矿山通风网络讲解

通风网路中风量的分配

串联与并联的比较

从安全、可靠和经济角度看，并联通风与串联通风相比，具有明显优点： 1．总风阻小，总等积孔大，通风容易，通风动力费用少。现举例分析 ： 假设有两条风路1和2，其风阻21R R =，通过的风量21Q Q =，故有风压

21h h =。现将它们分别组成串联风路和并联网路，如图5-7所示。各参数比较如下：

（1）总风量比较

串联时： 21Q Q Q ==串 并联时： 1212Q Q Q Q =+=并 故 串并Q Q 2=

（2）总风阻比较

串联时： 1212R R R R =+=串 并联时： 41

21R n R R ==

并 故 串并R R 8

1= （3）总风压比较

串联时： 1212h h h h =+=串 并联时： 21h h h ==并 故 串并h h 2

1=

通过上述比较可明显看出，在两条风路通风条件完全相同的情况下，并联网路的总风阻仅为串联风路总风阻的1；并联网路的总风压为串联风路总风压的21，也就是说并联通风比串联通风的通风动力要节省一半，而总风量却大了一倍。这充分说明：并联通风比串联通风经济得多。

2．并联各分支独立通风，风流新鲜，互不干扰，有利于安全生产；而串联时，后面风路的入风是前面风路排出的污风，风流不新鲜，空气质量差，不利于安全生产。

3．并联各分支的风量，可根据生产需要进行调节；而串联各风路的风量则不能进行调节，不能有效地利用风量。

4．并联的某一分支风路中发生事故，易于控制与隔离，不致影响其它分支巷道，事故波及范围小，安全性好；而串联的某一风路发生事故，容易波及整个风路，安全性差。

所以，《规程》强调：井下各个生产水平和各个采区必须实行分区通风（并联通风）；各个采、掘工作面应实行独立通风，限制采用串联通风。

四、角联通风及其特性

在并联的两条分支之间，还有一条或几条分支相通的连接形式称为角联网路（通风），如图5-8所示。连接于并联两条分支之间的分支称为角联分支，如图5-8中的分支5为角联分支。仅有一条角联分支的网路称为简单角联网路；含有两条或两条以上角联分支的网路称为复杂角联网路，如图5-9所示。

角联网路的特性是：角联分支的风流方向是不稳定的。现以图5-8所示的简单角联网路为例，分析其角联分支5中的风流方向变化可能出现的三种情况：

图5-9 复杂角联网路

1．角联分支5中无风流

当分支5中无风时，②、③两节点的总压力相等，即

32总总P P =

又①、②两节点的总压力差等于分支1的风压，即

121h P P =-总总

①、③两节点的总压力差等于分支3的风压，即

331h P P =-总总

故 31h h = 同理可得 42h h = 则

4

3

21h h h h =

亦即 2

442

33222211Q R Q R Q R Q R = 又 05=Q ，得 4321,Q Q Q Q == 所以

4

3

21R R R R =

（5-22） 式（5-22）即为角联分支5中无风流通过的判别式。 2．角联分支5中风向由②→③

当分支5中风向由②→③时，②节点的总压力大于③节点的总压力，即

32总总P P >

又知 121h P P =-总总

331h P P =-总总

则 13h h > 即 2112

33Q R Q R > 同理可得 42h h > 即 24

4222Q R Q R > 将上述两不等式相乘，并整理得

2

41323241⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛

R 又知 21Q Q > ，43Q Q < 所以

13

24

1

4

3

21R R R R <

（5-23）

式（5-23）即为角联分支5中风向由②→③的判别式。 3．角联分支5中风向由③→②

同理可推导出角联分支5中风向由③→②的判别式

4

3

21R R R R

（5-24） 由上述三个判别式可以看出，简单角联网路中角联分支的风向完全取决于两侧各邻近风路的风阻比，而与其本身的风阻无关。通过改变角联分支两侧各邻近风路的风阻，就可以改变角联分支的风向。

可见，角联分支一方面具有容易调节风向的优点，另一方面又有出现风流不稳定的可能性。角联分支风流的不稳定不仅容易引发矿井灾害事故，而且可能使事故影响范围扩大。如图5-8所示，当风门K 未关上使2R 减小，或分支巷道4中某处发生冒顶或堆积材料过多使4R 增大，这时因改变了巷道的风阻比，可能会使角联分支5中无风或风流③→②，从而导致两工作面完全串联通风或上工作面风量不足而使其瓦斯浓度增加造成瓦斯事故。此外，在发生火灾事故时，由于角联分支的风流反向可能使火灾烟流蔓延而扩大了灾害范围。因此，保持角联分支风流的稳定性是安全生产所必须的。

角联网路中，对角分支风流存在着不稳定现象，对简单角联网路来说，角联分支的风向可由上述判别式确定；而对于复杂角联网路，其角联分支的风向的判断，一般通过通风网路解算确定。在生产矿井，也可以通过测定风量确定。

第三节风量分配及复杂通风网路解算

一、风量分配的基本定律

风流在通风网路中流动时，都遵守风量平衡定律、风压平衡定律和阻力定律。它们反映了通风网路中三个最主要通风参数——风量、风压和风阻间的相互关系，是复杂通风网路解算的理论基础。

1．通风阻力定律

井巷中的正常风流一般均为紊流。因此，通风网路中各分支都遵守紊流通风阻力定律，即

2RQ h = （5-25）

2．风量平衡定律

风量平衡定律是指在通风网路中，流入与流出某节点或闭合回路的各分支的风量的代数和等于零，即

0=∑i Q

（5-26） 若对流入的风量取正值，则流出的风量取负值。 如图5-10（a ）所示，节点⑥处的风量平衡方程为

0564*******=--++-----Q Q Q Q Q

如图5-10（b ）所示，回路②-④-⑤-⑦-②的风量平衡方程为

087654321=--+----Q Q Q Q

图5-10 节点和闭合回路