矿井通风与安全第4章 矿井通风网络中风量分配与调节

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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。
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2）根据风压平衡定律，并联风
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4）以等积孔表示井巷风阻时
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(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
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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
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（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。
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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。
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图4.5
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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。
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4.2.4 简单角联风网对角风向判别式 1）如图4.4所示简单角联风网，当分支5无风流流 动时，则（2）、（3）两点无风压差存在，即
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4.3 风流稳定性
为了安全，通风网络内各分支风量大小和风流方向， 应不变。 1）巷通贯通时，充分估计周围风流变化，专人现 场指挥；贯通后停止采区内一切工作立即调整系统，风 流稳定后才恢复工作。 2）采区进风巷，严禁一段进风、一段回风。 3）不宜把用风点设在对角风路上。 4）多主风机相互影响是肯定的，一般应“东调西 也调”。
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4.4.2 降阻调节 (1)措施 主要是扩大巷道断面，使风阻R下降。 (2)实质 以阻力小的一分支为准，将阻力大的分支风阻下降， 达到 (3)计算 降阻分支，全长巷道可扩大S，且无局部风阻Rl， 降后的风阻(即摩擦风阻)Rf′有
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4.4.3 增降阻分析 (1)对总风量影响 1）增阻后，总风量下降ΔQ为
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图4.3 并联通风网络
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图4.4 角联通风网络
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4.1.3 阻力定律 风流在通风网络中流动，遵守阻力定律，即
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4.2 简单网络
通风网络联接形式较复杂，且多种多样，但基本联 接形式可分为串联、并联、角联和复杂联接。
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4.2.1 串联风路 由两条或两条以上的分支彼此首尾相联，中间没有 分叉的线路称为串联风路，如图4.5所示。
第4章 矿井通风网络中风量分配 与调节
4.1 通风网络（图）及基本规律
任何矿井，每一条巷道的尺寸、支护方式是预先设 计好的，即矿井通风网络中各巷道的风阻是已知的。矿 井通风网络中风量自然分配，就是根据各巷道风阻大小， 遵循风流运动的客观规律而自行分配。对风网进行分析 时，常用到以下一些术语： ①3条或3条以上风道的交汇点称为节点；
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②两节点之间的联络巷道称为分支； ③两条或两条以上的分支形成的闭合回路称为网孔； ④由多条分支及网孔形成的通风回路称为通风网络。 通风网络图（通风网络）只表示通风系统内风流分 开与汇合，而不表示风流空间关系的线图。在通风网络 图上，用单线表示分支，其方向就是风流的方向。 风流在通风网络内流动时，除遵守能量守恒定律外， 还遵守风量平衡定律、风压平衡定律和阻力定律。
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5）山区矿井，自然风压有可能引起局部风流反向。 6）不要轻易使用辅助风机。 7）对重点工作面（比如煤矿突出危险性大的掘进 面和回采面），应保证进、回风畅通，保证风量够用。
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4.4 风量调节
矿井通风网络内，各分支的风量不加任何调节而刚 好满足需要是不可能的，或者说几乎没有的，都需要调 节。这段时间调节好了，下段时间还要进行调节。
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4.1.1 风量平衡定律 井巷风流近似为不可压风流，对于节点、网络（回 路）而言，流入的风量与流出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）。
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图4.1 节点风流
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图4.2 闭合回路风流
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4.1.2 风压平衡定律 如图4.3所示的通风网络内，分支1风流从比总能(1) 流向比总能(2)，分支2风流也是从比总能(1)流向比总能 (2)，即h1=h2，或h1-h2=0。
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4.4.1 增阻调节——加风窗 （1）措施 加一局部风阻Rc，用风窗产生的风阻，使回路内风 压平衡。 （2）实质 在按需要风量条件下，以阻力大的分支为准，阻力 小的分支加风阻，使阻力平衡。 （3）风窗面积计算
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（5）使用 过去有专家建议，仅用式（4.17）来计算风窗面积， 因公式推证时没有条件。与某局化处矿合作，实测1409 工作面回风口风窗的阻力hc=571.76 Pa, 风窗通过的风 量Qc=5.07 m3/s，风窗断面积Sc=0.336 m2，风窗所在 巷道断面积S=4.02 m2，计算风窗风阻Rc=10.572 3 kg/m7。将实测的数据，分别代入式(4.16)和式(4.17)， 得到的风窗面积，比实测Sc分别大6.19%、21.82%。由 此可见，用式（4.16）为好，且大多数是Sc/S≤0.5的情 况。