么风量调节是矿井通风管理的主要内容？ 6-2 什么是局部风量调节？什么是矿井总风量调节？ 二者有什么不同？ 6-3 增阻调节法的实质是什么？ 6-4 增阻调节法对矿井通风网路有什么影响？ 6-5 使用增阻调节法对应注意哪些问题？ 6-6 降阻调节法的实质是什么？ 6-7 使用降阻调节法时应注意哪些问题？ 6-8 辅助通风机调节法的实质是什么？ 6-9 使用辅助通风机调节法时应注意哪些问题？ 6-10 矿井总风量调节的方法主要有哪些？
学习情境六矿井风量调节
门 2 =门¥, r p mQ i (6-13 )学习情境六矿井风量调节随着矿井生产的发展和变化，工作面的推进和更替，巷道风阻、网络结构及所需的风量均在不断变化，要求及时进行风量调节。
通常，对全矿总风量进行增减的调节称为矿井总风量调节，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。
任务一矿井总风量的调节矿井总风量调节主要是调整主要通风机的工作点。
其方法是改变主要通风机的特性曲线，或是改变主要通风机的工作风阻。
一、改变矿井总风阻如图6-1所示的通风机工况，通风机特性曲线为n,当矿井风阻特性曲线R增大为R i 时，通风机的工作点由a变到b，矿井总风量由Q减到Q1；反之，工作点由a变到b，矿井总风量由Q增至Q2。
图6-1 改变矿井总风阻调节风量因此，当矿井要求的通风能力超过主要通风机最大潜力又无法采用其它调节法时，就必须降低矿井总风阻，以满足矿井通风要求。
如果主要通风机的风量大于矿井实际需要，可以增加主要通风机的工作风阻，使总风量下降。
由于离心式通风机的输入功率随风量的减少而降低，所以，对于离心式风机，当所需风量变小时，可利用风硐中的闸门增加风阻，减小风量；对于轴流式风机，通风机的输入功率随风量的减小而增加，故一般不用闸门调节而多采用改变通风机的叶片安装角度，或降低风机转速进行调节；对于有前导器的通风机，当需风量变小时，可用改变前导器叶片角度的方法来调节，但其调节幅度比较小。
二、改变主要通风机特性调节法1、离心式通风机对于矿井使用中的一台离心式通风机，其实际工作特性曲线主要决定于风机的转数。
如图6-2所示，一台离心式通风机在转数为片时，其风压特性曲线为I。
如果实际产生的风量（Q i）不能满足矿井需风量（Q2）时，可用比例定律求出该风机所需新的转数n2,即:绘制出新转数n2时的全风压特性曲线n,它和矿井总风阻曲线R的交点M即为通风机新的工作点。
同时，根据新转数的效率特性曲线和功率特性曲线，检查新工作点是否在合理的工作范围内，并验算电动机的能力。
矿井通风中风量分配与风量调节34页PPT
矿井通风中风量分配与风量调节
1、纪律是管理关系的形式。——阿法 纳西耶 夫 2、改革如果不讲纪律，就难以成功。
3、道德行为训练，不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美纽斯
5、教导儿童服从真理、服从集体，养 成儿童 自觉的 纪律性 ，这是 儿童道 德教育 最重要 的部分 。—— 陈鹤琴
论矿井风量调节方法
论矿井风量调节方法一、矿井风量调节的意义由于矿井的风阻不断变化，有时瓦斯涌出量也发生变化，必然引起井下各处风量和风压发生变化，为保证井下各处用风需要，必须在生产过程中进行风量调节，使其按所需的风量和预定的地点流动。
通常采区内各工作面之间、采区之间以及各生产水平之间的风量调节，增减矿井总风量的调节，都应考虑井下采掘处同时工作的最多人数、最大沼气涌出量、温度和风速等因素，而且还要取以上最大值才能保证安全生产，在采取风量调节时，必须把局部风量调节与矿井总风量调节综合起来考虑，因为有时局部风量调节还不能满足要求，必须矿井调节总风量，才能使井下各个用风地点的风流保质保量，按需供应。
二、矿井风量调节的方法矿井风量调节方法有局部风量调节和总风量调节。
2.1增阻调节法一般来说，一个矿井通风系统形成后，总风量要分成许多份流经若干个风流路线，而各个用风地点都处在这些路线的某一条之中，根据风量自然分配原则，哪条风路的风阻小，则流过这条风路的风量就多。
而风阻大的风路风量就少；往往需要风量多的地点正处在风阻大的风路中，这样就与风量自然分配发生矛盾，必须进行矿井风量调节和控制，满足各需风地点对风量的要求，确保矿井正常生产。
以雅安市天坤煤业有限公司天坤煤矿的为例，如图1所示，五连炭两翼采煤，两翼工作面采煤方法相同，西采面的产量与东采面的产量相同，西采面（2号采区）需风量520m3/min，东采面（1号采区）需风量380m²/min，进风石门的风量900m3/min，该例没有考虑内部漏、空气热涨、瓦斯与粉尘因素，当两翼工作面处于图中标出的位置时，求出风量的自然分配值。
计算的风阻值R2=2.4牛顿秒2/米8；而1号采区的风阻值为R1=1.6牛顿秒2/米8；图2为图1的通风网路图。
图1天坤煤矿通风系统图图2天坤煤矿通风网路图按风量自然分配公式得：Q1496m3/minQ2=Q总-Q1=900-496=404m3/min由计算结果看出，如果此时不在1风路进行增阻，因1号风量风路只需要380m3/min，则使1风路风量偏大，更不安全的是2号风路风量偏小，不能满足2号风路 520m3/min的要求，很容易引起工作面生产过程中瓦斯超限。
矿井总风量与局部风量调节
矿井总风量与局部风量调节一、矿井总风量调节矿井主要通风机的实际供风量，会随着采、掘工作面不断推动、通风阻力的增大而变小。
为了确保矿井的必须要风量，必须对矿井总风量进行调节。
矿井总风量调节的方法有：改变风机特性曲线调节法和改变风机的工作风阻调节法两种。
〔一〕、改变风机特性曲线调节法改变风机特性曲线调节法依据通风机的构造不同，调节方法也不同。
关于轴流式通风机，一般采纳调整叶轮安装角的方法来调节，安装角越大，风机产生的风量和风压也越丸关于离心式通风机，一般采纳改变叶轮转数的方法来调节：风机转数越大，产生的风量和风压也越大。
风机叶轮转数的改变，可通过改换皮带轮的直径或改变输入电动机的交流电的频率来实现。
当增大轴流式风机叶轮的安装角或提升离心式风机叶轮的转数来提升供风量时，必定要增加电动机的输出功率，故必须注意电动机的容量与之相适应。
〔二〕、改变风机的工作风阻调节法改变风机的工作风阻调节法，实际上就是调节设置在风硐中的闸门位置来调节风机的排风量。
当闸门向上提升时，风硐的过风断面增大，通风机的工作风阻减小，风机的排风量增大；反之，当闸门下放时，减小了风硐的过风断面，风机的工作风阻大，风机的排风量就小。
二、局部风量调节采区内、采区之间以及生产水平之间的风量调节，称为局部风量调节。
局部风量调节比矿井总风量调节频繁。
因为，各采区、甚至同一采区的不同工作面所必须要的风量会随开采方法、地质条件和瓦斯涌出的变化而变化的。
局部风量调节的方法有三种：增加风阻调节法、降低风阻调节法和增加风压调节法。
因增加风阻调节法，简便易行，现场采纳较多；后两种调节法实际采纳较少。
下面只介绍别一种方法。
增阻调节法所依据的原理是：在两条并联风路中，风量自然分配的规律是，某风路的风阻小，自然分配的风量就大；反之自然分配的风量就小。
增阻调节法就是利用了上述风量在并联风路中自然分配的规律，即在同意减少风量的风路中设置一个调节风窗(所谓调节风窗就是在风门的上方，开一个断面可变的窗)。
矿井风量调节方法
矿井风量调节方法在矿井通风网络中，风量的自然分配往往不能满足作业地点的风量需求，因而需要对风量进行调节。
按其调节范围可分为局部风量调节与矿井总风量调节。
4.1 局部风量调节局部风量调节是指在采工内部各工作面间，采区之间或生产水平之间的风量调节。
调节方法有增阻法、减阻法及辅助通风机调节法。
增阻调节法是通过在巷道中安设调节风窗等设施，增大巷道的局部阻力，从而降低与该巷道处于同一通路中的风量，或增大与其关联的通路上的风量，其主要有调节风窗、临时风帘、空气幕调节装置等。
这是目前使用最普遍存在局部调节风量的方法。
减阻法是通过在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，或减少与其关联的通路上的风量。
主要有扩大巷道断面、降低摩擦阻力系数、清除巷道中的局部阻力物、采用并联风路、缩短风流路线的总长度等。
辅助风机调节法是在井下巷道中安装通风机来增加风量。
4.2 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。
改变主通风机的工作特性就是通过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。
5．矿井风量计算方法5.1 全矿井风量计算方法矿井需要风量按各采煤、掘进工作面，硐室及其它巷道等用风地点分别进行计算。
Q矿=（∑Q采+∑Q掘+∑Q硐+∑Q备＋∑Q其它）×K矿通 m3/min式中：∑Q采——采煤工作面实际需要风量的总和 m3/min∑Q掘——掘进工作面实际需要风量的总和 m3/min∑Q 硐——硐室实际需要风量的总和 m 3/min ∑Q 备——备用工作面实际需要风量的总和 m 3/min∑Q 其它——矿井除了采、掘、硐室地点以外的其它巷道需风量的总和 m 3/min K 矿通——矿井通风系数(抽出式K 矿通取1.15~1.2,压入式K 矿通取1.25~1.3)5.2 采掘工作面及其它地点风量计算方法（1）采煤工作面的需要风量每个回采工作面实际需要风量，应按瓦斯、二氧化碳涌出量和爆破后的有害气体产生量以及工作面气温、风速和人数等规定分别进行计算，然后取其中最大值。
矿井风量调节方法
矿井风量调节方法在矿井通风网络中，风量的自然分配往往不能满足作业地点的风量需求，因而需要对风量进行调节。
按其调节范围可分为局部风量调节与矿井总风量调节。
4.1 局部风量调节局部风量调节是指在采工内部各工作面间，采区之间或生产水平之间的风量调节。
调节方法有增阻法、减阻法及辅助通风机调节法。
增阻调节法是通过在巷道中安设调节风窗等设施，增大巷道的局部阻力，从而降低与该巷道处于同一通路中的风量，或增大与其关联的通路上的风量，其主要有调节风窗、临时风帘、空气幕调节装置等。
这是目前使用最普遍存在局部调节风量的方法。
减阻法是通过在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，或减少与其关联的通路上的风量。
主要有扩大巷道断面、降低摩擦阻力系数、清除巷道中的局部阻力物、采用并联风路、缩短风流路线的总长度等。
辅助风机调节法是在井下巷道中安装通风机来增加风量。
4.2 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。
改变主通风机的工作特性就是通过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。
5．矿井风量计算方法5.1 全矿井风量计算方法矿井需要风量按各采煤、掘进工作面，硐室及其它巷道等用风地点分别进行计算。
Q矿=（∑Q采+∑Q掘+∑Q硐+∑Q备＋∑Q其它）×K矿通 m3/min式中：∑Q采——采煤工作面实际需要风量的总和 m3/min∑Q掘——掘进工作面实际需要风量的总和 m3/min∑Q 硐——硐室实际需要风量的总和 m 3/min ∑Q 备——备用工作面实际需要风量的总和 m 3/min∑Q 其它——矿井除了采、掘、硐室地点以外的其它巷道需风量的总和 m 3/min K 矿通——矿井通风系数(抽出式K 矿通取1.15~1.2,压入式K 矿通取1.25~1.3)5.2 采掘工作面及其它地点风量计算方法（1）采煤工作面的需要风量每个回采工作面实际需要风量，应按瓦斯、二氧化碳涌出量和爆破后的有害气体产生量以及工作面气温、风速和人数等规定分别进行计算，然后取其中最大值。
矿井风量调节.ppt
3）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11-6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。
降阻调节法的优点和缺点
优点：降阻调节法可使矿井总风阻减少，若主要通风机风 压特性曲线不变，矿井总风量会增加。
缺点：这种方法工程量大、投资多、施工时间较长，
适用条件：降阻调节法多在矿井增产、老矿挖潜改造或某 些主要巷道年久失修的情况下，用来降低主要风路中某一段 巷道的通风阻力。
三、辅助通风机调节法 1、辅助通风机调节法原理 如图11-8所示，如果按需要风量Q1、Q2计算出两风路的 阻力h2＞h1时，可在风路2中安装一台辅助通风机，用辅助 通风机的风压来克服该风网的阻力差，使其符合风压平衡。
图11-3 风幕
调节风窗的开口断面积计算：
当 S/窗 S≦0.5时，
S窗
QS
0.65Q 0.84S h窗
或 S窗
S
0.65 0.84S
R窗
(11-1) (11-2)
当 S窗 / S ﹥0.5时，
S窗
QS
Q 0.759S
h窗
（11-3）
或
S窗
S
1 0.759S
R窗
(11-4）
式中 S窗------调节风窗的断面积，m2； S------巷道的断面积，m2； Q------通过的风量，m3/s； H窗------调节阻力，Pa； R窗------调节风窗的风阻，Ns2/m8，R窗= h窗/Q2。
学习情境六矿井风量调节.
学习情境六 矿井风量调节随着矿井生产的发展和变化，工作面的推进和更替，巷道风阻、网络结构及所需的风量均在不断变化，要求及时进行风量调节。
通常，对全矿总风量进行增减的调节称为矿井总风量调节，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。
任务一 矿井总风量的调节矿井总风量调节主要是调整主要通风机的工作点。
其方法是改变主要通风机的特性曲线，或是改变主要通风机的工作风阻。
一、改变矿井总风阻如图6-1所示的通风机工况，通风机特性曲线为n ，当矿井风阻特性曲线R 增大为R 1时，通风机的工作点由a 变到b ，矿井总风量由Q 减到Q 1；反之，工作点由a 变到b ，矿井总风量由Q 增至Q 2。
图6-1 改变矿井总风阻调节风量因此，当矿井要求的通风能力超过主要通风机最大潜力又无法采用其它调节法时，就必须降低矿井总风阻，以满足矿井通风要求。
如果主要通风机的风量大于矿井实际需要，可以增加主要通风机的工作风阻，使总风量下降。
由于离心式通风机的输入功率随风量的减少而降低，所以，对于离心式风机，当所需风量变小时，可利用风硐中的闸门增加风阻，减小风量；对于轴流式风机，通风机的输入功率随风量的减小而增加，故一般不用闸门调节而多采用改变通风机的叶片安装角度，或降低风机转速进行调节；对于有前导器的通风机，当需风量变小时，可用改变前导器叶片角度的方法来调节，但其调节幅度比较小。
二、改变主要通风机特性调节法1、离心式通风机对于矿井使用中的一台离心式通风机，其实际工作特性曲线主要决定于风机的转数。
如图6-2所示，一台离心式通风机在转数为n 1时，其风压特性曲线为Ⅰ。
如果实际产生的风量（Q 1）不能满足矿井需风量（Q 2）时，可用比例定律求出该风机所需新的转数n 2，即： 2n =121Q Q n ， m p r ⋅⋅ （6-13）绘制出新转数n2时的全风压特性曲线Ⅱ，它和矿井总风阻曲线R的交点M即为通风机新的工作点。
同时，根据新转数的效率特性曲线和功率特性曲线，检查新工作点是否在合理的工作范围内，并验算电动机的能力。
第6章通风网络与风量调节.
第六章通风网络风量分配与调节本章介绍矿井通风系统图的绘制方法、通风网络中风流流动的基本定律、通风网络基本参数的计算及计算机解算通风网络的方法、矿井风量的调节等。
第一节矿井通风系统图的绘制矿井通风系统图是煤矿安全生产必备的图件。
它是根据矿井开拓、采区巷道布置及矿井的通风系统绘制而成的。
矿井通风系统图包括矿井通风系统的风流路线与方向，通风设施和安装的位置。
总体来说，矿井通风系统图包括通风系统平面图、通风系统网络图和通风系统立体图，下面分别对这三类图形的绘制方法进行说明。
一、矿井通风系统平面图矿井通风系统平面图是表示矿井通风系统的风流路线与方向、流速、风量及阻力、通风装备和通风设施等情况的总图，由各巷道在水平面上投影绘制而成。
根据线型的不同，矿井通风系统平面图可以分为单线图和双线图。
对于单一煤层开采的采区通风系统和矿井通风系统，其通风系统平面图一般是在复制的开拓平面图上标注风流方向、风量、通风装备和通风设施绘制而成。
对于多煤层、多水平开采的矿井，绘图时各主要巷道按投影关系与比例绘制，各采区与工作面尺寸按比例绘制，至于各煤层的各采区与工作面不必拘泥于严格的高程与投影关系，可有意识地把各煤层的各采区或工作面位置错开，以便在图纸上清楚地看出各巷道在通风系统中的相互关系，避免图形重叠、混乱。
二、矿井通风系统网络图矿井通风系统往往是十分复杂的立体结构，巷道数目多、纵横交错、上下重叠，相互关系不易一目了然，直接用实际的通风系统图分析通风问题有很多不便。
为克服这些缺点，需要对通风系统网络化，即用长短按比例、位置和曲直反映风道空间关联的单线条来表示通风系统中各风流(道)的分合关系，将通风系统图抽象成点与线集合的网状线路示意图。
此图即是通风系统网络图，简称通风网络图或风网。
在该图中点可以位移、边可以伸缩、曲直、翻转，必要时，还可以对点或边进行简化，但必须反映风流的分合关系。
图的几何形状也不是唯一的，可画成长方形（图中分支用直线表示），也可画成椭圆形（图中分支多用弧线）也有画成圆形的。
第六章 矿井风量调节
轴流式通风机的叶片安装角不同， 特性曲线不同，改变叶片安装角，可以
改变通风机特性曲线。如图6—9所示，
当叶片安装角从θ1调到θ2时，则通风机 风量由Q1增加到Q2，风压也由h1增加到
h2。
二、改变主通风机工作风阻调节法
改变通风机的工作风阻，通风机的工作点随之改变，风量也发 生变化，可以达到调节风量的目的。也可以通过风硐闸门增加通风
图 6－4
并联网路降阻调节法
减阻调节的措施主要有：扩大巷道断面、降低摩擦阻力系数、清除 巷道中的堆放杂物、开掘并联巷道、缩短风流路线的总长度等。 减阻调节法与增阻调节法相反，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。 在矿井生产实际中，对于通过风量大，风阻也大的风硐、回风石门、 总回风道等巷道，采取扩大断面、改变支护形式等减阻措施，往往效果 明显。
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，
而且可以降低矿井通风总阻力。如图 6—10所示，当需要增大风量时，如果
能使矿井总风阻由R降低为R2，风机工
况点移到D，风量就可增加到Q2。
矿井总风阻不仅与矿井最大阻力路线上的井巷的风阻有关，而且与
井巷所构成风网的结构有关。因此，降低矿井总风阻一方面应降低矿井 最大阻力路线上各井巷的风阻，另一方面应改善风网结构，为此应合理
安排采掘接替和用风地点配风，尽量缩短最大阻力路线的长度，避免在
主要风路上安装调节风窗等。
三、辅助通风机调节法
如图6—5所示，辅助通风机调节法是在阻力大、风量不足的并联 分支2采用辅助通风机克服一部分井巷通风阻力，从而增大该分支风 量的调节方法。安装辅助通风机的方式有两种：有风墙的辅助通风 机和不设风墙的辅助通风机。
矿井通风与安全课件
风阻为零的虚拟分支。一般是指通风机出口到进风井 口虚拟的一段分支。 6．生成树
风网中全部节点而不构成回路或网孔的一部分分支构 成的图形。每一种风网都可选出若干生成树。 7. 弦
在任一风网的每棵树中，每增加一个分支就构成一个独 立回路或网孔，这种分支叫做弦(余树弦)。
复杂 风网
6.3 风量分配基本规律
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：
风量平衡定律 风压平衡定律 阻力定律
6.3.1 风量平衡定律
单位时间内流入一个节点的空气质量＝单位时间内流出 该节点的空气质量。
由于矿井空气不压缩，故可用空气的体积流量(即风量) 来代替空气的质量流量。
比例关系： v2v1.6~1.81.7 v1v
式中 v1－风流在调节风门处的平均风速，m/s。
设通过调节风门和巷道的风量为Q，巷道断面积为S， 则上式变为：
v2v1.7(v1v)1.7(SQ wQ S)
取ρ＝1.2kg/m3，得：
[1.7( Q Q)]2
hw
Sw S 1.2 2
化简上式得：
SwQ0.7 Q 5S9S
上式表明：并联风路的总风量等于各分支的风量之和。
2、风压关系式：h0=h1=h2=h3=·······=hn
上式表明：并联风路的总风压等于各分支的风压。
3、风阻关系式
因为：
Qi
hi Ri
代入并联风路的风量关系式，根据风压关系得
R 1 Rm
n
(
1 )2
R i1 i
n
(
Rm )2
R i1 i
式中，m——为1到n条风路中的某一条风路。
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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/sQ 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=12.8Pah 2=R 2Q Ⅱ2=1.0×82=64.0 Pa2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 QS84.065.0+ (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 QS759.0+ （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。
图6-7风桥前后风窗的位置增阻调节法具有简单、易行的优点，是采区内巷道间的主要调节措施。
但这种方法会使矿井的总风阻增加，若主要通风机风压特性曲线不变，会导致矿井总风量下降；否则，就得改变主要通风机风压特性曲线，以弥补增阻后总风量的减少。
二、降低风阻调节法1、 降阻法调节原理如图6-8所示的并联风网，两分支风路的风阻分别为R 1和R 2（Ns 2/m 8），所需风量分别为Q 1和Q 2（m 3/s ），则两条风路产生的阻力分别为：图6-8 并联风网h 1= R 1 Q 12h 2= R 2 Q 22如果h 2＞h 1，采用降阻调节法调节时，则以h 1的数值为依据，使h 2减少到h 2ˊ= h 1。
为此，需把R 2降到R 2ˊ，即：h 2ˊ= R 2ˊQ 22= h 1'2R =221Q h （6-5）以上表明，降阻调节法与增阻调节法相反。
为了保证风量的按需分配，当两并联巷道的阻力不相等时，以小阻力分支为依据，设法降低大阻力巷道的风阻，使风网达到阻力平衡。
2、 降阻调节法及计算降低风阻值的方法可根据所需降阻数值的大小和矿井通风状况而定。
当所需降阻值不大时，首先应考虑减小局部阻力，还可以在阻力大的巷道旁侧开掘并联巷道（可利用废旧巷），也可以改变巷道壁面平滑程度或支架型式，通过减少摩擦阻力系数降低风阻；当所需降阻值较大时，可采用扩大巷道断面的方法，条件允许时，也可缩短通风路线总长度降低风阻。
如果将图6-8中2支路巷道全长L 2（m ）的断面扩大到S 2ˊ（m 2），则：'2R =3222S U L '''α （6-6）式中 '2α -----扩大后断面的摩擦阻力系数，Ns 2/m 4；'2U -----2分支巷道扩大后的断面周长，m 。
'2U ='2SK （ 6-7）式中 K ----巷道断面形状系数：梯形巷道：K =4.03～4.28，一般取4.16三心拱巷道：K =3.8～4.06，一般取3.85半圆拱巷道：K =3.78～4.11，一般取3.90将（6-7）式代入（6-6）式，得出巷道2扩大后的断面积公式为：'2S =52222⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛''R K L α （6-8）如果采用改变摩擦阻力系数降阻时，减小后的摩擦阻力系数公式为：'2α=22322U L S R ' （6-9） 降阻调节法可使矿井总风阻减少，若主要通风机风压特性曲线不变，矿井总风量会增加。
但这种方法工程量大、投资多、施工时间较长，所以降阻调节法多在矿井增产、老矿挖潜改造或某些主要巷道年久失修的情况下，用来降低主要风路中某一段巷道的通风阻力。
三、辅助通风机调节法1、辅助通风机调节法原理如图6-9所示，如果按需要风量Q 1、Q 2计算出两风路的阻力h 2＞h 1时，可在风路2中安装一台辅助通风机，用辅助通风机的风压来克服该风网的阻力差，使其符合风压平衡，即：图6-9 辅助通风机调节法原理12h h h =-辅 （6-10）式中： h 辅——辅助通风机风压，Pa ；h 1 ——1风路按需风量（Q 1）计算的阻力，Pa ；h 2 ——2风路按需风量（Q 2）计算的阻力，Pa 。
可以看出 ，辅助通风机调节就是以阻力小的风路阻力为依据，在阻力较大的风路中安装一台辅助通风机，利用辅助通风机的风压克服一部分通风阻力，使并联风网阻力达到平衡定律，从而实现风量调节的目的。
2、 辅助通风机的选择辅助通风机的选择方法有多种，这里只介绍一种简单方法。
1）辅助通风机的风压辅助通风机的风压，就是并联风网的两分支的阻力差。
由式（6-10）可知：辅h =211222Q R Q R - （ 6-11）式中 R 1、R 2——1、2两分支的风阻，Ns 2/m 8；Q 1、Q 2——1、2两分支的需要风量，m 3/s 。
2)辅助通风机的风量辅助通风机的风量，就是该巷道的需风量，即： 辅Q =2Q （6-12）通过计算出的辅助通风机的风压和风量，就可选择合适的通风机。
3、 辅助通风机的安装和使用1）为了保证新鲜风流通过辅助通风机而又不致防碍运输，一般把辅助通风机安设在进风流的绕道中，如图6-10所示，但在进风巷道中至少要安设两道自动风门，其间距必须满足运输的要求，风门必须向压力大的方向开启。
如果把辅助通风机安设在回风流中，安设方法基本相同，但要设法引入一股新鲜风流给风机的电动机通风（如利用大钻孔等方法），使电动机在新鲜风流中运转。