矿井通风第七章 矿井通风网络及风量分配

h2 h辅 h1
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，
而与其本身的风阻4 无关4 。通过改变 角联分支两侧各2邻K近风路的风阻，
2
就角的可联优以分点改支 ，变一 另角方 一联面 方1分具面21 支有又的容有5风易出3向调现3。节风可风流见不向，
2 1
4 5 1
n
Q并 Q1 Q2 Qn Qi i 1
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 1 1 1
R并
R1
R2
Rn
4、并联网路的总等积孔等于并联各分支等积孔之和。
A并 A1 A2 An
6
6
6
7
7
7
5
6
5
5
6
5
5 5
6
8
44 8
44 8
44
3
2
3
2
3
2
3 2
3
2
3 2
1
1
1
1
1
1
(a)
(b)
(c)
５．独立回路
由通风网络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（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。
二、降低风阻调节法
1、降阻法调节原理 ：
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、主要措施： 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。 （1）当所需降阻值不大时，首先应考虑减
8
(b)
3．风压平衡定律 风压平衡定律是指在通风网路的任一闭合回路中， 各分支的风压（或阻力）的代数和等于零，即:
4 hi 0
1
3
4
若回路中3
2
顺6 时针流向
5
的分支风压
取正值，则
7
6
逆时针流向
的分支风2压
(取a)负值。
8
(b)
三、基本通风网络及其特性
通风网络的基本形式有三种：串联、并联、角联。
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。
第七章 矿井通风网络及风量分配
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、点及其属性组成的系统，称为通风网络。
7-1通风网络的基本形式和特性
一、矿井通风网络图
（一）通风网络的基本术语和概念
1．分支：表示通风井巷的有向线段。 2．节点：节点是指两条或两条以上分支的
由n－m＋1条余树枝可形成n－m＋1个独立回路。
6
6
6
7
7
7
5
6
5
5
6
5
5 5
6
8
44 8
44
8
44
3
2
3
2
3
2
3 2
3
2
3 2
1
1
1
1 (a)
1 (b)
1 (c)
（二）通风网络图的绘制 网路图是不按比例、不反映空间关系的矿井通 风图，能清楚地反映风流的方向和分合关系，便 于进行通风网络解算和通风系统分析，是矿井通 风管理的重要图件之一。 通风网络图的形状是可以变化的。为了更清晰 地表达通风系统中各井巷间的联接关系及其通风 特点，通风网络图的节点可以移位，分支可以曲 直伸缩。通常，习惯上把通风网络图总的形状画 成“椭圆”形。
9 7
变掘变 炸 电 进电 药 所 头所 库
(2)
工 工工 绞
作 作作 车
面 4
面面24 22 20 19
3
2
1
变掘 变 电进 电 所头 所
(2)
二、通风网络中风流流动的三大定律
风流在通风网络中流动时，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 风网络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。
绘制矿井通风网络图，一般可按如下步骤进行： １．节点编号 在矿井通风系统图上，沿风流方向
将井巷风流的分合点加以编号。编号顺序通常是沿风 流方向从小到大，亦可按系统、按翼分开编号。节点 编号不能重复且要保持连续性。
２．分支连线 将有风流连通的节点用单线条（直 线或弧线）连接。
３．图形整理 通风网络图的形状不是唯一的。在
风量调节分为：局部风量调节和矿井总风量调节。
一、 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=0.8NS2/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 量分别为：
（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），如图所示。 连接于并联两条分支之间的分支称为角联分支，如 图中的分支5为角联分支。
4 2K 2 1
1
4 53 3
4
2
4
53
2
3
1 1
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
78
条以上角联分支的网路称为复 杂角联网路，如图所示。
正确反映风流分合关系的前提下，把图形画得简明、 清晰、美观。
４．标注 除标出各分支的风向、风量外，还应将
进回风井、用风地点、主要漏风地点及主要通风设施 等加以标注，并以图例说明。
绘制通风网络图的一般原则如下：
１．某些距离相近的节点，其间风阻很小时，可简 化为一个节点。
２．风压较小的局部网络，可并为一个节点。如井 底车场等。
9
5 10 5
7
6 6
44
3
2
角联网路的特性是：角联分
32
支的风流方向是不稳定的。
1
1
单角联分支的风流方向的判定 1、角联分支5中无风流 ：
R1 4R3 2、角联1分224RR支K12 5中RR风543 向3由②→③
R1 2 R4 3
3、角联分支5中风向由③→②
R1 R3 R2 R4
4
2
4
53
1．通风阻力定律 井巷中的正常风流一般均为紊流。通风网路 中各分支都遵守紊流通风阻力定律，即：
h RQ 2
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：
Qi 0
若对流入的风量取正值，则流出的风量取负值。
4
1
3
4
5
3
2
6
5
7
6
1
2
(a)
4 3
3
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。
7-2 矿井风量调节
为何要进行风量调节？ 1、矿井各用风地点的瓦斯等安全条件的变化，需 要调整需风量，适应新的风量要求。
2、工作面位置的变化，使通风网路的风阻值R发生 变化，引起通风网路中风量的自然变化，需要调整风 量重新达到原来的要求。
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。
３．同标高的各进风井口与回风井口可视为一个节 点。
４．用风地点并排布置在网络图的中部；进风系统 和回风系统分别布置在图的下部和上部；进、回风井 口节点分别位于图的最下端和最上端。
５．分支方向（除地面大气分支）基本应由下而上。 ６．分支间的交叉尽可能少。 ７．节点间应有一定的间距。
例：如图所示为某矿通风系统示意图，试绘出该矿 的通风网络图。
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窗，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
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；
（2）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。
3、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
5、并联网路的风量自然分配
h并 hi
R并Q并 2 RiQi2
故：
Qi
R并 Ri
Q并
（三）串联与并联的比较 在矿井通风网络 中，既有串联通风，又有并联通风。
矿井的进、回风风路多为串联通风，而工作面与工作面之 间多为并联通风。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。
（一）串联通风及其特性 两条或两条以上风路彼此首尾相连在一起，中间没 有风流分合点时的通风，称为串联通风，如图所示。 串联通风也称为“一条龙”通风，其特性如下：
1
2
2
33
1
4
Q 1 h1 R1 A1 Q2 h2 R2 A2 Q3 h3 R3 A3
1、串联网络的总风量等于各段风路的分风量，即，
Q串 Q1 Q2 Qn
Rc
当 Sc/S ＞＝0.5 时，
Sc
Q
QS 0.759S
hc
或
Sc
1
S 0.759S
Rc
增阻调节法的优点和缺点
优点：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。
缺点：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。
2、串联网络的总风压等于各段风路的分风压之和，即
n
h串 h1 h2 hn hi i 1
3、串联网络的总风阻等于各段风路的分风阻之和。
n
R串 R1 R2 Rn
Ri
i 1
4、串联网络的总等积孔平方的倒数等于各段 风路等积孔平方的倒数之和。即：
1 1 1 1
A串2
A12
14
15
I II
13
33 12
17 10
32 11
9
8
7
1
16
III
31
30 28
18
29
IV V
26
35
VI
27
34
24
25
23
22
20
21
6 5
19
4
3
2
31
18
16 15 33 17 10
8
30 28 29 35
25
23
14
6
21
绞 工工 工 车 作作 作 房 面面 面
32 1 13 32
12 11
8
交点
3．回路：由两条或两条以上分支首尾相连
形成的闭合线路。
单一一个回路（其中没有分支），又称网孔。
6 7
5
6
5
44
3 2
3 2
1 1
４．树 由包含通风网络图的全部节点且任意两节点间至少有 一条通路和不形成回路的部分分支构成的一类特殊图， 称为树；由网络图余下的分支构成的图，称为余树。 如图所示各图中的实线图和虚线图就分别表示树和余树。