第章矿井通风网络中风量分配与调节
3矿井通风10矿井通风网络中的风量分配与调节
矿井风量分配基本规律
矿井通风网络 1节点：两条或两条以上分支的交点； 矿井通风网络简图 2.分支（边、弧）：两节点间的连线，也叫风道，在风网图上， 用单线表示分支。 3.路（通路、道路）：由若干条方向相同的分文首尾相连而成的 线路。 4.回路和网孔：由两条或两条以上分支首尾相连形成的闭合线路 。 5.树：是指任意两节点问至少存在一条通路但不含回路的一类特 殊图。 6.割集：割集是网络分支的一个子集。 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。
3.按人数计算 Qpi 4 N 4.按工作面气温计算 Qpi=60vS
5.低瓦斯矿井综采工作面所需风量 Qpi 200 K1 K2 K3 K4 按最低风速0.25m/s计算 Q 240S 6.按工作面风速计算 按最低风速4m/s计算 Q 240S
pi min pi min
风量平衡定律
3
2
1 4 5 6
1 2
4 5 7 8 6
3
节点示意图
回路示意图
当不考虑风流密度变化时，图中节点4处的风量平衡方程为：
Q14 Q24 Q34 -Q45 -Q46 0
回路2-4-5-7-2的各邻接分支的风量满足如下关系： Q12 Q34 Q56 Q78 或 Q12 Q34 Q56 Q78 0 n 写为一般式： Qi 0 上式表明：流入节点、回路或网孔的风量与流出节点、回路或 网孔的风量的代数和等于零。一般取流入的风量为正，流出的 风量为负。
降阻调节法：优点是使矿井总风阻减少。
增压调节法：在风阻大、风量不足的风路上安设辅助 通风机，客服该巷道的部分阻力，以提高其风量的方 法。
矿井总风量调节
7 通风网路风量分配及调节
Rs 入手。
Ri
Q1
Q0 (1
R1 )
R2
当各分支的风阻为定值时（即Ri为定值），各分支风 量与总风量Q0成线性比例关系，即各分支风量随总风 量的增减而增减。
7.2.3 串联网路与并联网路的对比
在任何一个矿井通风网络中，都同时存在串联与并联风网。 在矿井的进、回风风路多为串联风路，而采区内部多为并 联风网。并联风网的优点： (１)从提高工作地点的空气质量及安全性出发，采用并联 风网具有明显的优点。 (２)在同样的分支风阻条件下，分支并联时的总风阻小于 串联时的总风阻。
hs RsQs2 160Pa
３ R2 ２
２ R1 １
1
2
1 R1
R2 2
1
25
7.2.3 串联网路与并联网路的对比
综合起来，并联网路较串联网路系统，有如下优点： （1）总风阻及总阻力较小，并联网路的总风阻比其中
任一分支的风阻都小； （2）各并联分支的风量可用改变分支风阻等方法，按
24
7.2.3 串联网路与并联网路的对比
例如：若R1=R2=0.8 Ns2/m8，
串联：Rs１= R1+ R2= 1.6 Ns2/m8，
并联：
Rs 1/
1 R1
1 R2
0.2N﹒s2
/
m8
∴ Rs１ ：Rs2＝８：１
即在相同风量情况下，串联的能耗为并联的 8 倍。
若总风路的风量Q0=10m3/s， 则 并联时的阻力 hs RsQs2 20Pa
1
（2）总风压等于各分支风压，即
6
hs h1 h2 … hn
3
注意：当各分支的位能差不相等，或分支中存在风机等通风动力时，并 联分支的阻力并不相等。
第197篇 通风安全考试要点 课后习题答案 第5章 矿井通风网络中风量分配与调节2022
第197篇通风安全学课后习题答案第五章矿井通风网络中风量分配与调节5.1什么是通风网络。
其主要构成元素是什么。
用图论的方法对通风系统进行抽象描述，把通风系统变成一个由线、点及其属性组成的系统，称为通风网络。
构成元素：1.分支，表示一段通风井巷的有向线段，线段的方向代表井巷中的风流方向。
2.节点。
两条或两条以上分支的交点，每个节点有惟一编号。
3.路。
由若干条方向相同的分支首尾相连而成的线路。
4.回路。
由两条或两条以上分支首尾相连形成的闭合线路称为回路。
若回路中除始末节点重合外，无其他重复节点，则称为基本回路，简称回路。
5.树。
任意两点间至少存在一条通路但不含回路的一类特殊图。
包含通风网络的全部节点的树称为其生成树，简称树。
在网络图中去掉生成树后余下的子图称为余树。
6.割集。
网络分支的一个子集。
将割集中的边从网络图中移去后，将使网络图成为两个分离的部分。
若某割集s中恰好含有生成树t中的一个树枝，则称s为关于生成树t的基本割集。
5.2如何绘制通风网络图。
对于给定矿井其形状是否固定不变。
1.节点编号.。
在通风系统上给井巷交汇点标上特定的节点号。
某些距离较近，阻力很小的几个节点，可简化为一个节点。
2.绘制草图。
在图纸上画出节点符号，并用单线条连接有风流连通的节点。
3.图形整理。
按照正确、美观的原则对网络图进行修改。
网络图总的形状基本为“椭圆形”。
5.3简述风路、回路、生成树、余树、割集等基本概念的含义。
风路：由若干条方向相同的分支首尾相连而成的线路。
回路：两条或两条以上分支首尾相连形成的闭合线路为回路。
树：任意两节点间至少存在一条通路但不含回路的一类特殊图。
包含通风网络的全部节点的树称为生成树。
在网络图中去掉生成树后余下的子图称为余树。
割集是网络分支的一个子集，将割集中的边从网络图中移去后，将使网络图成为两个分离的部分。
5.4基本关联矩阵、独立回路矩阵、独立割集矩阵有何关系?基本关联矩阵表示网络分支ej与节点vi关系的矩阵。
第7章矿井通风网路中风流基本定律和风量自然分配
的若干条等风压线，在等风压线上将1、2分支阻力h1、h2叠加，得到并 联风路的等效阻力特性曲线上的点；
３、将所有等风压线上的点联成曲线R3，即为并联风路的等效阻力特性曲 线。
•H
•R1 •R2
•R1+R2
•2
•1•R1
•R2 •2
•1
•Q 第7章矿井通风网路中风流基本定律 和风量自然分配
例题：某个通风网络如图所示，已知各条 巷道的风阻R1=0.25, R2=0.34, R3=0.46 N s2/m8,巷道1的风量Q1=65m/s。求BC、 BD风路自然分配的风量及风路ABC、 ABD的阻力为多少？
２、根据串联风路“风量相等，阻力叠加”的原则，作平行于h轴
的若干条等风量线，在等风量线上将1、2分支阻力h1、h2叠加， 得到串联风路的等效阻力特性曲线上的点；
３、将所有等风量线上的点联成曲线R3，即为串联风路的等效阻
力特性曲线。
•H •R1+R2
•R2
•３
•R1
•R2 •２
•２
•R1 •１ •1
第7章矿井通风网路中风流•Q基本定律
改。
第7章矿井通风网路中风流基本定律 和风量自然分配
第7章矿井通风网路中风流基本定律 和风量自然分配
四、基本定律
1 风量平衡定律 是指在稳态通风条件下，单位时间流入某节点
的空气质量等于流出该节点的空气质量；或者说， 流入与流出某节点的各分支的质量流量的代数和等 于零。
第7章矿井通风网路中风流基本定律 和风量自然分配
特例：对于两条巷道并联风量自然分配
第7章矿井通风网路中风流基本定律 和风量自然分配
第7章矿井通风网路中风流基本定律 和风量自然分配
通风工程教案教材
第三节 通风能量方程
• 一、空气流动连续性方程 • 二、可压缩流体能量方程
第四节 能量方程在矿井通风中的应用
• 能量方程是通风工程的理论基础，应用极广。 • 了解水平风道的通风能量（压力）坡度线 • 习题：2-13、2-14
第三章 井巷通风阻力
• 当空气沿井巷运动时，由于风流的粘滞性和惯性以及 井巷壁面等对风流的阻滞、扰动作用而形成通风阻力， 它是造成风流能量损失的原因。井巷通风阻力可分为 两类：摩擦阻力（也称沿程阻力）和局部阻力。本章 主要内容：通风阻力产生原因、计算方法及降阻措施。
• 3、氮气（N2） • 它是一种惰性气体，是新鲜空气的主要成分，
本身无毒，不助燃也不供呼吸。
• 三、矿井空气的主要成分浓度标准
害气体有哪些？及其基本 性质 CO、H2S、NO2、SO2、NH3、H2，对CO和NO2性质和危害作 较详细说明
二、矿井空气中有害气体的安全浓度标准 防治井下有害气体的措施：a、加强通风，冲淡各种有害 气体；b、对局部地点采取针对性的抽放和稀释；c、喷雾洒 水（如NO2 ）；d、加强检测与检查；e、及时设置栅栏；f、 确保密闭工程质量；g、对中毒人员要施救得当。
• 第一节、矿井空气成分 • 一、地面空气的组成，干空气与湿空气的含义与区别 • 二、矿井空气的主要成分及基本性质：地面空气与矿井空气的区
别，新鲜空气与污浊空气的界定 • 1、氧气（O2） • 缺氧窒息是造成矿井人员伤亡的原因之一，我省煤矿是主要原因
之一。
• 我省1997、1998、1999三年间瓦斯事故大部分 都是缺氧窒息事故，这三年统计情况如下：
第7章矿井通风网络中风量分配与调节
第一节 并联网路的风量调节
并联网路风量调节方法有增阻法、减阻法及增压法等。 一、增阻调节法 增阻调节是在并联网路中以阻力大的风道的阻力值为依据，在阻力小的风道中增加一个局部阻力，使并联风路的阻力达到平衡，以保证各风路的风量按需供给。通常采用风窗来实现增阻调节。 调节风窗就是在风门或风墙上开一个面积可调的小窗口。
第8章 矿井风量调节
第8章 矿井风量调节
本章主要内容及重点和难点 一、并联网路风量调节 二、全矿总风量调节
第8章 矿井风量调节
随着生产的发展和变化，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。 从调节设施来看，有通风机、射流器、风窗、风幕和增加并联井巷或扩大通风断面等。 按其调节的范围，可分为局部风量调节与矿井总风量调节。 从通风能量的角度看，可分为增能调节、耗能调节和节能调节。
第8章 矿井风量调节
调节风窗开口面积计算： 当 Sw/S＜＝0.5 时， 当 Sw/S ＞0.5 时， Q——安设风窗巷道的风量，m3／s。 S——安设调节风宙处的巷道断面积，m2 hw——调节风窗所造成的局部阻力,Pa， Sw——调节风窗的面积，m2。
第8章 矿井风量调节
二、减阻调节法
降阻调节法是以阻力较小风路的阻力值为基础，降低阻力大的风路的风阻值，以使并联网路中各风路的阻力平颧。风路中的风阻包括摩擦风阻和局部风阻。当局部风阻较大时应首先考虑降低局部风阻。然后才考虑降低摩擦阻力系数和扩大巷道断面。
第8章 矿井风量调节
（2）无风墙辅扇调节法
第8章 矿井风量调节
四 空气幕调节法
第8章 矿井风量调节
例题：设某个并联通风系统的总风量Q=20m3/s，左侧需风量Q2=12m3/s，右侧需风量Q3=8m3/s，各巷道的风阻为R1=0.2,R2=2.8,R3=2.00,R4=0.25Ns2/m8。用风窗调节风量时，求风窗的面积和调节后系统的总阻力，（设风窗处巷道的面积为4m）；若使用辅扇调节风量时，求辅扇应当形成的风压和调节后该系统的总阻力。
第五章 通风网络与风量分配(第1-2节)
7 8 9 5 10 5 3 3 4 7 6 6 4 2 2 1 1
图5-9 复杂角联网路
1、角联分支5中无风流 ：
4
R1 R3 R2 R4
4 2 5 2 1 1 4 3 3
4 R1 R3 K 2 2、角联分支5中风向由②→③ R2 R4 2 5 3 1 1 3
4 3 3 2 4 5 5 K 6
6
2 1 1
题图 5-5
6 7 5 5 4 4 2 2 1 1 (b) 8 3 3 6
6 7 5 5 4 4 2 2 1 1 (c)
图5-2 树和余树
５．独立回路 由通风网路图的一棵树及其余树中的一条余树枝形成 的回路，称为独立回路。 如图5-2（a）中的树与余树枝5、2、3可组成的三个独 立回路分别是：5-6-4、2-4-6-7-8-1和3-6-7-8-1。由 n－m＋1条余树枝可形成n－m＋1个独立回路。
1、并联网路的总风量等于并联各分支风量之和，即
Q并 Q1 Q2 Qn Qi
i 1 n
2、并联网路的总风压等于任一并联分支的风压，即
h并 h1 h2 hn
3、并联网路的总风阻平方根的倒数等于并联各分支风 阻平方根的倒数之和。
1 R并 1 R1 1 R2 1 Rn
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。
第五章矿井通风网络中风量分配与调节
方法对通风系统进行抽象描述，把通风系统变成一个由线、点及其
属性组成的系统，称为通风网络。
第一节 风量分配基本规律 一、矿井通风网络与网络图
5
5
6
(一）矿井通风网络 通风网络图：用直观的几何图形来表示通风网络。
1. 分支（边、弧）：表示一段通风井巷的有向线
7
44
3
3 2
段，线段的方向代表井巷中的风流方向。每条分
并联风网的优点：１、从提高工作地点的空气质量及安全性出发，采用并 联风网具有明显的优点。
２、在同样的分支风阻条件下，分支并联时的总风阻小于串联时的总风阻。
例如：若R1=R2=0.04 kg/m7，
串联：Rs１= R1+ R2= 0.08 kg/m7
３
并联： RS2
1
(1 1)
R1
R2
R2 ２ ２
2
支可有一个编号，称为分支号。
1
2. 节点（结点、顶点）：是两条或两条以上分支的交点。
1
3. 路（通路、道路）：是由若干条方向相同的分支首尾相连而成的线
路。如图中，1－2－5、1－2－4－6和1－3－6等均是通路。
4. 回路：由两条或两条以上分支首尾相连形成的闭合线路称为回路。
如图中，2－4－3、2－5－6－3和1－3－6－7
力特性曲线。
H R1+R2
R2
３
R1
R2 ２
２
R1 １
Q
1
二、并联风网
由两条或两条以上具有相同始节点和末节点的分支所组成的通风网 络，称为并联风网。如图所示并联风网由5条分支并联
（一）并联风路特性：
1. 总风量等于各分支的风量之和，即
矿井通风与安全(张国枢板)
1、地面防治水
2、井下防治水（重点）
3、矿井突水及其处理
面授
面授
面授
重点掌握
12-1，12-2，
12-9
第十三章矿山救护
（0.5学时）
1、矿山救护队
2、矿工自救
3、现场急救（重点）
面授
面授
面授
重点掌握
13-1，13-4，
13-11，13-11
第十四章通风安全检测仪器仪表
（0.5学时）
1、风速测量仪器
山东科技大学继续教育学院导学计划表
班级：2012级煤炭局班层次：本科层次专业：采矿工程
课程名称：矿井通风与安全（张国枢版）
章节
（含课时）
具体内容
（含重点难点）
学习形式
学习要求
作业
第一章矿井空气
（0.5学时）
1、矿井空气成分
2、矿井空气中有害气体（重点）
3、矿井气候（重点）
面授
面授
面授
一般掌握
1-1，1-2，
2、矿生法律法规体系
3、矿山安全法简介
自学
面授
自学
一般了解
备注：网上点播学习方法见《远程教学系统简介》网址：
第五章矿井通风网络中风量分配与调节
（1学时）
1、风量分配基本规律（重点）
2、简单网络特性（重点）
3、通风网络动态特性分析
4、矿井风量调节
5、应用计算机解算复杂通风网络
面授
面授
自学
面授
自学
重点掌握
5-1，5-2，5-3，
5-6，5-8
5-14
第六章局部通风
（1学时）
1、局部通风方法（重点）
矿井通风安全整理资料
A
hn ( z 0 0 g z1 1 g ) z 2 2 g
自然通风 ：利用自然因素产生的通风动力，致使空气在井下巷道流动的通风方法叫做自然 通风 。自然风压：在通风系统中，由于重力差引起的通风压力，就叫该系统的自然风压。 其大小等于作用在最低水平两侧空气柱重力差。 自然风压的计算
P1 P 2 n P1 P 2 n 1 2 1
P1 P1 ln P2 P1 / 1 ln P2 / 2
P2 P1 P2 2 1
二）、单位体积(1m3)流量的能量方程
2 v1 v2 2 h R P1 P2 g Z1 Z 2 2 2
第二章矿井空气流动的基本理论 空气的主要物理参数；温度，湿度，压力，比容，粘性，焓 1 温度是描述物体冷热状态的物理量。测量温度的标尺简称温标。 2、压力（压强） 空气的压力也称为空气的静压，它是空气分子热运动对器壁碰撞的宏观 表现。 计算公式为：P=2/3n(1/2mv2) 3、湿度表示空气中所含水蒸汽量的多少或潮湿程度。表示空气湿度的方法：绝对湿度、相 对湿度和含湿量三种。 绝对湿度 ；每立方米空气中所含水蒸汽的质量叫空气的绝对湿度。其单位与密度单位相同 （Kg/ m3），其值等于水蒸汽在其分压力与温度下的密度。v=Mv/V 相对湿度； 单位体积空气中实际含有的水蒸汽量 （ V） 与其同温度下的饱和水蒸汽含量 （ S）之比称为空气的相对湿度， 反映空气中所含水蒸汽量接近饱和的程度。 含湿量； 含有 1kg 干空气的湿空气中所含水蒸汽的质量（kg）称为空气的含湿量。 第二节 风流的能量与压力 1.静压能－静压，空气的分子无时无刻不在作无秩序的热运动。这种由分子热运动产生的分 子动能的一部分转化的能够对外作功的机械能叫静压能，J／m3 静压特点 a.无论静止的空气还是流动的空气都具有静压力； b.风流中任一点的静压各向同值，且垂直于作用面； c.风流静压的大小（可以用仪表测量）反映了单位体积风流所具有的能够对外作功的静压 能的多少。 根据压力的测算基准不同，压力可分为：绝对压力和相对压力。 A、绝对压力：以真空为测算零点（比较基准）而测得的压力称之为绝对压力，用 P 表示。 B、相对压力： 以当时当地同标高的大气压力为测算基准(零点)测得的压力称之为相对压 力，即通常所说的表压力，用 h 表示，风流的绝对压力（P）、相对压力（h）和与其对应 的大气压（P0）三者之间的关系：h = P － P0 2、重力位能，物体在地球重力场中因地球引力的作用，由于位置的不同而具有的一种能量 叫重力位能，简称位能，用 EPO 表示。 3 位能的特点 a.位能是相对某一基准面而具有的能量，它随所选基准面的变化而变化。但位能差为定值。 b.位能是一种潜在的能量，它在本处对外无力的效应，即不呈现压力，故不能象静压那样 用仪表进行直接测量。 c.位能和静压可以相互转化，在进行能量转化时遵循能量守恒定律。 4 动能与动压的概念；当空气流动时，除了位能和静压能外，还有空气定向运动的动能，用 Ev 表示，J/m3；其动能所转化显现的压力叫动压或称速压，用符号 hv 表示，单位 Pa 动压的特点 a.只有作定向流动的空气才具有动压，因此动压具有方向性。 b.动压总是大于零。垂直流动方向的作用面所承受的动压最大（即流动方向上的动压真 值）；当作用面与流动方向有夹角时，其感受到的动压值将小于动压真值。 c.在同一流动断面上， 由于风速分布的不均匀性， 各点的风速不相等， 所以其动压值不等。 d.某断面动压即为该断面平均风速计算值。 全压 风道中任一点风流，静压和动压之和称之为该点风流的全压，即：全压＝静压＋动压。 由于静压有绝对和相对之分，故全压也有绝对和相对之分。 Ａ、绝对全压（Pti） Pti＝ Pi＋hvi B、相对全压（hti） hti＝ hi＋hvi＝ Pti－ Poi 说明： A、 相对全压有正负之分； B、 无论正压通风还是负压通风， Pti>Pi hti＞ hi。
第五章矿井通风网络中风量分配与调节
六、空气幕 应用特制的供风器(包括扇风机)，由巷道的一侧或两 侧，以很高的风速和一定的方向喷出空气，构成门板 式的气流来遮断或削弱巷道中经过的风流，称为空气 幕，如图以下图所示。
它可克制运用调理风窗或辅扇时存在的某些不可防止的 缺陷，特别是在运输巷道中采用空气幕时，既不阻碍 运输，任务又牢靠。
第三节 矿井风流的管理 矿井通风任务的效果，主要应从送就任务面的空气数量及质量、 粉尘合格率、有效风量率以及其他卫生规范、经济本钱等方面来 权衡。所以矿井应树立合理通风系统。但是由于采掘任务面不时 变化，通风系统经常遭到破坏往往表如今任务面出现串联风流、 漏风、反转风流、循环风流等方面。所以克制串、漏、反、循是
系统比拟方便。 在此只引见通风系统图的制造方法：
一、投影方式 x、y、z轴可依据需求选用以下图所示的投影方式。
二、比例
假定无特殊要求，x、y轴的比例取通风平面图的比例。Z轴的比例按下法选取。 矿井中段的真实高度为H米，在通风系统图上取为h米表示，如以下图所示。 通风系统图上z轴的比例为1：z
而
z＝H/h
Rc＝hc /Q2。
(二)减阻调理法 减阻调理法是在经过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 减小与其关联通路上的风量。 主要措施：(1)扩展巷道断面；(2)降低摩擦阻力系数；(3) 肃清巷道中的局部阻力物；(4)采用并联风路；(5)延长 风流路途的总长度等。 特点：可以降低矿井总风阻，并添加矿井总风量；但降阻 措施的工程量和投资普通都较大，施工工期较长，所以 普通在对矿井通风系统停止较大的改造时采用。 (三)增能调理法 增能调理法主要是采用辅佐通风机等添加通风能量的方法， 添加局部地点的风量。 主要措施：(1)辅佐通风机调理法。(2)应用自然风压调理
矿井通风与安全第4章 矿井通风网络中风量分配与调节
4.5 复杂风网解算
4.5.1 原理 由串联、并联、角联和更复杂的联接方式所组成的 通风网络，统称为复杂通风网络。复杂通风网络中，各 巷道自然分配的风量和对角巷道的风流方向，用直观的 方法很难判定，需要进行解算。复杂通风网络解算常常 是在已知各巷道风阻及总风量（或风机特性曲线）的情 况下，求算各巷道自然分配的风量，并确定对角巷道的 风流方向。
14
2）根据风压平衡定律，并联风
15
4）以等积孔表示井巷风阻时
16
(2)并联风网的风量自然分配 1)简单并联网络的风量自然分配（见图4.3），根据 h=h1=h2及Q1+Q2=Q，则
17
18
4.2.3 串，并联比较 矿井风网中，有串联和并联。推荐使用并联，特别 是用风地点应尽量形成并联。由于并联总风阻小，且比 任一分支都小，相同风压下通过风量大；风量调节方便； 相互不影响，较安全。
2）降阻后相反
32
（2）漏风对调节影响 有漏风存在，则增加风窗后，可加大漏风，而且漏 风越大，增加风阻调节后的漏风增加量也越大。 （3）增降阻调节应用范围 增阻调节简单，方便，效果好，因而常用于工作面 间风量调节。但增阻范围太大，调节效果差，且耗能大。 常用增加风阻倍数为3~5倍。
33
4.4.4 系统风量调节 局部风量调节往往用增阻法，使总风量下降；若用 降阻调节，总风量又有上升。两者都存在一个风机系统 风量调节的问题。 （1）改变主风机特性 改变主风机特性，常常是改变风机转速(离心式风机 常用)，或变更风机叶片安装角(轴流式风机常用)，个别 也有两者同时采用，或轴流式风机去掉一级叶轮(投产初 期往往应用)。在小范围内调节时，离心式风机可用闸门 调节。 （2）改变工作风阻 前面改变风机工作点已作了讨论。
矿井通风与安全第4章 矿井通风网络中风量分配与调节
12
图4.5
13
4.2.2 并联风网 两条或两条以上的分支自空气能量相同的节点分开 到能量相同的节点汇合，形成一个或几个网孔的总回路 称为并联风网。简单并联风网只有一个网孔（见图 4.3）；复杂并联风网则由2个或2个以上网孔。 （1）并联风网的性质 1）根据风量平衡定律，并联风网总风量为各分支 风量之和。
36
图4.6
37
38
式中，afi为风机在该分支风量下工作点的斜率。各 回路内风量或风压的符号，常常是顺时针取正，逆时针 取负。风量取绝对值，是风流方向假设错 (有的分支风 流方向往往不能计算机普及的今天，讨论手算复杂风网是为了理 解试算原理。 例4.1 如图4.4所示的角联风网内，各分支风阻如表 4.1所示。
62
（2）程序扩大应用 1）回路内含自然风压 回路内的自然风压正确给定后，上面程序修改即可 进行计算。 若每个回路内只含1个自然风压(通常情况)，M个回 路就有M个自然风压，因此，必须将每个自然风压输入。 其次，在计算ΔQ时，分子多一项自然风压(压源项)。故 在原有程序中做如下变化：
63
64
例4.6 如图4.10所示的风网，已知风阻(单位 N· s2·m-8)如下：
40
41
42
43
44
图4.7 简化后的风网图
45
4.5.3 计算机解风网 (1)迭代部分计算机实现（已知总风量，求分风量） 1)已知数给定 ①各边风阻和初拟风量（人工给定——初拟风量可 由计算机来初拟）用一维数组，相当于学生的学号； ②定独立回路数和独立回路内边号及边的方向。 独立回路数M=N-J+1，同前。 边号与边的方向——也可计算机定，这里暂由人工 定。用二维数组表示，则
19
《矿井通风与安全》教学大纲
《矿井通风与安全》教学大纲I先修课程《流体力学》、《流体机械》、《矿图》、《煤矿地质》、《开采方法》。
Ⅱ本课程的课时分配情况课时分配：Ⅲ课程性质、目的和任务《矿井通风与安全》课程是采矿专业的一门专业必修课。
这门课程的主要特点是研究煤矿井下主要灾害发生、发展规律及其防治技术的一门科学。
设立本门课程的目的是通过本课程的教学，学生应能针对矿井瓦斯、矿尘、水、火等主要灾害采取防治措施，会使用井下各种通风、安全检测仪器仪表；掌握通风系统的设计、管理，编制灾害预防和处理计划等内容。
Ⅳ本课程的要求和内容第一章矿井空气与需风量一、学习要求通过本章的学习，要求学生了解矿内空气成分与地面空气成分的异同；主要有毒有害气体的性质、《煤矿安全规程》对其浓度的规定、检测方法。
理解矿井气候条件的主要因素和改进措施。
重点掌握井巷中风流风速及风量的测定和风量的需求分配等内容。
二、课程内容1、矿井空气主要成分（1）氧气（）氧气的性质及减少的原因及《规程》的有关规定。
（2）二氧化碳（）二氧化碳的性质及《规程》的有关规定。
（3）氮气（）（4）工业卫生标准2、矿井空气中的有害气体和矿（岩）尘（1）矿井空气中的有害气体①瓦斯（）瓦斯的来源、性质及危害、测定，及《规程》的有关规定。
②一氧化碳（）一氧化碳的性质及危害、测定，及《规程》的有关规定。
③其他有害气体（，，，，）其他有害气体如，，，，等的性质及危害，及《规程》的有关规定。
④氡及其子体氡及其子体的性质及危害。
（2）矿（岩）尘矿（岩）尘的来源、性质及危害、测定，及《规程》的有关规定。
3、矿井气候条件（1）矿井空气温度矿井空气温度的影响因素、变化规律和规定。
（2）矿井空气的湿度矿井空气湿度的表示方法。
（3）矿井中的风速矿井中风速的测定方法、意义。
（4）气候条件指标衡量气候条件的主要指标。
4、矿井需风量主要介绍总风量及各用风地点的需风量计算和依据、标准。
（1）回采工作面所需风量（2）掘进工作面所需风量（3）硐室所需风量（4）矿井总风量计算第二章矿井通风压力与通风阻力一、学习要求通过本章的学习，要求学生了解空气的主要物理参数、摩擦阻力、局部阻力、等积孔的概念。
通风安全学复习资料以及考题
通风安全学复习资料以及考题通风安全学期末考试复习资料第一章矿井空气矿井通风：利用机械或自然通风动力，使地面空气进入井下，并在井巷中作定向和定量地流动，最后排出矿井的全过程称为矿井通风。
矿井通风目的（作用）：（1）以供给人员的呼吸，（2）稀释和排除井下有毒有害气体和粉尘，（3）创造适宜的井下气候条件。
地面空气进入矿井以后即称为矿井空气。
新鲜空气：井巷中用风地点以前、受污染程度较轻的进风巷道内的空气。
污浊空气：通过用风地点以后、受污染程度较重的回风巷道内的空气。
矿井空气中常见有害气体：一氧化碳、硫化氢、二氧化氮、二氧化硫、氨气、氢气。
矿井气候：矿井空气的温度、湿度和流速三个参数的综合作用。
这三个参数也称为矿井气候条件的三要素。
人体散热主要是通过人体皮肤表面与外界的对流、辐射和汗液蒸发这三种基本形式进行的。
对流散热取决于周围空气的温度和流速；辐射散热主要取决于环境温度；蒸发散热取决于周围空气的相对湿度和流速。
干球温度是我国现行的评价矿井气候条件的指标之一。
矿井空气最高容许干球温度为28℃。
矿井下氧气的浓度必须在20%以上。
第二章矿井空气流动基本理论空气比容：是指单位质量空气所占有的体积，是密度的倒数。
当流体层间发生相对运动时，在流体内部两个流体层的接触面上，便产生粘性阻力以阻止相对运动，流体具有的这一性质，称作流体的黏性。
其大小主要取决于温度。
表示空气湿度的方法：绝对湿度、相对温度和含湿量三种。
每立方米空气中所含水蒸汽的质量叫空气的绝对湿度。
含有极限值水蒸汽的湿空气中所含的水蒸汽量叫饱和湿度。
单位体积空气中实际含有的水蒸汽量与其同温度下的饱和水蒸汽含量之比称为空气的相对湿度。
不饱和空气随温度的下降其相对湿度逐渐增大，冷却到φ=1时的温度称为露点。
干、湿温度差愈大，空气的相对湿度愈小。
含有1kg 干空气的湿空气中所含水蒸汽的质量称为空气的含湿量。
风流能量的三种形式：（1）静压能，（2）位能，（3）动能。
矿井通风第七章 矿井通风网络及风量分配
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
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（如图所示）、临时风帘、风幕（如图所示） 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。
当 Sc/调S＜节＝风0窗.5的时开，口断面积计算：
Sc
0.65Q
QS 0.84S
hc
或
Sc
0.65
S 0.84S
Q
12
Q1 1
R1 1
6.3 0.8
m3/s
R2
1.0
Q2 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，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：
h1=R1QⅠ2=0.8×42=12.8Pa h2=R2QⅡ2=1.0×82=64.0 Pa
A22
An2
故串联翁络的总等积孔为：
A串
1
1 1 1
A12
A22
An2
（二）并联通风及其特性
两条或两条以上 的分支在某一节 点分开后，又在 另一节点汇合， 其间无交叉分支 时的通风，称为 并联通风，如图 所示。并联网络 的特性如下：
2 Q1
h1 1 R1
A1 1
Q2
2 h2 R2
A2
1、并联网路的总风量等于并联各分支风量之和，即
2
3
1 1
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，
第五章--风网和风量的自然分配
第五章矿井通风网络与风量分配矿井各工作地点需要有足够的风量，以满足人们安全与生理的需要。
但风量的分配形式有自然分配和按需分配两种。
当自然分配不能满足需要时，往往通过各种风量调节设施加以调节。
因此，我们必须了解风网的形式与性质，以便于应用。
§5—1矿井通风网络一、有关概念1、风网：指风流在流动过程中的分岔、汇合的结构形式，分简单风网和复杂风网。
2、简单风网：仅有串、并联风路组成的风网叫简单风网。
3、复杂风网：有对角风路的风网叫复杂风网，也叫角联风网。
4、节点：三条以上风路的汇合点。
二、风网中风流流动的基本规律1、风量平衡定律在风路中，流进某一节点（或回路）的风量，等于流出该节点（或回路）的风量，称风量平衡定律。
即ΣQ i＝0图示，Q1＋Q2＋Q3＝Q4＋Q5或：Q1＋Q2＋Q3－Q4－Q5＝02、风压平衡定律对于任何闭合风路，在无自然风压或风机工作时，各支路的风压（或阻力）代数和为零。
一般地，顺时针取正，逆时针取负。
或描述为：任何闭合风路，顺时针压降Σh i＝0当有自然风压或风机存在时，Σh通±Σh自－Σh i＝0上例中，h1—2＋h2—3＋h3—4＝h1—4或h1—2＋h2—3＋h3—4－h1—4＝03、阻力定律对于任何风路，其阻力等于风阻与通过风量平方之积。
h i＝R i Q i2§5—2简单风网的性质一、串联风路两条以上的风路循序地首尾相接，中间无分岔与汇合的风路，叫串联风路。
由串联风路进行的通风叫串联通风，俗称“一条龙通风”。
1、风量串联风路总风量等于各支路的风量，即2、阻力串联风路总阻力等于各支路的阻力之和，即h 总＝h 1＋h 2＋…＋h n Pa3、风阻将h i ＝R i Q i 2代入上式，由于Q 总＝Q 1＝Q 2＝…＝Q n ，得R 总＝R 1＋R 2＋…＋R n即；串联风路总风阻等于各支路的风阻之和。
4、总等积孔由A ＝R 19.1 得R ＝（A19.1）2代入上式并化简得 21总A ＝211A ＋221A ＋ (21)A 或：A 总＝222211111n A A A +⋯++ m 2即：串联风路总等积孔平方的倒数等于各支路等积孔平方的倒数之和。
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通风网络
通风网络图的绘制原则：
(1) 用风地点并排布置在网络图中部，进风节点位于其下边；回 风节点在网络图的上部，风机出口节点在最上部； (2) 分支方向基本都应由下至上； (3) 分支间的交叉尽可能少； (4) 网络图总的形状基本为“椭圆”形。 (5) 合并节点：某些距离较近、阻力很小的几个节点，可简化为 一个节点。 (6) 并分支：并联分支可合并为一条分支。
点及其属性组成的系统，称为通风网络。 通风网络图：用直观的几何图形来表示通风网络。
56 ５４4
1. 分支（边、弧）：表示一段通风井巷的有向线段
线段的方向代表井巷中的风流方向 每条分支有一个编号，称分支号。
3３ ２2
１
7
2. 节点（结点、顶点）：是两条或两条以上分支的交点。 1
3. 路（通路、道路）：由若干条方向相同的分支首尾相连而成的线路
是进行各种通风计算的基础
是矿井通风管理的一种重要图件
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3３
２2
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1
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通风网络
网络图两种类型： 一种与通风系统图形状基本一致 另一种是曲线形状（常用）
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通风网络
绘制步骤： (1) 节点编号 在通风系统图上给井巷的交汇点
大致按比例绘制。
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通风网络
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通风网络
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通风网络
第一节 风量分配基本规律
一、矿井通风网络与网络图 (一）矿井通风网络
矿井通风系统是由纵横交错的井巷构成的一个复杂系统。用
图论的方法对通风系统进行抽象描述，把通风系统变成一个由线、
15 14
28 29
工作面4 工作面5
27
工作面1 工作面2
32 12
11
9 7
变电所 掘进头2
变电所
5
33 35
绞车房
工作面6
17
34
25
10
23
变电所
8 21 掘进头2
6
变电所
炸 药 库
26 24 22 20
4
3
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通风网络
二、风量平衡定律
风量平衡定律：在稳态条件下，单位时间流入某节点的空气质量 等于流出该节点的空气质量 流入与流出某节点的各分支的质量流量的代数和等于零，即
5、 树：是指任意两节点间至少存在一条通路但不含回路的一类特殊图。 图的几何形状与树相似。树中的分支称为树枝。
生成树:包含通风网络的全部节点的树，简称树。
（二）矿井通风网络图
特点：
１）网络图只反映风流方向及节点与分支间的相互关系
节点位置与分支线的形状可以任意改变。
２）能清楚地反映风流的方向和分合关系
Mi 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，即：
Qi 0
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通风网络
1
2
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图a
４
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1
3
４
图b 2 5
7
6
8
如图a，节点4处的风量平衡方程为：
Q14 Q24 Q34 Q45 Q46 0
通风网络
1.上次课内容回顾 1)、上次课所讲的主要内容
自然风压的计算，主要通风机类型、构造、附属装置，矿井通风机 是实际特性曲线，风机房水柱计读数的意义，联合运转的工况分析通 风机工况点分析及工况调节方法，风机联合运转时的有效性和稳定性 分析，矿井主要通风机选型的方法和步骤。
2)、能解决的实际问题 （1）自然风压的计算及利用； （2）进行矿井通风系统反风； （3）能解决矿井主要通风机运行的经济合理性和安全可靠性分析 方面的课题； （4）要通风机选型方面的课题。
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通风网络
矿井通风系统是 向矿井各作业地点供给新鲜空气、排出污浊空气的 通风网路、通风动力和通风控制设施的总称。
矿井通风系统的表达 通风系统图 是安全管理的必备图件。在矿井采掘工程平面图的
基础上绘制而成。反映通风系统中各要素之间相互关系的图纸。 通风网络图 用图论的方法对通风系统进行抽象描述，把通风系
统变成一个由线、点及其属性组成的系统，称为通风网络。
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通风网络
矿井通风系统应标注的内容
（1）主要通风机的位置、型号、工作参数 （2）局部通风机的位置、型号、参数 （3）矿井、采区主要进回风巷道名称、风量、风流方向（进风、回风） （4）采掘工作面、硐室名称、风量 （5）通风构筑物（密闭墙、风门、调节门、风桥）和安全设施位置 （6）通风防火与防尘设施的布置等。
图中，1－2－5、1－2－4－6和1－3－6等均是通路
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通风网络
4. 回路：由两条或两条以上分支首尾相连形成闭合线路称为回路。 如图中，2－4－3、2－5－6－3和1－3－6－7。
网孔：当回路中的非相邻节点间不存在分支时，该回路又称为网孔 如2-4-3，而2-5-6-3不是。
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通风网络
通风网络图绘制实例演示
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14
15
I II
13
33 12
17 10
32 11
16
III
30 28
18
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IV V
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VI
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通风网络
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工作面3
绞车房
第一节 风量分配基本规律 第二节 简单网络特性 第三节 通风网络动态特性分析 第四节 矿井风量调节
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通风网络
本章主要内容及重点和难点 1、风量分配基本定律----三大定律 2、网络图及网络特性 1)简单网络 2)角联及复杂网络 3、网络的动态分析 4、矿井风量调节
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通风网络
1 大气中 z
5扩散器出口
4
风硐中
h4
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2 井底
Hsd + HN = hR14+hRd
3 井底
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通风网络
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通风网络
第五章 矿井通风网络中风 量分配与调节
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通风网络